Material Logam & Proses Pembuatan Body Valve

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

http://repository.usu.ac.id

http://nurafiqahtony.blogspot.co.id

http://academia.edu

http://teknikmesinmanufaktur.blogspot.co.id/