TEKNOLOGI MEKANIK (PERLAKUAN PANAS (HEAT TREATMENT))

MATERI PEMBELAJARAN 4
A. Tujuan dan Jenis Perlakuan Panas
Perlunya perlakuan panas dilakukan adalah untuk mengurangi perubahan bentuk pada saat dikerjakan atau setelah dikerjakan atau hasil suatu konstruksi, merubah sifat-sifat bahan dan menghilangkan tegangan-tegangan sisa. 
Sebelum benda dikerjakan dilakukan perlakuan panas maka disebut perlakuan panas awal sedangkan setelah benda dikerjakan disebut perlakuan panas akhir. 
Beberapa jenis perlakuan panas adalah:
• Perlakuan panas awal dan sesudah pengerjaan 
• Menghilangkan tegangan sisa
• Penormalan (Normalizing)
• Pelunakan (Annealing)
• Pengerasan (Hardening) 
• Temper (Temperring)














Diagram Perlakuan Panas
1. Perlakuan Panas Awal (Preheating)
Perlakuan panas awal adalah pemanasan yang dilakukan sebelum benda kerja tersebut dikerjakan lebih lanjut, misalnya sebelum dilakukan pengelasan. Temperatur pemanasan awal adalah antara 30°C - 400°C ( lihat Diagram Perlakuan Panas).
Hal ini perlu dilakukan, karena pada waktu pengelasan akan terjadi panas pada daerah pengelasan. Panas yang tinggi akan terpusat pada daerah pencairan. Dengan bertambah jauh jaraknya busur akan berkurang panas yang terjadi.
Pemanasan dan pendinginan yang tidak merata (perubahan termperatur) akan menyebabkan. berbagai pengaruh pada daerah pengelasan misalnya keliatan, tegangan dan sifat logam Iainnya.
Dengan memanaskan logam sebelum pengelasan akan mengurangi perbedaan temperatur pada daerah pengelasan. Hal ini adalah salah satu cara untuk mengatasi perubahan-perubahan pada logam yang dilas. Proses ini disebut pemanasan awal (preheating).
Karena pemanasan sebelum pengerjaan akan mengurangi perubahan temperatur maka tentu juga akan mengurangi perubahan bentuk akibat tegangan yang terjadi karena pengaruh panas yang tinggi pada daerah las.
Tinggi temperatur pemanasan awal tergantung pada :
• Komposisi kandungan unsur dan baja
• Ketebalan benda kerja
• Sumber panas yang terjadi pada saat pengelasan
Komposisi kandungan unsur dari baja akan menentukan kekerasan baja tersebut. Misalnya baja karbon yang baru dilas dan kemudian didinginkan secara cepat, maka dapat berakibat keretakan pada benda kerja tersebut. Disini pemanasan sebelum pengenjaan diperlukan untuk memperlambat pendinginan supaya tidak retak pada daerah yang dilas/dipanaskan.
Dengan semakin tebalnya bahan, maka semakin besar pula pengaruh pendinginan dan dengan semakin tebalnya bahan maka semakin lama pemanasan awal yang dipenlukan.
Pemanasan awal pada bahan-bahan baja yang dipakai di industri manufaktur sangat bervariasi. Untuk mengetahui temperatur pemanasan awal untuk berbagal jenis dan ketebalan pelat adalah dengan cara melihat katalog yang dikeluarkan oleh fabrik pembuat baja tersebut.
Pemanasan awal ini juga sering digunakan pada pengelasan bahan-bahan yang mudah retak dan susah untuk di las yakni untuk memperlambat proses pendinginan.
2. Menghilangkan Tegangan Sisa (Stress Relieve)
Temperatur pemanasan untuk menghilangkan tegangan sisa ( stess relieve ) adalah berkisar 590°C-670°C (lihat Diagram Perlakuan Panas).
Pemanasan sesudah pengelasan sering dilakukan dalam dunia industri. Besar temperatur tergantung pada jenis perlakuan panas. Pada dasarnya tingginya temperatur untuk menghilangkan tegangan sisa adalah dibawah temperatur kritis 723°C, karena struktur baja tidak akan berubah dibawah temperatur 723°C.
Perubahan sifat baja akan terjadi apabila temperatur melebihi 723°C dan proses perlakuan panas dapat dilihat pada diagram perlakuan panas.
Apabila tegangan sisa dihilangkan maka tegangan yang tertahan oleh bagian yang dingin sewaktu pengelasan akan hilang pula. Menghilangkan tegangan sisa ini dilakukan pada berbagal jenis pekerjaan termasuk juga pada bejana bertekanan dan ketel.
Langkah kerja menghilangkan tegangan sisa :
• Panaskan benda kerja secara bertahap ( perlahan )
• Biarkan pemanasan benda kerja ini sesuai dengan temperatur yang tepat dan waktu tertentu.
• Dinginkan benda kerja secara perlahan.
Untuk menghilangkan tegangan sisa ini dan menentukan tinggi temperatur dilakukan oleh operator perlakuan panas dan bukan oleh tukang las ini dilakukan dalam dapur pemanas atau peralatan khusus untuk perlakuan panas.
3. Penormalan (Normalizing)
Temperatur untu normalizing adalah 820°C - 980°C (lihat Diagram Perlakuan Panas)
Seluruh baja terdiri dan butiran-butiran halus. Bentuk dan ukuran dan butiran-butiran tergantung pada proses pendinginkan dan pengerjaan bahan tersebut, Bentuk dan ukuran dan butiran sering mempenganuhi sifat bahan logam, maka proses perlakuan panaslah yang mengontrolnya.
Perubahan temperatur yang bervaniasi pada pengelasan akan menimbulkan ukuran butiran yang tidak sama pada daerah pengelasan yang akan mengakibatkan kritisnya benda kerja. Untuk mengatasi ini benda perlu dinormalkan agar mendapatkan ukuran butiran yang sama. Bahan yang telah dinormalkan akan mempunyai sifat yang merata dan Iebih liat.






Langkah kerja penormalan :
• Panaskan baja kira-kira 60°C diatas temperatur kritis.
• Biarkan beberapa saat supaya pemanasan merata.
• Didinginkan dalam ruangan.
4. Pelunakan (Annealing)
Temperatur pemanasan untuk proses pelunakan suatu bahan ( annealing ) adalah berkisar antara 820°C - 925°C (lihat Diagram Perlakuan Panas)
Pelunakan logam bertujuan :
• Melunakan bahan untuk bisa dibengkokkan atau dibentuk dalam keadaan dingin
• Supaya bahan dapat dengan mudah dikerjakan dengan mesin.
Pelunakan hampir sama dengan penormalan tapi proses pendinginan Iebih lambat. Dengan pendinginan yang lambat akan menghasilkan ukuran butiran lebih besar dan lebih lunak dibandingkan dengan bahan yang telah dinormalkan.
Langkah kerja pelunakan :
• Panaskan bahan sampai diatas temperatur kriitis.
• Biarkan beberapa saat supaya pemanasan merata
• Dinginkan dalam dapur secara perlahan

5. Temper ( Tempering )
Temper adalah proses perlakuan panas lanjutan setelah proses pengerasan, bertujuan untuk mengurangi kekerasan yang terlalu tinggi akibat pendinginan yang cepat dan temperatur yang tinggi ( karena proses penyepuhan). Temperatur tempering adalah berkisar antara 220°C - 390°C (perhatikan Diagram Perlakuan Panas).
Antara kekerasan dan keliatan adalah berbanding terbalik, di mana semakin keras maka semakin tidak liat. Adalah hal yang penting untuk menyeimbangkan kekerasan bahan dengan penggunaannya. Misalnya pahat akan sangat keras setelah disepuh tapi akan mudah patah kalau kena pukulan. Dengan proses temper akan mengurangi sedikit kekerasannya tapi masih kuat untuk memotong besi yang lain dan juga mempunyai sifat liat untuk menahan pukulan pahu.
Proses temper dilakukan dibawah temperatur kritis (perhatikan Diagram Perlakuan Panas).
B. Metode Pemanasan
Pada pekerjaan perlakuan panas sudah barang tentu tidak akan terlepas dari proses pemanasannya sendiri. Dapat dikontrolnya panas adalah hal yang sangat penting, sehingga pemilihan peralatan pemanas akan menentukan kualitas atau keberhasilan suatu pekerjaan perlakuan panas.
Adapun pemilihan alat atau metode pemanasan tergantung pada faktor-faktor berikut:
• Proses perlakuan panas yang akan dilakukan
• Ukuran benda kerja
• Temperatur yang diperlukan untuk perlakuan panas
• Bagian yang akan dilakukan proses perlakuan panas (keseluruhan atau sebagian).
Berhubungan dengan hal tersebut di atas, maka jenis alat pemanas yang biasa dipakai untuk pemanas pada pekerjaan perlakuan panas adalah :
• Nyala api ( oksigen + bahan bakar gas )
• Dapur pemanas ( oven )
• Lembaran ( jaket ) pemanas listrik
• Cincin pemanas 
1. Pemanasan dengan Nyala Api 
Alat pemanas dengan nyala api dirancang khusus berupa pembakar (brander) yang dapat memusatkan volume panas yang besar pada benda kerja atau dapat juga digunakan nozel pemanas / brander potong untuk pemanasan benda kerja yang kecil.
Gas yang digunakan sebagai bahan bakar adalah gas LPG atau asetilin. Peralatan ini digunakan untuk pemanasan awal dan bukan untuk menghilangkan tegangan sisa atau perlakuan panas lainnya.
2. Dapur Pemanas
Dapur pemanas adalah salah satu alat pemanas yang paling banyak digunakan dalam pekerjaan perlakuan panas, terutama untuk pengerasan, normalizing, tempering atau annealing. Dapur pemanas bermacam jenis, ukuran dan bahan/ pemanasnya, diantaranya adalah menggunakan gas, bahan bakar minyak atau listrik sebagai sumber energi panas, dilengkapi dengan pengontrol suhu yang tepat baik untuk pendinginan ataupun untuk pemanasan yang sangat diperlukan pada proses perlakuan panas. Penggunaan dari dapur ini sangat dipengaruhi oleh ukuran benda yang akan dikerjakan.
3. Jaket Listrik ( Thermal Insulated Electric Blanket )
Lembaran/ jaket pemanas listrik (thermal insulated electric blanket) terutama digunakan pada pengelasan atau pengerjaan pipa. Kegunaan lain dari peralatan ini adalah untuk pelapis atau selimut panas pada 2 buah komponen besar (setelah dihilangkan tegangan sisa) selesai disambungkan.
4. Cincin Pemanas (Heating Ring)
Dengan cincin pemanas dapat dilakukan berbagai keadaan kalau dibandingkan dengan nyala api serta dapat dirancang berdasarkan bentuk benda kerja serta digunakan pada pemanasan awal dan selama proses pengelasan khususnya pada pengelasan pipa.










Gambar 20 : Cincin Pemanas
C. Pengukuran Temperatur
Pengukur temperatur secara tepat sangat diperlukan, baik untuk pemanasan awal maupun pemanasan setelah pengerjaan. Hal ini adalah karena akan terjadinya perubahan struktur logam kalau dipanaskan melebihi dan tempenatur knitis 723C.
Agar pengukur temperatur tersebut akurat sesuai dengan yang diinginkan, alat yang sering digunakan adalah:
• Cat dan crayon peka temperatur
• Thermocouple
1. Cat dan Crayon Peka Temperatur
Cat dan crayon ini dirancang untuk mengukur temperatur pada batasan temperatur tertentu. Apabila temperatur pemanasan awal tercapai maka cat atau crayon akan mencair atau berubah warna. Kemudian berdasarkan warna tersebut akan dapat ditentukan temperatur benda yang dipanaskan, yakni dengan menggunakan tabel warna











Gambar 21 : Penggunaan Crayon
2. Thermocouple
Kawat yang digunakan pada thermocouple tidak seperti kawat logam biasa, karena kawat ini dapat berubah dikarenakan tegangan listrik yang mengalir dengan adanya perubahan temperatur. Pada dapur pemanas kawat thermocouple ditempelkan ke benda kerja dan perubahan temperatur akan tercatat pada kertas grafik.
Pyrometer adalah peralatan pengukur temperatur yang dipegang dengan tangan dan ditempelkan pada benda kerja untuk mengukur temperatur benda kerja tersebut, serta menggunakan prinsip thermocouple. Alat ini mempunyai sensor dan jarum penunjuk temperatur dan digunakan untuk mengukur temperatur pemanasan setelah pengelasan atau suatu proses perlakuan panas.











Gambar 22 : Pengukuran dengan Pyrometer