Analisis Struktur Mikro Outer Ring dari Ball Bearing 6004-2RS

Gambar 19. Ball Bearing 6004-2RS, dengan Outer Ring Chrome Steel SAE 52100

 

Dalam tugas ini, dilakukan pemeriksaan struktur mikro dari outer ring ball bearing. Pemeriksaan struktur mikro dilakukan pada arah penampang melintang dan membujur dari outer ring. Potongan arah melintang dan membujur tersebut diperoleh dengan menggunakan mesin potong wire cutting. Bentuk penampang yang telah di-mounting dapat tetlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 20. Penampang melintang dan membujur dari Outer Ring.

 

Untuk dapat melihat struktur mikro, dilakukan rangkaian proses metalografi meliputi: grinding dari mesh berukuran kecil (kasar) sampai mesh berukuran besar (halus). Dilanjutkan dengan proses polishing (poles) menggunakan mikro alumina, serta pengetsaan menggunakan nital (C2H5OH + HNO3) selama 3-5 detik.
Berikut hasil mikrostruktur dari outer ring yang diperoleh melalui omnimet, dengan menggunakan perbesaran 40x dan 100x:

Penampang membujur outer ring.

Gambar 25. Penampang membujur outer ring dengan perbesaran 100x.

 

Dari hasil EDS diperoleh persen komposisi unsur-unsur penyusun material outer ring, sebagai berikut:

Hasil EDS menunjukkan persen kumulatif paduan sebesar 3.34%, sehingga termasuk ke dalam baja paduan medium (2.5% – 10%), dengan paduan krom sebesar 1.68%. Dibandingkan dengan standar yang ada, akan sesuai dengan komposisi pada standar SAE 52100:
Dengan kode 52100 merupakan:
52: chrome bearing steels
100: seperseratus dari persen karbon, 100/100 = 1% C

 

Tabel 3. Komposisi nominal dari high carbon bearing steels.

Gambar 26. Penampang melintang outer ring dengan perbesaran 100x.

 

Melalui analisis perbandingan, dibandingkan dengan strukur mikro pada ASM Handbook vol.1. 02.018: Bearing Steels.

Gambar 27. Struktur mikro yang dari baja karbon tinggi yang dikeraskan pada komponen bearing[8].

 

Dengan membandingkan kedua gambar diatas, diperoleh kesamaan pada kedua gambar. Sehingga dapat diperoleh kadar karbon dari material outer ring yang digunakan sebesar 0.98 – 1.1 wt% C. Gambar 26 Menunjukkan baja karbon tinggi paduan yang diberi perlakuan hardened dan tempered. Memperlihatkan matrix yang berupa αlath dan sejumlah karbida[8]. Dalam hal ini sangat sulit menentukan jenis karbida (karbida krom/ karbida besi/ karbida kompleks) yang terdapat dalam matriks, dibutuhkan teknik difraksi untuk menentukan jenis-jenis karbida yang terdapat dalam matriks.

 

Pada baja paduan Cr, akibat dari adanya krom di dalam baja, mengakibatkan unsur krom dapat berikatan secara kuat dengan karbon membentuk senyawa krom karbida (Cr23C6). Dari struktur mikro outer ring (gambar 26) terlihat adanya bagian berwarna putih yang berbentuk bulat (globular). Hal ini disebabkan karena material outer ring mengalami proses tempering tahap 3, dimana terjadi proses spherodizing, menyebabkan terbentuknya senyawa karbida yang berbentuk bulat. Karena terjadi pada baja paduan, kemungkinan senyawa karbida yang terbentuk merupakan karbida besi (Fe3C), karbida krom (Cr23C6), ataupun karbida kompleks. Berdasarkan hasil EDS terhadap butir-butir yang bulat, menunjukkan hasil sebagai berikut:

 

Diperoleh pada butiran bulat terdapat unsur Fe, Cr, dan C. Terdapat beberapa kemungkinan dalam melakukan analisis bentuk globular tersebut:
-    Akibat tipisnya butiran globular, sehingga hanya dengan menggunakan voltase sebesar 10 kv, dapat menyebabkan penetrasi yang terlalu dalam dan menembus permukaan matriks. Menyebabkan unsur besi di dalam matriks ikut terdeteksi bersama-sama dengan unsur yang terdapat di dalam butiran globular. Dengan demikian, kemungkinan bentuk globular tersebut merupakan karbida krom (CrxCy).
-    Penetrasi yang terjadi tepat pada butirlan globular, dengan memperlihatkan unsur-unsur Fe, Cr, dan C. Sehingga kemungkinan ketiga unsur tersebut saling berinteraksi/ berikatan dan membentuk karbida kompleks (Fe, Cr)xCy.

 

Setelah melakukan pemeriksaan mikrostruktur menggunakan omnimet, dilakukan pula pengukuran kekerasan permukaan menggunakan mesin micro vickers.
Berikut hasil yang diperoleh :
•    Outer ring dengan penampang melintang = 680.25 VHN
•    Outer ring dengan penampang membujur = 676.6 VHN
Kekerasan yang diperoleh tentunya sangat dipengaruhi oleh perlakuan panas yang dilakukan, dalam kasus ini melalui proses hardening dan tempering. Berdasarkan literatur, diketahui bahwa nilai kekerasan dari outer ring berkisar antara 670 – 690 VHN[8]. Nilai kekerasan yang diperoleh masih berada dalam rentang nilai kekerasan dalam literatur. Dengan demikian tepat bahwa material outer ring mengalami proses pengerasan keseluruhan (through-hardened), berupa hardening dan tempering.

Nilai kekerasan di atas diperoleh akibat adanya sejumlah karbida yang terbentuk pada material. Penambahan unsur krom pada baja karbon tinggi dapat digunakan sebagai unsur pengeras. Hal ini disebabkan karena kromium secara kuat dapat membentuk senyawa karbida yang akan meningkatkan kekerasan, serta ketahanan aus dari material. Sehingga pada saat proses tempering, akibat dari terbentuknya karbida dari kromium maka penurunan kekerasan tidak akan siginifikan.

 

Sampai pada temperatur tempering tahap 3 (> 400oC), terjadi tahap spheroidisasi yang menyebabkan karbida akan berbentuk bulat. Karbida yang berbentuk bulat tersebut akan meningkatkan sifat mampu mesin dan keuletan dari material outer ring. Dengan demikian akan sesuai dengan sistem kerja bearing yang mengalami efek vibrasi, kejut, debris, serta misalignment.

——————————————————————————————————————————————————–

Hardiananto, Niko. Tugas Teknik Material: Proses Pembuatan dan Mikrostruktur Outer Ring pada Ball Bearing 6004-2RS. BAB 4: Analisis Struktur Mikro Outer Ring dari Ball Bearing 6004-2RS. 2010

ASM Handbook volume.1. 02.018: Bearing Steels.

About these ads

Satu pemikiran pada “Analisis Struktur Mikro Outer Ring dari Ball Bearing 6004-2RS

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s