Day 2 - Jenis Material dalam Sheet Metal

A.    Pendahuluan

Sheet metal pada umumnya berbentuk lembaran dan yang lebih tipis berupa gulungan (coil). Dari komposisi kimianya, sheet metal dapat dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu kelompok ferro dan non-ferro. Contoh sheet metal kelompok ferro adalah baja karbon, baja paduan, baja tahan karat. Di pasaran tersedia dengan spesifikasi kualitas dan permukaan (surface finished) bervariasi. Komponen sheet metal yang berada di bagian luar, yang menunjang keindahan produk, harus terbuat dari sheet metal dengan kualitas permukaan yang baik.

 

B.     Logam Ferro

Logam ferro atau logam besi adalah logam yang mengandung unsur besi (Fe). Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, konstruksi atau pesawat. Sebutan besi dapat berarti:

1.      Besi murni, dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia.

2.      Besi teknik, yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain.

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. Unsur-unsur 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.

C.    Logam Non Ferro

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. Tiga logam non ferro juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja.

Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan untuk paduan baja antara lain, nikel, kromium, molibdenum, wolfram, dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium, dan sebagainya. Logam non ferro dikelompokkan menjadi 5 bagian, yaitu:

1.      Logam berat adalah apabila berat jenisnya lebih besar dari 5 kg/, misalnya: nikel, kromium, tembaga, timah hitam, Timah putih, seng dan sebagainya.

2.      Logam ringan adalah apabila berat jenisnya lebih kecil dari 5 kg/, misalnya: aluminium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium, barium dan sebagainya.

3.      Logam mulia adalah logam yang mempunyai nilai ekonomis tinggi, digunakan untuk keperluan khusus, misalnya untuk alat tukar (uang), perhiasan dan asesoris lainnya, misalnya : emas, perak, dan platina.

4.      Logam refraktori atau logam tahan api, logam tersebut biasanya digunakan sebagai unsur paduan untuk alat-alat listrik, silinder line pada motor bakar torak dan alat-alat lainnya yang memerlukan ketahanan panas, misalnya: wolfram, molibdenum, titanium, dan zirkonium.

5.      Logam radioaktif yaitu logam yang dapat memancarkan sinar radioaktif yaitu sinar Alpha, sinar Betha, dan sinar Gama, misalnya: uranium, plutonium dan radium.

Sifat mekanik logam non ferro pada umumnya kurang baik, akan tetapi dapat diperbaiki dengan memadukannya. Kebanyakan dari logam non ferro adalah tahan korosi karena adanya lapisan oksida yang kuat. Sedangkan beberapa logam non ferro mempunyai daya penghantar listrik dan daya penghantar panas yang baik.

D.    Sifat Sheet Metal

Sifat - sifat yang dimiliki sheet metal antara lain sebagai berikut:

a.       Mampu bentuk, yaitu sifat dari material sheet metal yang mudah atau sulit dibentuk. Mampu bentuk tidak ada korelasi yang pasti antara sifat sifat mekanik dari sheet metal;

b.      Sheet metal dengan mampu bentuk yang baik dapat  dipakai  untuk membuat produk sheet metal yang proses utamanya adalah drawing dan deep drawing;

c.       Pada umumnya sheet metal yang mempunyai yield point rendah dan elongation yang baik memiliki mampu bentuk yang baik pula.

 

E.     Fungsi dan Kegunaan Sheet Metal

Kemudian sesuai dengan fungsi dan kegunaannya maka terdapat berbagai jenis sheet metal, antara lain sebagai berikut:

1.      Rolled Constructional Sheet - plat baja konstruksi, dirancang untuk memenuhi fungsi kekuatan SS34 dan SS41;

2.      Hot Rolled Sheet dan Cold Rolled Sheet - plat baja yang dirancang untuk memenuhi persyaratan untuk dibentuk (formability) dan kehalusan permukaan (Cold Rolled Sheet);

3.      Stainless Steel Sheet - baja tahan karat, tetapi dapat terjadi work hardening;

4.      Electrical Steel Sheet - digunakan untuk membuat core/inti dari motor listrik dan trafo dengan ketebalan antara 0,35 s.d 0,5 mm;

5.      Open Steel Coil yaitu rimmed steel yang sudah mendapat perlakuan panas khusus untuk meningkatkan mampu bentuk. Namun, mampu bentuknya berada di antara killed steel dan rimmed steel.

 

F.     Material Selection

Saat mendesain dengan lembaran logam (sheet metal), ada beberapa hubungan antara desain part, penggunaan part dan pemilihan bahan. Meskipun desain dapat memandu Anda ke pemilihan bahan tertentu, bahan itu sendiri sering kali dapat mengarah pada peningkatan fungsionalitas dan perawatan berdasarkan karakteristik kinerja dari paduan logam yang dipilih. Berikut ini beberapa material yang digunakan dalam sheet metal:

a.       Stainless Steel

Stainless Steel (SS) adalah paduan besi dengan minimal 12 % kromium. Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom yang terjadi secara spontan. Tentunya harus dibedakan mekanisme protective layer ini dibandingkan baja yang dilindungi dengan coating (misal seng dan cadmium) ataupun cat.

Meskipun seluruh kategori Stainless Steel didasarkan pada kandungan krom (Cr), namun unsur paduan lainnya ditambahkan untuk memperbaiki sifat- sifat Stainless Steel sesuai aplikasinya. Kategori Stainless Steel tidak halnya seperti baja lain yang didasarkan pada persentase karbon tetapi didasarkan pada struktur metalurginya. Lima golongan utama Stainless Steel adalah Austenitic, Ferritic, Martensitic, Duplex dan Precipitation Hardening Stainless Steel.

Stainless Steel tersedia ada beberapa tipe, seperti:

1.      Tipe 301 sangat baik untuk kekuatan tinggi dan ketahanan korosi. 

2.      Tipe 304 dapat dengan mudah digulung atau ditekuk, dan ketahanan korosi dan kemampuan lasnya yang sangat baik menjadikannya salah satu grade yang paling populer.

3.      Tipe 316 adalah paduan ketahanan korosi yang tinggi, memberikan ketahanan yang lebih besar terhadap korosi tipe pitting.

4.      Tipe 430 adalah baja tahan karat feritik dengan ketahanan korosi yang sangat baik. Grade ini tidak bekerja mengeras dengan cepat dan dapat dibentuk dengan baik menggunakan operasi peregangan ringan, pembengkokan, atau menggambar. Kelas ini digunakan dalam berbagai aplikasi kosmetik interior dan eksterior di mana ketahanan korosi lebih penting daripada kekuatan.

Stainless Steel 304

 

b.      Alumunium

Sifat aluminium yang menonjol adalah berat jenisnya yang rendah dan daya hantar listrik/panas yang cukup baik. Logam aluminium mempunyai struktur kristal FCC. Logam ini tahan terhadap korosi pada media yang berubah-ubah dan juga mempunyai duktilitas yang tinggi.

Sifat-sifat Aluminium:

         Paling ringan diantara logam logam yang sering digunakan.

         Penghantar panas dan listrik yang tinggi

         Lunak, ulet, dan kekuatan tariknya rendah. - tahan terhadap korosi.

Penggunaan Aluminium:

         Karena sifatnya yang ringan banyak digunakan dalam kapal terbang

         Dipakai untuk pembuatan alat-alat masak

         Banyak dipakai untuk kabel-kabel listrik karena konduktivitas Listriknya tinggi dan relative lebih murah dibandingkan dengan tembaga.

Aluminium

c.       Copper/Tembaga

Tembaga berwarna cokelat keabu abuan dan mempunyai struktur kristal kubus berpusat muka/Face Centered Cubic (FCC). Tembaga ini mempunyai sifat sifat yang sangat baik, yakni : sebagai penghantar listrik dan panas yang baik, mampu tempa, duktil dan mudah dibentuk menjadi plat plat atau kawat. Bijih bijih tembaga dapat diklasifikasikan atas tiga golongan, yaitu:

1.      Biji Sulfida

2.      Biji Oksida

3.      Biji Murni (Native)

 

Sifat-sifat tembaga

         Tembaga murni adalah lunak, kuat, dan malkabel

         Kondutikvitas panas dan listriknya tinggi

Penggunaan tembaga :

         Konduktor listrik

         Alat solder

         Pipa spiral pendingin

         Kerajinan tangan

         Bahan dasar pembuatan kuningan

Copper

 

d.      Bronze/Perunggu

Paduan tembaga dan timah dengan penambahan sedikit aluminium, silikon, mangan, besi dan beryllium disebut bronze. Bronze dengan penambahan besi dan nikel memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, tahan panas, digunakan untuk fitting dapur dan bagianbagian mesin yang permukaannya bersinggungan. Dalam prakteknya yang paling banyak digunakan adalah perunggu dengan 25 30 % Sr. Berbagai jenis bronze, antara lain:

         Wrought bronze, terdiri dari paling tinggi 6% Sn dan casting bronze lebih dari 6% Sn.

         Special bronze, yaitu paduan dengan dasar tembaga dicampur Ni, Al, Ma, Si, Fe, Be, dll.

         Aluminium bronze, terdiri dari 4 11% Al, mempunyai sifat sifat mekanik yang tinggi dan tahan korosi serta mudah dituang.

         Gunmetal, yaitu perunggu dengan penambahan seng.

         Phosphor bronze, terdiri dari 95 % Cu, 5% Sn dan 0,2 % P, digunakan untuk saringan kawat, koil, dan pegas pelat.

         Silicon bronze, memilki sifat sifat mekanik yang tinggi, tahan aus dan anti korosi dan mudah dituang maupun dilas.

         Beryllium Bronze, memilki sifat mekanik yang tinggi, tahan korosi, tahan aus dan ductile, daya hantar panas / listrik yang tinggi.

         Monel, komposisinya 31 % Cu, 66 % Ni, 1,35 % Fe, 0,9 % Mn dan 0,12 % C, sifat tariknya bagus dan ductile, tahan korosi dalam air laut dan larutan kimia.

Bronze

 

 

 

e.       Brass/Kuningan

Paduan tembaga dan seng dinamakan brass. Penambahan sedikit timah, nikel, mangan, aluminium dan unsur unsur lain dalam paduan tembaga, seng dapat dipertinggi kekerasan dan kekuatan serta tahan korosi (special brass).