Bahan atau material merupakan kebutuhan bagi manusia mulai zaman dahulu sampai sekarang. Kehidupan manusia selalu berhubungan dengan kebutuhan bahan seperti pada transportasi, rumah, pakaian, komunikasi, rekreasi, produk makanan dan sebagainya. Perkembangan
peradaban
manusia
juga
bisa
diukur
dari
kemampuannya
memproduksi dan mengolah bahan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. (jaman batu, perunggu dsb). Pada tahap awal manusia hanya mampu mengolah bahan apa adanya seperti yang tersedia dialam misalnya : batu, kayu, kulit, tanah dan sebagainya. Dengan perkembangan peradaban manusia bahan-bahan alam tersebut bisa diolah sehingga bisa menghasilkan kualitas bahan yang lebih tinggi. Pada 50 tahun terakhir para saintis menemukan hubungan sifat-sifat bahan dengan elemen struktur bahan. Sehingga bisa diciptakan puluhan ribu jenis bahan yang mempunyai sifatsifat yang berbeda. Secara umum Material science (Ilmu Material) adalah disiplin ilmu yang mempelajari hubungan antara struktur material dengan sifat –sifat material. Atau dapat di katakan
bahwa
Ilmu material atau teknik material atau ilmu bahan adalah
sebuah
interdisiplin ilmu teknik ilmu teknik yang mempelajari sifat bahan dan aplikasinya terhadap berbagai bidang ilmu dan teknik. Ilmu ini mempelajari hubungan antara struktur bahan dan sifatnya. Termasuk ke dalam ilmu ini adalah unsur fisika terapan, teknik terapan, teknik kimia, mesin, sipil mesin, sipil dan listrik. dan listrik. Ilmu material juga mempelajari teknik proses atau fabrikasi (pengecoran, pengerolan,
pengelasan,
dan
lain-lain),
teknik
analisis, kalorimetri, analisis, kalorimetri, mikroskopi mikroskopi
optik dan elektron, dan elektron, dan lain-lain), serta analisis biaya atau keuntungan dalam produksi material untuk industri. industri.
Logam ferro adalah adalah logam besi. Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, konstruksi atau pesawat. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang/karbon. Sebutan besi dapat berarti : 1. Besi murni dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia.
2. Besi teknik adalah yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain. Besi teknik terbagi atas tiga macam yaitu : 1. Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonya lebih besar dari 3,7%. 2. Besi tuang yang kadar karbonya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa. Disebut besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa secara kimia dengan besi melainkan sebagai karbon yang lepas yang memberikan warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih karena karbon mampu bersenyawa dengan besi. 3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa. Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon (C) , tetapi sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti : silisium, mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya relatif rendah. Unsurunsur dalam campuran itulah yang mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi unsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya. Pembuatan besi atau baja dilakukan dengan mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang akan menghasilkan besi kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh karena itu, besi kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja. Logam yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai besi atau baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi.
Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.
Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat bajja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan uintuk paduan baja antara lain, nekel, kromium, molebdenum, wllfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.
Logam non Ferro ini terdapat dalam berbagai jenis dan masing-masing memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda secara spesifik antara logam yang satu dengan logam yang lainnya. Keberagaman sifat dan karakteristik dari logam Non Ferro ini memungkinkan pemakaian secara luas baik digunakan secara murni atau pun dipadukan antara logam non ferro bahkan dengan logam Ferro untuk mendapatkan suatu sifat yang baru yang berbeda dari sifat asalnya.
Pengertian dari bahan bukan logam atau non logam adalah unsure kimia yang mempunyai sifat-sifat, yaitu :
Elastis (karet), cair (bahan pelumas, dan tidak dapat menghantarkan arus listrik (bahan isolasi).
Peka terhadap api (bahan baker, tidak dapat terbakar (Asbes) dan mudah pecah (keramik)).
Metal Forming adalah proses mengubah bentuk logam dengan suatu gaya pada arah tertentu tanpa menyisakan serpih. Kelebihan dan kekurangan dari Metal Forming : Kelebihan:
•
Tidak perlu perangkat pembawa cairan dan tidak ada kompleksitas pemadatan
•
Menghasilkan sekrap yang sedikit
Kekurangan:
•
Gaya yang diperlukan tinggi
•
Mesin dan perkakas mahal
•
Harus dalam produksi yang besar
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi Metal Forming, berikut adalah faktor - faktor yang mempengaruhi : A. Variabel
Terdapat dua macam variabel yaitu variabel bebas dan variabel tak bebas.
Variabel bebas adalah dimana seorang isinyur dapat mengontrol langsung dan variabel-variabel tersebut dapat ditentukan ketika proses set-up. Contoh dari variabel bebas ini meliputi sifa kimia, persyaratan sifat dan karakteristi bahan.
Yang kedua adalah variabel tak bebas. Yaitu konsekuensi dari variabel bebas. Sebagai contoh adalah perhatian konsumen akan sifat material hasil akhir. Dimana insinyur harus pandai pandai memilih material awal dan memprediksi pengaruh proses dalam pemilihan tersebut.
B. Friksi dan Lubrikasi Pada proses pembentukan:
Beberapa proses 50% energi input digunakan untuk mengatasi gesekan.,Benda kerja pada suhu yang naik dan tinggi.Hanya sekali tahap deformasi. Kondisi
keausan berbentuk
lingkaran.dan cara
menangani
nya
dengan
memberi
pelumasan.
Pada Metal Forming sendiri dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu : a. Hot working Adalah pembentukan logam dengan diatas suhu rekristalisasinya yaitu 0,6 kali titik cair material itu sendiri. Keunggulan:
• Deformasi dapat dipakai mengubah secara drastic bentuk logam tanpa takut akan retak atau diperlukan gaya yang sangat besar.Mengurangi atau menghilangkan ketidakhomogenan kimiawi. Pori-pori dapat dilas atau direduksi ukurannya selama deformasi Kelemahan:
• Suhu
tinggi
dari
hot
working
meningkatkan
reaksi
logam
dengan
sekitarnya.Toleransi yang miskin karena pemendekan termal dan kemungkinan pendinginan yang tidak uniform. b. Cold Working Adalah proses pembentukan logam dimana temperaturnya dibawah suhu rekristalisasinya yaitu 0,3 kali titik cair logam tersebut. Keunggulan :
• Tidak di perlukan panas, Permukaan akhir lebih halus. Kontrol dimensi lebih bagus,tidak memerlukan permasinan lanjutan Kelemahan:
• Memerlukan gaya yang besar. Diperlukan perangkat yang lebih berat dan kuat. Permukaan logam harus bersih bebas sisik. c. Warm working adalah proses pembentukan dimana temperaturnya berada diantara Hot workig dan cold working.
Ada beberapa metoda atau membuat geometri (bentuk dan ukuran) dari suatu bahan yang dikelompokan menjadi enam kelompok dasar proses pembuatan ( manufacturing proces) yaitu : proses pengecoran ( casting), proses pemesinan (machining), proses pembentukan logam (metal forming), proses pengelasan (welding), perlakuan panas (heat treatment), dan proses perlakuan untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam (surface treatment).
1. Proses pengecoran (casting). Suatu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat.
2. Proses pemesinan (machining). Proses pemotongan logam disebut sebagai proses pemesinan adalah proses pembuatan dengan cara membuang material yang tidak diinginkan pada benda kerja sehingga diperoleh produk akhir dengan bentuk, ukuran, dan surface finish yang diinginkan.
3. Proses pembentukan logam (metal forming). Proses metal forming adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis.
4. Proses pengelasan (welding). Proses penyambungan dua bagian logam dengan jalan pencairan sebagian dari daerah yang akan disambung. Adanya pencairan dan pembekuan didaerah tersebut akan menyebabkan terjadinya ikatan sambungan.
5. Proses perlakuan panas (heat treatment). Heat treatment adalah proses untuk meningkatkan kekuatan material dengan cara perlakuan panas.
6. Surface treatment. Proses surface treatment adalah proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam dengan cara proses thermokimia, metal spraying.
Pada proses pembentukan logam (metal forming) logam dibentuk dengan cara ditekan (pressure) sampai terjadi bentuk yang dikehendaki. Selain untuk pembentukan logam, proses ini juga bisa dipergunakan untuk memperbaiki sifat-sifat fisik dari logam atau kedua-duanya. Proses pembentukkan dalam hal ini bisa dilaksanakan secara panas (hot working) atau secara dingin (cold working). Didalam pengerjaan panas, material (logam) terlebih dahulu dipanaskan sampai diatas tempeteratur rekristalisasi, sehingga sifat-sifat material akan berubah, disini sifat material secara umum akan lebih ulet, lebih mudah dibentuk (tekanan lebih ringan), dan bentukbentuk yang lebih sulit akan lebih mudah dikerjakan. Sedangkan untuk pengerjaan dingin, hal ini dilaksanakan dibawah temperature rekristalisasi. Pengerjaan dingin dilaksanakan untuk memperoleh bentuk yang lebih teliti (toleransi kecil), penampang permukaan (surface finished) yang lebih halus dan sifat-sifat fisik tertentu lainnya. Beberapa proses yang diklarifikasikan sebagai proses pembentukkan logam (metal forming) yang dalam hal ini bisa dilaksanakan secara panas atau dingin dapat ditunjukkan seperti proses pengerolan, proses perlengkapan, proses penarikan, dan lain-lain. 1. Proses penarikan kawat (wire drawing) : merupakan operasi atau proses penarikan sebuah kawat (wire) dengan penarikan ini, maka diameter penampang kawat atau batang logam akan berkuran sesuai dengan yang diinginkan. 2. Proses penempatan (foreging) : merupakan proses pembentukkan logam dengan jalan memberikan beban/tekanan (pressure) secara berulang-ulang dan terputus-putus (intermitten). Hal ini berlawanan dengan proses pengerolan dimana beban yang diberikan cenderung berlangsung secara terus menerus (continuous). 3. Proses ekstrusi (extruding) adalah proses ektrusi dilaksanakan dengan jalan mengkompresikan logam – yang dipanaskan sampai diatas batas elastisitas – dan menekannya melalui sebuah ide yang sesuai dengan bentuk yang kehendaki.
4. Proses pembengkokkan/pelengkungan (bending) : dalam proses ini benda kerja dikenal beban/tekanan secara permanent sehingga terjadi distorsi sesuai bentuk yang diinginkan.
5. Proses “squeezing” : merupakan proses pembentukkan logam sesuai dengan bentuk bentuk yang dikehendaki dengan jalan menekan dan mendorong paksa agar logam mengalir melalui sebuah cetakan. 6. Prosesing “drawing dan stretching” : proses ini akan menghasilkan benda -benda kerja
yang “seamless” seperti bentuk cawan, mangkok, dan lain sebagainya. Proses dilaksanakan dengan jalan menekan dan mendorong secara paksa lembaran-lembaran (sheet) logam melalui cetakan sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Seperti halnya
dengan proses penarikan kawat (wire drawing) maka disini juga akan terjadi “stretch” pada lembaran logam yang dibentuk.
