BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Di
zaman sekarang di era abad 21,
perkembangan dan kemajuan teknologi sangat pesat pada sektor industri. Sektor industri sekarang juga berkembang
dengan pesatnya, termasuk di industri manufacture. Industri manufacture
termasuk salah satunya adalah industri pembuatan Valve yang sangat berkembang dibidang
Oil and Gas Industri. Sebagaimana perkembangan teknologi dan pertumbuhan
kapasitas pabrik yang lebih besar bagaimanapun Valve telah berkembang baik
dalam ukuran dan biayanya (harga) dan Valve menjadi sesuatu yang lebih penting
lagi. Valve tidak hanya mengatur aliran fluida tetapi juga untuk mengisolasi
perpipaan untuk pemeliharaan tanpa rintangan unit yang berhubungan dengan yang
lain.
Pemilihan
Valve melibatkan beberapa faktor, sedikitnya dasar perencanaan berikut yang
harus dipertimbangkan, antara lain : bahan kontruksi tekanan dan temperatur.
Nah pada pembahasan paper kali ini akan saya perluas materi mengenai bahan
kontruksi tekanan dan temperatur pada Valve, karema seluruh
bagian Valve yang dihubungkan dengan fluida seharusnya tahan terhadap korosi
agar dapat berfungsi dengan baik.
B.
Rumusan Masalah
Beberapa
permasalahan yang akan diselesaikan dalam pengerjaan tugas ini adalah sebagai
berikut:
- Jenis
/ klasifikasi benda tersebut, apakah logam / ceramic / glass / wood / composites
/ concrete, dan sebagainya?
- Bagaimana sifat dan
karakteristik material Logam / Cast Iron?
- Apa saja keunggulan material Logam?
- Bagaimana proses pembuatan Valve berbahan dasar Logam?
C.
Tujuan Pembahasan
Tujuan
dilakukannya penulisan laporan pengetahuan Bahan Teknik pada Industri
manufaktur Valve antara lain sebagai berikut :
1. Agar mahasiswa/i dapat mengetahui jenis klasifikasi
metal, ferromous material, cast Iron, Forging.
2. Agar mahasiswa/i dapat meningkatkan wawasan dan
pemahaman mengenai sifat, karakteristik material Metal / Cast Iron.
3. Agar mahasiwa/i mengetahui tentang keunggulan dari
material logam.
4. Agar mahasiswa/i dapat mengetahui cara pembuatan
Valve.
D.
Manfaat Penulisan
Laporan paper
pengetahuan bahan teknik material Metal ini diharapkan dapat bermanfaat bagi :
1. Penulis sendiri, dimana dalam penulisan paper ini
dapat menambah wawasan tentang bahan material Metal.
2. Bagi rekan mahasiswa yang akan melakukan hal yang sama
dapat menjadikan sebagai bahan perbandingan untuk membuat Paper.
3. Masyarakat dan pengusaha yang membutuhkan materi dalam
pemilihan material yang baik dan benar.
BAB II
LANDASAN TEORI
Pengertian Logam/ Metal
Metal
didefinisikan sebagai elemen kimia yang memiliki metallic luster dan elektrolisis,
membawa muatan positif yang terdapat pada katoda. Dihasilkan dalam
melting furnaces, open hearth, Bessemer converter, crucible electric arc, dan
induksi. Steel dianggap sebagai master logam dan tersedia dalam bentuk besar
yakni tempa dan cetak. Karena memiliki sifat plasticity, steel bisa dikerjakan
pada suhu ruang atau elevated temperature. Bahan dasar yang
digunakan untuk membuat steel dan cast iron (gray dan malleable) adalah logam,
besi (iron) dalam bentuk pig iron.
Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari
campuran unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang
mempunyai 2 sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur dengan
bermacam logam lainnya. Logam adalah elemen kerak bumi (mineral) yang terbentuk
secara alami. Jumlah logam diperkirakan 4% dari kerak bumi. Logam dalam bidang
keteknisian adalah besi.
Bahan baku yang digunakan untuk memproduksi steel
adalah pig iron, iron ore, limestone, dan scrap metal. Mengandung lebih sedikit
karbon dibandingkan dengan cast iron, dan lebih banyak dibandingkan dengan
wrought iron. Kandungan karbon berkisar antara 0.03 sd 1.7%. Untuk meningkatkan
sifat fisiknya digunakan chromium dan nickel.
BAB III
PEMBAHASAN
A.
Klasifikasi
Material Benda
Yang
dimaksud besi dalam bidang keteknisan adalah besi teknis, bukan besi murni,
karena besi murni (Fe) tidak memenuhi pernyataan teknik, persyaratan teknik
adalah kekuatan bahan, keuletan, dan ketertahanan terhadap pengaruh luar
(korosi, aus, bahan kimia, suhu tinggi dan sebagainya).
Besi
teknis selalu tercampur dengan unsure-unsur lain misalnya karbon (C), silicon
(Si), mangan (Mn), Fosfor (P), dan belerang (S). Unsur-unsur tersebut harus
dalam kadar tertentu, sesuai dengan sifat-sifat yang dikehendaki, secara garis
besar besi teknik terbagi menjadi :
a. Besi
kasar : kadar karbon lebih besar dari 3,5%, tidak dapat ditempa.
b. Besi
: kadar karbon lebih besar dari 2,5%, tidak dapat ditempa.
c. Baja
: kadar karbon kurang dari 1,7%, dapat ditempa.
Di dunia industri
manufaktur pada Logam pembuatan Valve
menggunakan banyak perencanaan, kali ini saya akan membahas tentang pembuatan
Valve menggunakan cast iron (besi tuang).
Besi tuang (Cast
Iron) atau besi cor adalah paduan dari besi dengan terlebih dahulu dari besi
dengan lebih dari 1,7% karbon. Biasanya kadar karbon ini berada pada kisaran
2,4 hingga 4%. Kandungan silicon
sebesar 0,5% sampai 3%. Hal ini yang
menyebabkan cast iron memiliki sifat weldability yang rendah. Weldability
adalah keefektifan yang dihasilkan dari suatu benda setelah dilakukannya proses
pengelasan sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik pada sambungan.
Selanjutnya,
untuk menyempurnakan bentuknya, maka material bahan tersebut harus ditempa agar
permukaannya menjadi halus, dapat dibuat dari karbon atau alloy steel yang
disebut dengan Steel Forging.
Besi tuang tidak diklasifikasikan berdasarkan komposisinya. Hampir seluruh
besi tuang memiliki komposisi yang sama. Perbedaan antar besi tuang ditinjau
berdasarkan struktur mikronya. Hal-hal yang memengaruhi struktur mikro besi
tuang antara lain praktik pengecorannya dan kecepatan pendinginannya.
Berikut jenis-jenis besi
tuang berdasarkan kondisi pengecorannya:
ü Gray cast iron,
ü Ductile cast iron,
ü White cast iron,
ü Compacted graphite iron,
ü Malleable cast iron,
ü High-alloy cast iron.
B.
Kontruksi Bahan
Seluruh bagian
Valve yang dihubungkan dengan fluida seharusnya tahan terhadap korosi. Dalam
memilih kontruksi bahan tahan korosi, harus menggunakan petunjuk daftar
memproduksi Valve.
Contoh
: kehadiran garam yang tidak dapat laru, proses kontaminasi dan perbedaan
proses senyawa, serasi fluida, kecepatan fluida yang tinggi, kehadiran abrasi,
perbedaan temperatur dan konsentrasi, dan sebagainya. Efek seperti itu tidak
dapat ditentukan dengan tepat kecuali ada data digunakan dari unit operasi
secara identik. Material Valve yang lain yang penting dalam
penggunaan Valve yang sesuai dengan perencanaan, yaitu :
1. Kuningan
( brass )
Valve dengan
bahan ini digunakan untuk temperatur di bawah 450°F, apabila temperatur lebih
besar dari 550°F maka digunakan material perunggu (bronze) yang biasanya
mempunyai diameter 3 inc dan tekanan lebih besar dari 350 psi.
2. Besi
( iron )
Macam-macamnya
adalah : cast iron yang biasanya digunakan untuk Valve kecil sampai high
strength metal alloy cast yang digunakan untuk katup besar (Valve ukuran
besar). Cast iron tidak boleh digunakan untuk temperatur lebih besar dari
450°F.
3. Steel
( Baja )
Material ini
digunakan untuk Valve yang memerlukan tekanan dan temperatur tinggi.
4. Stainless
Steel ( Besi Putih )
Material ini digunakan
untuk Valve yang memerlukan temperatur rendah atau aliran korosif.
Untuk selanjutnya pada pembahasan
pembuatan Valve, maka material yang akan saya bahas di paper ini adalah Ferrous
Material, yaitu material Cast Iron (Besi).
C.
Sifat dan
Karakteristik Material Cast Iron.
1.
Sifat-sifat material Cast Iron
Besi cor mempunyai sifat mampu las yang buruk,
ketahanan korosi rendah. Namun demikian besi cor ini memiliki sifat mampu mesin
yang baik dan mampu cor yang sangat baik. Selain itu memiliki sifat seperti
dibawah :
-
memiliki harga konduktivitas listrik yang tinggi
-
konduktivitas panas tinggi dan dapat di haluskan sehingga berkilau
permukaanya
|
Campuran logam
|
Pengaruh terhadap sifat-sifat baja
|
|
Menambah
|
Mengurangi
|
|
Karbon (C)
|
Kekokohan, kekerasan, sifat pengerasan
|
Titik lebur, keuletan, regangan sifat mengelas dan menempa
|
|
Silisium (Si)
|
Menambah elastisitas, kekokohan, kekerasan dan daya tahan karat
|
Sifat mengelas
|
|
Fosfor (P)
|
Leburan encer
|
Rengangan dan daya kekuatan pukul
|
|
Sulfur (S)
|
Lebaran kental, serpihan mudah patah
|
Daya kekuatan pukul
|
|
Mangan (Mn)
|
Kekerasan, kekokohan, daya kekuatan pukul dan daya keausan
|
Sifat membuat serpih
|
|
Nikel (Ni)
|
Keuletan regangan, kekokohan, daya tahan karat, tahan listrik dan suhu
tinggi
|
Pegangan oleh suhu tinggi
|
|
Khrom (Cr)
|
Kekerasan, kekokohan, daya tahan karat, suhu tinggi dan ketajaman
|
regangan
|
|
Varadium (V)
|
Daya tahan lama, kekerasan dan keuletan
|
Daya tahan suhu tinggi
|
|
Molibdenium (Mo)
|
Kekerasan daya tahan lama
|
Regangan dan sifat menempa
|
|
Kobalt (Co)
|
Kekerasan, ketajaman
|
Keuletan mengurangi daya tahan suhu tinggi
|
|
Wolfram (W)
|
Kekerasan, kekokohan, daya tahan karat, suhu tinggi dan ketajaman
|
regangan
|
2.
Karakteristik material Cast Iron
Salah satu
karakteristik yang dimiliki oleh besi cor (cast iron) adalah bidang patahannya.
Patahan terjadi dengan rambatan yang melintasi sau serpih ke serpih yang
lainnya. Karena sebagian besar permukaan patahan melintasi serpih-serpih
grafit, maka permukaannya berwarna kelabu.
Besi cor
memiliki kandungan antara 2,7 sampai 4 persen dan unsur mangan sekitar 0,8
persen. Besi cor ini mengandung unsur silicon relative tinggi yaitu antara satu
sampai tiga persen. Dengan silicon sebesar ini, besi cor akan membentuk grafit
dengan mudah sehingga fasa karbida Fe3C tidak terbentuk. Grafit
serpih besi cor ini terbentuk saat proses pembekuan.
D.
Kemampuan (Capabilities) material Cast
Iron
Kemampuan/ keunggulan material cast iron antara lain :
·
Biaya lebih
murah,
·
Titik cair lebih
rendah,
·
Castability
sangat baik,
·
Proses
pengecoran lebih mudah,
·
Tahan terhadap
getaran yang besar,
·
Tahan aus dan
tahan karat.
E.
Keterbatasan (Limitation) material Cast Iron
Keterbatasan/ kekurangan material cast iron antara
lain :
o
Getas sehingga tidak
terlalu kuat untuk menahan beban tarik.
o
Tidak terlalu elastic.
o
Sulit dilas.
o
Tidak bisa ditempa.
F.
Proses Pembuatan Valve
Valve (katup) adalah sebuah perangkat yang mengatur, mengarahkan atau
mengontrol aliran dari suatu cairan (gas, cairan, padatan terfluidisasi) dengan
membuka, menutup, atau menutup sebagian dari jalan alirannya.
1. PROSES CASTING DAN FORGING
Raw Material
Pemilihan material yang akan digunakan.
Cutting Material
Proses memotong
material sesuai dengan ukuran yang telah di tentukan. Proses ini menggunakan
mesin cutting,yang memiliki keuntungan yaitu bisa memotong material dengan
kekerasan yang tinggi dan cepat dalam pemotongan.
Stem
Welding
Proses penyambungan
material dengan cara di tekan dan di putar. Prosesnya adalah keadaan material 1
diam dan material 2 berputar. Untuk jenis material yang mempunyai sifat berbeda
material 1 magnetik dan material 2 non magnetik.
Magnetik mempunyai
sifat lebih lunak dari non magnetik, Non magnetik mempunyai sifat kekerasan
yang tinggi. Penyambungan material pada
Putaran 4500 /s.
Grinding
Grinding adalah proses
pengurangan ukuran partikel bahan olahan dari bentuk besar/kasar di ubah
menjadi ukuran yang lebih kecil atau halus.
Chamfer
Proses untuk
menghilangkan sisi tajam dari sebuah bentuk slindris. Proses Chamfer di lakukan
pada ke dua ujung material. Proses inidi lakukan bersamaan dengan proses
grinding. Proses Chamfer ini menggunakan batu gerinda.
Upsetting
Di-upset ting untuk
mengurangi panjang dan menambah luas penampang. Proses deformasi dimana
material benda kerja akan dikurangi ketinggiannya dengan menekan dua bidang
yang sejajar /pararel. Upset forging yang bercirikan arah material logam yang
dideformasikan tegak lurus dengan arah gerak cetakan. Proses upset forging di
sini digunakan sebagai proses awalan sebelum di forging.
Forging
Suatu
proses pengerjaan logam dengan mesin forging khusus. Prosesnya terdiri
dari pemukulan atau penekanan logam
menjadi bentuk yang dikehendaki. Proses ini menggunakan cetakan. dengan cara
benda kerja di letakan di dalam cetakan. Gaya tekan yang diberikan secara mekanis dalam cetakan tekan untuk
meproduksi aliran multi dimensional.
Stellite Welding
Proses penambahan
material agar kekerasanya meningkat. Material yang di gunakan untuk proses
stellite adalah Stellite bar. Proses penambahan material hanya pada material
yang membutuhkan kekerasan yang lebih tinggi.
Heat Threat
Ada beberapa proses yang terlibat di
Heat treatment
1. Hardening
Proses pemanasan material untuk memperoleh panas
yang di inginkan, Untuk Engine valve pemanasan di temperatur 900 sampai 1200
derajat celcius.
2. Quencing
Adalah proses
pendinginan cepat dengan cara di celupkan ke dalam Oli Quencing sekitar 3
sampai 5 menit. Proses ini merubah sifat material menjadi struktur kristal dan
mempunyai sifat keras tapi getas.
3. Tempering
Proses ini berfungsi untuk mengubah
sifat material yang keras dan getas menjadi sifat ulet.Inilah fungsi dari
proses Tempering.Suhu pada proses tempering ini lebih rendah dari,pada saat proses hardening yaitu 750 ° C.
Straighten
Proses perlakuan
material dengan cara di tekan. Ini adalah proses pelurusan material karena
mengalami Stres sesudah Proses Hardening dan Tempering. Material mengalami
pembengkokan.
Grinding Tip-End
Grinding Tip-end adalah
proses pengurangan ukuran partikel bahan olahan dari bentuk besar/kasar di ubah
menjadi ukuran yang lebih kecil atau halus proses ini melanjutkan dari proses
Stellite tip-end yang permukaannya masih kasar
Turning Head
Proses turning adalah
proses pembentukan benda kerja dengan mengurangi material (material removal).
Pengurangan material dilakukan pada benda kerja yang berputar dengan alat
potong (pahat) yang bergerak secara linear (melintang, memanjang, atau
membentuk sudut), sehingga benda kerja yang dihasilkan umumnya memiliki
penampang berbentuk lingkaran.
Turning Seat
Proses pengurangan atau
pemakanan benda kerja pada bagian Seat. Proses bubut tirus/taper turning
sebenarnya identik dengan proses bubut rata di atas, hanya jalannya pahat
membentuk sudut tertentu terhadap sumbu benda kerja. Tujuan proses turning
adalah membentuk benda kerja sesuai ukuran yang di inginkan dan menghaluskan
permukaan yang kasar dan menjadi rata atau halus
Grooving
Suatu proses untuk
membentuk sebuah alur pada suatu benda kerja dengan menggunakan sebuah mesin
bubut. Pembuatan alur ini menggunakan batu gerinda yang di pasang pada mesin
bubut. Grooving ini berfungsi sebaga
penghubung Engine valve dengan
(camshaft).
Finish Grind
Proses ini adalah
proses menghaluskan benda kerja yang kasar menjadi halus dijadikan ukuran yang lebih kecil dan lebih
presisi.
Seat Grind
Proses ini adalah
proses menghaluskan benda kerja yang kasar menjadi halus dijadikan ukuran yang lebih kecil dan lebih
presisi (satu proses dg finish grind).
Nitriding
proses pelapisan material atau
pengerasan, Proses ini di lakukan dengan cara menggunakan tungku yang berisi
bahan2 kimia dan Body Valve di masukan ke dalam tungku tersebut dengan waktu 20
sampai 40 menit dengan temperatur 270 sampai 360 derajat celcius suatu proses
pengerasan permukaan. Baja paduan special dipanaskan untuk waktu yang lama
dalam suatu atmosfer dari gas.
Tip-End Harden
Proses pengerasan pada bagian tip-end
menggunakan las dengan suhu 1200 derajat celcius.
Finish Tip-End
Proses
pengerasan pada bagian tip-end menggunakan las dengan suhu 1200 derajat
celcius.
2. PROSES MACHINING
Cutting Machine
Proses
memotong material sesuai dengan ukuran yang telah di tentukan.
Lathe Machine
Proses lathe menggunakan mesin lathe.
Milling Machine Manual
Melakukan penggilingan
untuk membuat lubang ukuran kecil pada material sesuai yang diinginkan
menggunakan mesin milling manual.
Assembly Proses
Proses ini
dilakukan dengan man power dengan cara pembongkaran (dismantle) keseluruhan
part-part Valve ataupun cara untuk memaintenance Valve yang sudah lama di stock
didalam gudang.
CNC Milling Machine
Proses ini
dilakukan untuk membubut ukuran part dari Valve sesuai drawing agar ukurannya
presisi dan sesuai dengan yang dikehendaki.
NDT Testing
Pengecekkan agar
diketahui apakah material ini mengalami keretakkan (crack) atau tidak.
Fungsinya agar tidak terjadinya kebocoran akibat keretakkan pada material body
atau part didalam Valve. Biasanya menggunakan alat Yoke Magnetic.
Hydrotesting Machine
Pengetessan Valve yang
dilakukan dengan mesin Hydrotesting dan compressor pada ruang pengetesan. Hal
ini dilakukan agar mengetahui apakah Valve sudah layak untuk digunakan dan
tidak mengalami masalah kebocoran atau hambatan lainnya.
Painting
Pengecattan yang
dilakukan berfungsi untuk menghindari korosi dan karat pada Valve. Selain itu
sebagai daya tarik agar Valve terlihat menarik dan kokoh.
QC Inspection
Untuk setiap
langkah pembuatan Valve harus diiringi dengan inspeksi atau pengecekkan dari
tim quality control. Sebagai contoh alat-alat yang biasa digunakan ketika
selesai melakukan dengan mesin yaitu Sigmat dan hardness tester. Apabila
selesai melakukan pengecatan, maka di inspeksi menggunakan thickness tester
(elcometer). Serta data dan visualnya harus dilengkapi.
Packing
Finishing
Valve
E.
Pemilihan Material dan Pemeliharaannya
Dalam pemilihan material perlu diketahui kegunaan
suatu material agar tidak salah memilih, serta untuk menjaga agar Valve dapat
dipakai dalam jangka waktu yang lama maka perlu dilakukan pemeliharaan/
perawatan terhadap alat tersebut, untuk bahan material sebagai berikut :
Kuningan
Valve dengan jenis bahan ini tidak boleh digunakan untuk temperatur diatas
450°F, apabila digunakan pada temperatur yang melebihi dari yang tersebut
diatas maka Valve tersebut akan mengalami kerusakan.
Besi
Valve dengan
jenis bahan ini juga tidak boleh digunakan untuk temperatur lebih besar dari
450°F .
Stainless Steel
( Besi Putih )
Untuk temperatur rendah dan aliran korosif Valve ini tidak boleh digunakan
dalam temperatur yanperaturg tinggi.
Steel Baja
Jenis ini digunakan untuk temperatur yang tinggi dan tekanan yang tinggi (mempunyai
kelebihan dibandingkan dengan jenis bahan yang lain dalam hal penggunaan temperatur).
BAB IV
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Pada pemilihan bahan material Valve agar dapat
berfungsi dengan baik maka harus disesuaikan dengan temperatur. Pemeliharaan
yang lain dapat dilakukan terhadap Valve adalah dengan menggunakan minyak
pelumas. Minyak pelumas sangat dibutuhkan dalam perawatan Valve, yaitu pada
bagian screw. Dalam waktu yang telah ditentukan minyak pelumas ini perlu
diberikan pada bagian-bagian screw. Hal ini ditujukan untuk memperlancar proses
pemutaran pada Valve.
B.
Saran
Dengan terselesainya paper yang berjudul “Material
Metal dan Flow Proses Pembuatan Valve”, penulis berharap agar penyusunan laporan penelitian ini dapat bermanfaat
bagi pembaca pada umumnya. Penulis sangat berharap kepada para pembaca setelah
membaca makalah ini, dapat meningkatkan potensi pembaca dalam penggunaan
unsur-unsur logam baik di dalam kehidupan sehari-hari maupun di bidang industri
secara lebih efektif dan efisien. sehingga dapat memperoleh keuntungan yang
maksimal. Mengingat begitu banyaknya unsur-unsur yang terkandung di dalam bumi
kita ini.
DAFTAR PUSTAKA
Modul pengetahuan bahan teknik Universitas Mercubuana tahun 2016
