1. Teknik Ototronik
BAB I
DASAR-DASAR
KEJURUAN MESIN
1.1 Dasar Ilmu Statika dan
Tegangan
Gambar 1.2 Dinding penahan tanah
(retaining wall).
Ilmu statika pada dasarnya
merupakan pengembangan dari ilmu Oleh karena itu, penguasaan
fisika, yang menjelaskan kejadian ilmu statika sangat penting dan
alam sehari-hari, yang berkaitan membantu insinyur sipil dalam
dengan gaya-gaya yang bekerja pada kaitannya dengan perencanaan suatu
sebuah benda. struktur.
Insinyur sipil dalam hal ini bekerja
dalam bidang perencanaan, 1.1.1 Gaya
pelaksanaan dan perawatan atau
perbaikan konstruksi bangunan sipil. Gaya adalah sesuatu yang
Fungsi utama bangunan sipil adalah menyebabkan deformasi pada suatu
mendukung gaya-gaya yang berasal struktur. Gaya mempunyai besaran
dari beban-beban yang dipikul oleh dan arah, digambarkan dalam
bangunan tersebut. bentuk vektor yang arahnya
Sebagai contoh adalah beban ditunjukkan dengan anak panah,
lalu lintas kendaraan pada sedangkan panjang vektor
jembatan/jalan, beban akibat digunakan untuk menunjukkan
timbunan tanah pada dinding besarannya.
penahan tanah (retaining wall),
beban air waduk pada bendung,
beban hidup pada lantai bangunan
gedung, dan lain sebagainya.
Garis kerja gaya
Gambar 1.3 Vektor gaya
Garis disepanjang gaya tersebut
bekerja dinamakan garis kerja gaya.
Titik tangkap gaya yang bekerja
pada suatu benda yang sempurna
padatnya, dapat dipindahkan di
sepanjang garis kerja gaya
tersebut tanpa mempengaruhi kinerja
dari gaya tersebut. Apabila terdapat
bermacam-macam gaya bekerja
Gambar 1.1 Model beban lalu lintas pada suatu benda, maka gaya-gaya
pada jembatan. tersebut dapat digantikan oleh satu
gaya yang memberi pengaruh sama
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 1

2. Teknik Ototronik
seperti yang dihasilkan dari b. Metode segitiga dan segi-banyak
bermacam-macam gaya tersebut, vektor gaya
yang disebut sebagai resultan gaya.
Metode ini menggunakan
1.1.2 Vektor Resultan konsep, jika gaya-gaya yang
bekerja tidak segaris, maka dapat
Sejumlah gaya yang bekerja digunakan cara Paralellogram dan
pada suatu struktur dapat direduksi Segitiga Gaya. Metode tersebut
menjadi satu resultan gaya, maka cocok jika gaya-gayanya tidak
konsep ini membantu dalam banyak.
menyederhanakan permasalahan.
Menghitung resultan gaya
tergantung dari jumlah dan arah
dari gaya- gaya tersebut. Beberapa
cara untuk menghitung / mencari
resultan gaya, yaitu antara lain :
- Metode penjumlahan dan
pengurangan vektor gaya.
- Metode segitiga dan segi-banyak Gambar 1.5. Resultan dua vector gaya
vektor gaya. yang tidak segaris
- Metode proyeksi vektor gaya.
Namur jika terdapat lebih dari
a. Metode penjumlahan dan dua gaya, maka harus disusun suatu
pengurangan vektor gaya segi- banyak (poligon) gaya. Gaya-
gaya kemudian disusun secara
Metode ini menggunakan berturutan, mengikuti arah jarum jam.
konsep bahwa dua gaya atau
lebih yang terdapat pada garis
kerja gaya yang sama (segaris)
dapat langsung dijumlahkan (jira
arah sama/searah) atau
dikurangkan (jika arahnya
berlawanan).
Gambar 1.6. Resultan dari beberapa
vector gaya yang tidak searah
Jika telah terbentuk segi-banyak
tertutup, maka penyelesaiannya
adalah tidak ada resultan gaya atau
resultan gaya sama dengan nol.
Namun jika terbentuk segi-banyak
Gambar 1.4 Penjumlahan vector searah tidak tertutup, maka garis penutupnya
dan segaris menjadi resultan gaya R adalah resultan gaya.
2 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

3. Teknik Ototronik
c. Metode proyeksi vektor gaya
Metode proyeksi menggunakan
konsep bahwa proyeksi resultan dari
dua buah vektor gaya pada setiap
sumbu adalah sama dengan jumlah Sebagai penjelasan lebih
aljabar proyeksi masing-masing lanjut, dapat dilihat beberapa
komponennya pada sumbu yang contoh soal dengan disertai ilustrasi
sama. Sebagai contoh dapat dilihat Gambar 1.8.
pada Gambar 1.7. Contoh pertama, diketahui suatu
benda dengan gaya-gaya seperti
terlihat pada Gambar 1.8 sebagai
berikut.
Ditanyakan : Tentukan besar dan
arah resultan gaya dari empat gaya
tarik pada besi ring.
Gambar 1.7 Proyeksi Sumbu
X1 dan X adalah masing-masing Gambar 1.8 Contoh soal pertama.
proyeksi gaya F1 dan R terhadap
sumbu x. sedangkan Y1 dan Y Contoh kedua, diketahui dua orang
adalah masing-masing proyeksi gaya seperti terlihat pada Gambar 1.9,
F1 dan R sedang berusaha memindahkan
terhadap sumbu y. dimana : bongkahan batu besar dengan cara
tarik dan ungkit.
Ditanyakan : tentukan besar dan
arah gaya resultan yang bekerja
pada titik bongkah batu akibat kerja
dua orang tersebut.
Dengan demikian metode
tersebut sebenarnya tidak terbatas
untuk dua buah vektor gaya, tetapi
bisa lebih. Jika hanya diketahui
vektor-vektor gaya dan akan dicari
resultan gaya, maka dengan
mengetahui jumlah kumulatif dari
komponen proyeksi sumbu, yaitu X
dan Y, maka dengan rumus
pitagoras dapat dicari nilai resultan
gaya (R), dimana :
Gambar 1.9 Contoh soal kedua.
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 3

4. Teknik Ototronik
1.1.3 Momen
Gaya yang beraksi pada
suatu massa kaku, secara umum
selain menyebabkan deformasi,
ternyata juga menyebabkan rotasi
(massa tersebut berputar terhadap
suatu titik sumbu tertentu). Posisi
vektor gaya yang menyebabkan
perputaran terhadap suatu titik
sumbu tertentu tersebut disebut Gambar 1.11 Torsi Terhadap Sumbu Z.
sebagai momen.
Dari ilustrasi seperti terlihat pada
Gambar 1 .11 dapat dilihat bahwa
torsi terhadap sumbu-z akan
menyebabkan puntir pada pipa.
Besarnya momen ditentukan oleh
besarnya gaya F dan lengan momen
(jarak tegak lurus gaya terhadap titik
putar yang ditinjau).
Gambar 1.10 Model Struktur Kantilever
Pada gambar 1 .10 dapat kita
lihat bahwa akibat beban terpusat
(lampu gantung dan penutup) yang
bekerja pada titik B, maka akan Gambar 1.12 Momen Terhadap
timbul momen pada titik A. Pada Sumbu X.
kasus tertentu, akibat adanya
momen untuk suatu beban yang Dari ilustrasi seperti terlihat
memiliki eksentrisitas, akan pada Gambar 1.12 dapat dilihat
menimbulkan suatu putaran yang bahwa momen terhadap sumbu-z
disebut dengan torsi atau puntir. akan menyebabkan bending pada
Ilustrasi mengenai torsi atau puntIir pipa.
sebagai contoh adalah pada sebuah
pipa, seperti terlihat pada Gambar
1.11, Gambar 1.12, dan Gambar
1.13. Jika momen tersebut berputar
pada sumbu aksial dari suatu
batang (misal pipa) maka namanya
adalah torsi atau puntir.
Gambar 1.13 Gaya menuju sumbu
(konkuren)
4 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

5. Teknik Ototronik
Gaya yang menuju suatu translasi dan rotasi.
sumbu disebut sebagai konkuren, Oleh karena itu, agar benda tegar
tidak akan menimbulkan momen mengalami keseimbangan, translasi
pada sumbu-z. Perilaku momen dan rotasi tersebut harus
pada batang kantilever dapat terjadi dihilangkan. Untuk mencegah
dalam beberapa konfigurasi. translasi, maka resultan sistem gaya-
gaya yang bekerja haruslah sama
d. Soal latihan dan pembahasan dengan nol, dan untuk mencegah
rotasi, maka jumlah momen yang
Berikut ini terdapat tiga contoh dihasilkan oleh resultan oleh semua
soal latihan beserta pembahasan gaya yang bekerja haruslah sama
untuk menghitung momen. dengan nol. Sebagai ilustrasi, dapat
dilihat Gambar 1.15 mengenai gaya
dan momen pada sumbu-x, sumbu-y
dan sumbu-z.
di mana F adalah gaya dan M adalah
momen.
Gambar 1.14 Contoh soal momen Gambar 1.15. Gaya dan Momen pada
Tiga Sumbu
1.1.4 Keseimbangan Benda Tegar
1.2 Komponen/Elemen Mesin
Suatu benda berada dalam Komponen mesin adalah bagian
keseimbangan apabila sistem gaya- yang mendukung kerja dari suatu
gaya yang bekerja pada benda sistem mesin. Beberapa contoh
tersebut tidak menyebabkan translasi elemen mesin antara lain :
maupun rotasi pada benda tersebut.
Keseimbangan akan terjadi pada 1.2.1 Poros
sistem gaya konkuren yang bekerja
pada titik atau partikel, apabila Poros berguna sebagai penahan
resultan sistem gaya konkuren beban atau penerus tenaga. Poros
tersebut sama dengan nol. Apabila biasanya mempunyai penampang
sistem gaya tak konkuren bekerja lintang berupa lingkaran dan tidak
pada suatu benda tegar, maka akan selalu sama diameternya, yaitu
terjadi kemungkinan untuk mengalami bertingkat-tingkat dan juga sering
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 5

6. Teknik Ototronik
diberi alur pasak. Pembagian menurut 1.2.1.5 Spindle adalah poros-
jenis dan fungsinya : poros kecil.
1.2.1.1 Poros Mesin
Yaitu poros yang ada di dalam
bangunan mesin, biasanya dengan
beban momen saja.
1.2.1.2 Poros transmisi
Yaitu poros yang digunakan
untuk memindahkan tenaga dari Gambar 1.18 Spindle
motor ke mesin.
Untuk bahan poros biasa, dipakai
baja yang mengandung kadar karbon
1.2.1.3 Shaft
0,15 – 0,46 %. Sementara untuk
poros khusus yang kekuatannya
Adalah poros untuk meneruskan
tinggi dipakai baja campur, misalnya :
putaran dan torsi atau gaya aksial.
baja chrom, baja chrom nikel dan
sebagainya.
1.2.2 Bantalan
Apabila suatu bagian mesin
didukung oleh bagian lainnya dan
bagian satu punya kecepatan
Gambar 1.16 Shaft terhadap yang lain maka kedua
bagian ini menyusun suatu bantalan.
1.2.1.4 Axel Bantalan dibagi menjadi dua
macam, yaitu :
Adalah poros untuk meneruskan
putaran. Gambar 1.17 adalah salah 1.2.2.1 Bantalan luncur (sliding
satu contoh axel.
bearing)
Adalah bantalan dimana bagian
yang bergerak dan bagian yang diam
mengadakan persinggungan
langsung. Bagian yang bergerak atau
berputar dari ujung poros disebut tap
(journal). Bantalan luncur biasanya
dipakai sebagai pendukung poros
yang berputar dengan kecepatan
tinggi atau bekerja pada daerah yang
panas.
Gambar 1.17 Axel
6 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

7. Teknik Ototronik
Gambar 1.19 Bantalan Luncur Gambar 1.20 Bantalan Antrifikasi
Dalam memilih bahan bantalan Keuntungan bantalan antrifikasi
harus memperhatikan syarat-syarat : antara lain :
- Mempunyai Angka gesek kecil - Pada kecepatan rendah angka
- Mempunyai kekuatan yang sesuai gesekan kecil.
dengan besar dan macam beban. - Bisa menahan beban axial dan
radial.
- Punya keteguhan yang cukup - Tahan beban sodokan sesaat.
- Tahan terhadap karat - Sistem pelumasan mudah.
- Tahan panas
Klasifikasi bantalan antrifikasi
Macam-macam bahan bantalan menurut bentuk penghubungnya
antara lain : dibedakan menjadi :
- Babbit (logam putih) - Bantalan rol
- Perunggu - Bantalan peluru
- Besi tuang Menurut beban yang didukung
- Kuningan dibedakan menjadi :
- Logam paduan (Cu + Pb) - Radial bearings, dipakai untuk
- Karet beban radial (Tegak lurusterhadap
- Plastik poros)
- Thrust bearing, dipakai untuk beban
1.2.2.2 Bantalan Antrifikasi axial (sejajar dengan poros)
- Angular, dipakai untuk menahan
beban axial dan radial.
Adalah bantalan dimana bagian
yang bergerak dan yang diam tidak
1.3 Material dan Pengolahan
bersinggungan langsung, tapi dengan
suatu perantara. Contoh bantalan rol, Bahan
bantalan peluru. Karena tidak
bersinggungan secara langsung,maka Materi ini diperlukan karena
angka gesek sangat kecil, tetapi berkaitan dengan kekuatan bahan
masih tetap ada gesekan yang dalam membuat suatu konstruksi.
diakibatkan kontak langsung antara
rol/peluru dengan rumahnya. Harga 1.3.1 Pengetahuan Material
angka gesek tergantung pada (Bahan)
kecepatan beban, suhu, pelumas dan
pembuatannya. Setiap orang tentunya sudah
mengenal bahan, hal ini dikarenakan
setiap harinya kita bertemu dan
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 7

8. Teknik Ototronik
mungkin berurusan dengan barang- - Penyucian
barang yang terbuat dari logam - Pemecahan
seperti bahan yang berujud sendok, - Pembersihan
garpu, pisau, alat-alat kendaraan, - Pemanggangan/peleburan
televisi dan lain sebagainya. Bahan Maksud perlakuan pendahuluan
yang ada disekitar kita tidak ini adalah, setelah di cuci bersih dari
semuanya bisa disebut dengan kotoran yang melekat lalu dipecah-
bahan teknik, artinya bahan-bahan pecah menjadi bagian kecil yang
yang digunakan dalam teknik. sama besarnya dan mudah diangkut
Bahan teknik pada dasarnya serta mudah pengerjaannya.
dapat di bagi dalam 2 golongan, Kemudian dimasukkan kedalam alat
yaitu: pemisah untuk memilah bijih besi
§ Bahan Logam yang banyak kandungan besinya.
Dimana bahan logam tersebut Proses selanjutnya di lakukan
biasanya mempunyai sifat-sifat pemanggangan di dalam oven
sebagai berikut: pemanas untuk mengurangi berat
• Penghantar listrik atau panas kadar belerang yang dalam bijih besi
yang baik. dan mengeluarkan kandungan zat
• Dapat dibentuk dengan proses asam arangnya.
panas dan dingin. Bijih-bijih besi ada beberapa macam
• Mempunyai tegangan tarik jenisnya, jenis-jenis yang terpenting
tinggi. ialah:
§ Bahan bukan logam - Batu besi coklat (2Fe 2O3 + 3H2O),
Dimana bahan bukan logam mengandung kadar besi 40%.
tersebut biasanya mempunyai - Batu besi merah (Fe2O3),
sifat-sifat sebagai berikut : mengandung kadar besi 50%
• Tidak baik untuk penghantar - Batu besi maknit (Fe3O4),
listrik dan panas. mengandung kadar besi antara
• Sulit untuk dibentuk. 60%
• Tegangan tarik rendah. - Batu besi kalsit (FeCO3),
• Baik sebagai isolator atau mengandung kadar besi 40%
bahan isolator.
Dalam hal ini logam pada bidang 1.3.2 Pengolahan Bahan
teknik permesinan adalah bahan
yang sangat penting, sedangkan Berikut akan dibahas tentang
bahan non logam selalu dibutuhkan. pengolahan bahan, antara lain :
Pada proses pengolahan logam
(ferro) di pabrik, terlebih dahulu 1.3.2.1 Pengolahan Besi
digalilah bijih-bijih besi yang berupa
gumpalan tanah yang mengandung Seperti telah diuraikan didepan,
pasir besi dalam pertambangan. besi di olah dari bijih besi, terutama
Kemudian bijih-bijih besi tersebut batu besi coklat, batu besi merat dan
diangkut ke pabrik pengolahan besi dan batu besi magnit. Tingkat
baja untuk diproses lebih lanjut. pertama ialah mereduksi bijih besi
Sebelum dimasukkan kedalam dapur menjadi logam besi. Proses ini
tinggi, bijih besi tersebut didahului dikenal sebagai peleburan dalam
proses pendahuluan : dapur tinggi.
8 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

9. Teknik Ototronik
Selama pemberian panas yang
merupakan proses terus menerus,
besi yang mencair turun ke dasar
dapur tinggi dengan membiarkan
terak terapung di atasnya. Terdapat
dua buah saluran dan berselang-
selang terak dialirkan melalui saluran
atas dan besi cair melalui saluran
bawah yang kemudian di alirkan
kedalam cetakan-cetakan. Balok-
balok besi yang diperoleh secara
demikian disebut besi kasar.
1.3.2.2 Besi Tuang
Besi tuang diproduksi dengan
melebur kembali besi kasar dengan
besi tua dan baja, lalu membakarnya
dengan kokas dan batu kapur dalam
dapur tinggi yang lebih kecil. Proses
ini dikenal dapur kubah.
Panas diperoleh dari kokas dan
udara panas yang ditiupkan melalui
pipa tiup untuk membantu
pembakaran. Besi cair turun kedasar
dapur kubah, di salurkan dan
dialirkan ke cetakan-cetakan.
Cetakan-cetakan ini dibuat dari pasir
khusus menurut bentuk model kayu
yang di inginkan. Produk hasil proses
ini dikenal sebagai tuangan.
1.3.2.3 Pengolahan Baja
Gambar 1.21 Proses pengolahan bijih
besi
Pengerjaan dasar dalam
pengolahan baja, ialah peleburan
Dapur tinggi dari puncaknya bahan-bahan logam dan kemudian
diberi muatan bijih besi, kokas dan mengolahnya. Bahan bakunya untuk
batu kapur. Kokas memberikan panas pengolahan baja terdiri atas:
dan untuk membantu pembakaran. • besi dapur tinggi (besi kasar)
Dari bawah ditiupkan udara panas • baja tua
melalui pipa-pipa yang disebut • bahan tambahan (batu kapur,
dengan pipa tiup ke dalam dapur silika dan antrasit)
tinggi. Bagian-bagian bijih besi yang Pengolahan baja modern
bukan logam bersenyawa dengan dialihkan ke metode busur nyala api
batu kapur, kemudian menjadi biji atau metode oksigen basah (metode
logam atau terak. LD dan LDAC). Selama beberapa
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 9

10. Teknik Ototronik
waktu, dapur tungku terbuka tertentu pasir silika kebagian yang
diterapkan secara luas dalam rusak.
pengolahan baja di Inggris.
Proses Bessemer juga 1.3.2.4 Dapur Tungku Terbuka
diterapkan di Inggris, tetapi lebih Basa
popular di Eropa. Walaupun masih
dipergunakan, metode dapur tungku Dapur tungku terbuka berbentuk
terbuka dan proses Bessemer makin seperti cawan lonjong dangkal yang
lama makin menjadi kuno. Dengan dilapis dengan magnesit atau
diperkenalkannya dapur busur nyala dolomite.
api dan metode oksigen basah. Mula-mula batu kapur, bijih besi
Dapur busur nyala api mampu dan baja tua yang diisikan,
mengolah baja berkualitas tinggi dan dipanaskan kemudian besi kasar cair
baja campuran dari baja tua. Metode dimuatkan. Sumber panasnya ialah
oksigen basah, yang mula-mula gas yang dipanaskan sebelumnya
dikembangkan di Linz dan Donawitz dan udara atau minyak bahan bakar
di Austria merupakan metode yang dan udara.
sederhana dan ekonomis untuk Nyala api langsung menyentuh
mengolah bermacam-macam besi permukaan cairan. Maksudnya ialah
kasar. untuk menghilangkan kotoran-kotoran
Proses Kaldo yang diterapkan di dari cairan, terutama karbon, sulfur
Swedia berdasarkan metode dapur dan fosfor. Sulfur dan fosfor
tungku terbuka. Daripada dihilangkan oleh terak dan karbon
menambahkan oksida besi, oksigen terbakar sebagai gas. Contoh cairan
ditiupkan pada terak. Bejana diputar logam berulang kali diambil dari
untuk membantu pemindahan panas. dapur dan diuji untuk menetapkan
Metode lain yang kadar karbon dalam cairan. Bila kadar
dikembangkan di Jerman ialah proses karbon yang diperlukan tercapai,
Rotor. Metode ini sama dengan terak terbentuk dengan
proses Kaldo, tetapi sejumlah oksigen menambahkan oksida besi dan kapur
juga ditiupkan kedalam cairan untuk pada cairan. Karena kita dapat
membantu pengoksidasian yang membentuk terak pada setiap saat
cepat. Bejana dalam proses ini juga yang diinginkan, maka baja dengan
diputar untuk membantu pemindahan batas kadar karbon yang luas dapat
panas. diproses.
Bila lapisan dapur rusak karena Pada akhir proses pengolahan
panas yang berlebihan, lapisan dapat diberikan bahan tambahan lain
diperbaiki antara proses pembakaran pada cairan, baik kedalam dapur
dengan cara mengkondisikannya maupun pada waktu cairan disalurkan
(Fettling). Cara memuat dapur dan kedalam sendok penyerok. Dengan
proses peleburan diatur untuk proses ini dapat diproduksi baja
mengurangi kerusakan lapisan, tetapi sampai 400 ton.
tetap diperlukan perbaikan pada
setiap kerusakan. Perbaikan itu
dilakukan dengan melempar
dolomite, maknesit atau dalam hal-hal
10 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

11. Teknik Ototronik
1.3.2.5 Proses Bessemer gai tiupan. Setelah beberapa waktu
lamanya, nyala api kelihatan pada
Konvertor Bessemer ialah bejana mulut konvertor kemudian nyala api
baja berbentuk buah labu yang dilapis meningkat dengan cepat dan
dengan bahan tahan api. Konvertor akhirnya padam, menunjukkan bahwa
dapat dimiringkan untuk memuat dan semua karbon, mangan dan silisium
membongkar isinya. Tidak diterapkan telah terbakar dari logam.
pemanasan, karena konvertor diisi Pada tingkatan ini cairan mem-
dengan besi kasar yang sudah dalam butuhkan campuran bahan-bahan
keadaan cair. lainnya untuk memberikan sifat-sifat
baja yang diinginkan. Karenanya
sejumlah karbon, mangan dan sili-
sium yang sesuai harus ditambahkan
pada cairan. Ini dilakukan dengan
menambah unsur-unsur tersebut di
atas dalam jumlah yang diketahui.
Biasanya dalam bentuk batu bara,
ferro mangan dan ferro silisium ke
dalam sendok penyerok, tempat baja
dialirkan.
1.3.2.6 Konvertor Martin
Suatu cara lain untuk membuat
baja dari besi kasar terjadi dengan
bantuan konvertor martin. Konvertor
martin terdiri dari satu tungku dimana
berada bahan lumeran dan pada
umumnya 4 ruangan di mana gas dan
udara dapat dipanaskan terlebih
dahulu.
Gas dapat diperoleh dari dapur
tinggi, oven kokas atau dari minyak
yang di gaskan. Gas yang banyak
dipakai adalah apa yang disebut gas
generator. Gas yang dipanaskan
terlebih dahulu dan udara membakar
dan menyapu sebagai nyala api di
atas cairan. Gas bekas yang panas
dimasukkan melalui dua ruangan dan
Gambar 1.22 Konvertor Bessemer
memanaskan ruangan tersebut.
Setelah waktu tertentu katup-
Setelah diisi, konvertor ditegak- katup dibalik sehingga gas dan udara
kan kembali dan hembusan udara yang dimasukkan mengalir melalui
dari alas dipaksakan menembus ruangan yang dipanaskan terlebih
muatan cair itu; hal ini dikenal seba- dahulu itu dan kemudian dengan cara
pemanasan terlebih dahulu ini kita
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 11

12. Teknik Ototronik
meningkatkan suhu oven. Sekalipun panjang. Oleh karena itu baja ini ber-
konvertor martin dibangun untuk guna untuk pembuatan konstruksi
pembuatan baja dari baja tua, dan bagian-bagian mesin (seperti
ternyata oven juga berguna untuk baut, poros, poros engkol, batang
fabrikasi baja dari besi kasar dan besi penggerak dan pasak).
tua atau bijih. Nyala api yang me-
nyapu memanaskan isi oven dan 1.3.2.7 Dapur Listrik Busur
mengoksidasikan campuran tambah- Cahaya
an. Dengan bahan imbuh campuran
tambahan yang diosidasikan mem- Dapur ini terdiri atas tungku baja
bentuk terak. Terak ini akan menutup berbentuk bulat yang dangkal, dilapis
hubungan lanjut dari isi oven dengan dengan bahan tahan api. Tiga batang
nyala api, jikalau dalam cairan tidak elektroda karbon yang dapat dinaik-
ditambahkan besi tua atau bijih. kan dan diturunkan, masuk ke dalam
dapur melewati tutup dapur dan
menyentuh logam yang akan dilebur.
Gambar 1.23 Konvertor Martin
Zat asam dari sini mengoksidasi-
kan yaitu dalam cairan, campuran
tambahan seperti zat arang, silisium,
mangan dan sebagainya. Hasil yang
terbakar naik melalui cairan lapisan
bawah juga bersentuhan dengan
nyala api. Setelah kira-kira 6 jam
proses berakhir dan oven dapat
disalurkan.
Hasil akhir konvertor martin
disebut baja martin. Baja ini bermutu
baik, karena susunannya dapat
ditentukan dengan teliti disebabkan
proses yang memakan waktu yang Gambar 1.24 Dapur Listrik Busur cahaya
12 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

13. Teknik Ototronik
Arus listrik dialirkan melalui pancaran oksigen. Jumlah kapur
elektroda-elektroda itu dan mem- yang dimasukkan tergantung pada
bentuk sirkuit dengan logam. Bila kadar fosfor bijih besi. Inilah proses
sirkuit tercapai, elektroda-elektroda LDAC. Kapur memasuki daerah suhu
dinaikkan, maka arus meloncati celah tinggi dan membentuk terak basa
antara ujung-ujung elektroda dan yang mampu meniadakan fosfor dari
logam. Bunga api yang menjembatani cairan. Terak ini disalurkan pada
celah itu disebut busur cahaya. sebahagian perjalanan selama
Panas yang dibangkitkan oleh busur proses peleburan berlangsung dan
cahaya menyebabkan logam menjadi terbentuk terak baru.
cair. Proses ini dapat memproduksi
sampai 20 ton baja berkualitas tinggi. 1.3.3 Jenis-jenis Logam
1.3.2.8 Proses Oksigen Basa Pembagian jenis-jenis logam
(Proses L.D.A.C) dapat dikelompokkan menjadi 3
macam, yaitu:
Mula-mula dikembangkan di Linz
dan Donawitz di Austria sebagai 1.3.3.1 Logam Ferro
proses L.D., kemudian dikembangkan
lebih lanjut di Luksemburg sebagai Logam ferro yang dimaksud
proses LDAC. Proses ini merupakan disini adalah logam besi. Logam besi
metode yang sederhana, ekonomis dalam pemakaiannya terlampau
dan berhasil baik dalam pengolahan lunak, sehingga dipadukan dengan
baja. Dipergunakan sejenis dapur zat arang untuk mendapatkan sifat
yang sederhana. kekerasan. Adapun menurut
Pancaran oksigen bertenaga pembagiannya logam ferro dibagi
tinggi dari atas di injeksikan ke dalam menjadi:
besi cair. Oksigen mengalir lewat a. Besi Tuang
pengabut yang didinginkan dengan Komposisi : Campuran besi dan
air, yang disebut tombak, yang karbon, kadar karbon sekitar 4%
memungkinkan baja bebas nitrogen Sifat : Rapuh, tidak dapat ditempa,
dapat diproduksi dengan cepat. baik untuk dituang, kuat dalam
Oksigen yang dimasukkan melalui pemadatan, lemah dalam tegangan.
tombak bereaksi dengan karbon, sili- Penggunaan : Alas mesin, meja
sium dan mangan dalam besi mem- datar, badan ragum, bagian-bagian
bangkitkan panas yang diperlukan mesin bubut, blok silinder, cincin
untuk pengolahan. Dalam proses torak.
pengolahan baja ini tidak dibutuhkan
b. Besi Tempa
panas dengan jalan lain.
Komposisi : 99% besi murni
Untuk menangani besi yang
dengan sidikit kotoran. Sifat : Dapat
mengandung banyak fosfor, yang
ditempa, liat, tidak dapat dituang,
kadang-kadang diolah di Inggris dan
tetap seperti adonan bila dipanasi.
Eropa, dibutuhkan banyak kapur.
Penggunaan : Rantai jangkar, kait
Kapur itu dimasukkan dari sebuah
keran, landasan kerja plat.
alat pembagi, yang merupakan
bagian yang tak terpisahkan dari
tombak, bersama-sama dengan
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 13

14. Teknik Ototronik
c. Baja Lunak Semua logam bukan besi yang
Komposisi : Campuran besi dan mempunyai massa – jenis < 5
karbon. Kadar karbon 0,1% - 0,3%. kg/dm3.
Sifat : Dapat ditempa, liat. Contoh : Aluminium (AI), Titanium
Penggunaan : Mur, baut, sekrup, (Ti), Magnesium (Mg), Berylium
pipa, keperluan umum dalam (Be).
pembangunan. • Logam Mulia
Logam mulia tersebut dikategorikan
d. Baja Karbon Sedang
juga termasuk logam berat, tetapi
Komposisi : Campuran besi dan
mempunyai sifat-sifat khusus
karbon. Kadar karbon 0,4% - 0,6%.
seperti :
Sifat : Lebih kenyal daripada keras.
Tahan terhadap bahan kimia, tahan
Penggunaan : Benda kerja tempa
terhadap korosi, dll.
berat, poros, rel baja
Contoh : Emas (Au), Platina (Pt),
e. Baja Karbon Tinggi Perak (Ag).
Komposisi : Campuran besi dan
karbon. Kadar karbon 0,7% - 1,5%. Dari logam non ferro berat yang
Sifat : Dapat ditempa, dapat disepuh penting dalam paduan disebut
keras dan dimudakan, mudah tembaga, timah dan timbal. Dalam
ditempa. Penggunaan : Kikir, pahat, paduan ini dapat digunakan logam-
gergaji, tap, stempel, alat-alat mesin logam berat sebagai unsure paduan
bubut dan sebagainya. seperti seng, antimon, perak, emas
f. Baja Cepat Tinggi dan cadmium. Logam non ferro berat
Komposisi : Baja karbon tinggi nikel, molibden dan wolfram
ditambah nikel atau kobal, chrom merupakan elemen penting sebagai
atau tungsten. Sifat : Rapuh, tahan elemen paduan dalam baja. Logam
suhu tinggi tanpa kehilangan non ferro ringan yang penting dalam
kerasnya, dapat disepuh keras dan paduannya disebut aluminium dan
dimudakan. Penggunaan : Mesin maknesium.
bubut, alat-alat mesin, mesin bor dan Sifat mekanik logam non ferro
sebagainya. pada umumnya tidak baik, tetapi hal
ini dapat diperbaiki dengan paduan.
Sedangkan pada umumnya logam
1.3.3.2 Logam Non Ferro
non ferro tahan terhadap korosi, hal
ini disebabkan kulit korosi yang kuat.
Logam Non Ferro disebut juga
Beberapa logam non ferro seperti
dengan logam bukan besi, karena
tembaga dan aluminium mempunyai
tidak mempunyai kandungan besi
daya penghantar panas dan daya
(Fe). Menurut massa jenisnya logam penghantar listrik yang baik.
non ferro dibedakan 2 macam yaitu :
• Logam Berat a. Tembaga
Semua logam bukan besi yang Warna : Coklat kemerah-
mempunyai massa – jenis > 5 merahan. Sifat : Dapat ditempa, liat,
kg/dm3. penghantar panas dan listrik yang
Contoh : Tembaga (Cu), Seng (Zn), baik, kukuh. Penggunaan : Suku
Crom (Cr), Nikel (Ni), dll. bagian listrik, pemipaan, alat-alat
• Logam Ringan dekorasi dan sebagainya
14 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

15. Teknik Ototronik
b. Aluminium d. Pelat Timah
Warna : Biru Putih. Sifat : Dapat Lembaran tipis baja lunak dilapis
ditempa, liat, bobot ringan, peng- timah pada kedua belah sisi dan pada
hantar yang baik, baik untuk dituang. semua tepinya. Harus berhati-hati
Penggunaan : Alat-alat masak, reflec- benar dalam menangani dan
tor, industri mobil, industri pesawat menyimpan pelat timah. Lembaran
terbang pelat timah harus disimpan dengan
c. Timbel kertas atau bahan lain yang sesuai di
Warna : Biru kelabu.. Sifat : antara setiap pelat untuk mencegah
Dapat ditempa, sangat liat, tahan lepasnya lapis timah karena sesuatu
korosi air dan asam, bobot sangat hal. Bila lapis timah hilang akan
berat.. Penggunaan ; Kabel, baterai, timbul karatan. Pelat timah harus
bubungan atap. diberi tanda dengan pensil tajam dan
dipotong tepat menurut garis itu. Tepi
d. Timah
potongan harus dilapis dengan pateri,
Warna : Bening keperak-
juga untuk mencegah terjadinya
perakan. Sifat : Dapat ditempa, liat
karatan. Bila tepi potongan berada
tahan korosi. Penggunaan : Melapisi
pada sambungan, maka pematerian
lembaran baja lunak (pelat timah),
tepi dilakukan pada waktu memateri
industri pengawetan.
sambungan.Pelat timah sama sekali
tidak boleh dipukul dengan martil.
1.3.3.3 Campuran Non Ferro Harus dipergunakan kayu keras atau
martil kayu. Landasan pande timah
Campuran non ferro ini atau potongan-potongan kayu keras
merupakan campuran antara logam
yang sesuai bentuknya dapat diper-
non ferro berat maupun logam non
gunakan sebagai sarana pembentuk.
ferro ringan. Yang termasuk campur-
an non ferro antara lain:
1.3.4 Sifat-Sifat Logam
a. Loyang
Komposisi : Tembaga 65%, seng Untuk dapat menggunakan bahan
35%. Sifat : Empuk, lunak. Peng- teknik dengan tepat, maka bahan
gunaan : Batang, kawat, sekrup, paku tersebut harus dapat dikenali dengan
keeling, tuangan. baik sifat-sifatnya yang mungkin akan
dipilih untuk dipergunakannya. Sifat-
b. Perunggu Fospor
sifat bahan tersebut tentunya sangat
Komposisi: Tembaga 90%, timah
9%, fosfor 1%. Sifat: Kenyal, tahan banyak macamnya.
korosi dengan baik. Penggunaan :
Bantalan mesin, pompa air 1.3.4.1 Sifat-Sifat Umum Logam
c. Duralumin Secara umum sifat-sifat bahan
Komposisi: Aluminium 95%, dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
tembaga 4%, mangan 1%. Sifat :
Dapat ditempa, liat, dapat dipukul a. Sifat Kimia
dengan palu, direntang. Bobot: Dengan sifat kimia diartikan
Ringan, kukuh. Penggunaan : sebagai sifat bahan yang mencakup
Pesawat terbang, suku bagian antara lain kelarutan bahan tersebut
kendaraan, paku keeling, mur, baut. terhadap larutan kimia, basa atau
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 15

16. Teknik Ototronik
garam dan pengoksidasiannya hantarnya, dan tidak semua bahan
terhadap bahan tersebut. Salah satu mempunyai daya hantar listrik yang
contoh dari sifat kimia yang terpenting sama. Bahan bukan logam, seperti
adalah : korosi. Sifat teknologi adalah misalnya keramik, plastik adalah
sifat suatu bahan yang timbul dalam penghantar listrik yang tidak baik, oleh
proses pengolahannya. Sifat ini harus karena itu bahan ini dipergunakan
diketahui terlebih dahulu sebelum sebagai “Isolator”.. Semua bahan
mengolah atau mengerjakan bahan logam dapat mengalirkan arus listrik,
tersebut. Sifat – sifat teknologi ini akan tetapi logam yang paling baik
antara lain : untuk penghantar listrik adalah alumi-
Sifat mampu las (Weldability), sifat nium dan tembaga. Oleh karena itulah
mampu dikerjakan dengan mesin dalam teknik listrik bahan tersebut
(Machineability), sifat mampu cor banyak dipergunakan sebagai Kon-
(Castability), dan sifat mampu duktor, Kabel, Panel Penghubung dan
dikeraskan (Hardenability). alat-alat listrik lainnya.
b. Sifat Fisika f. Sifat Mekanik
Sifat fisika adalah perlakuan Sifat mekanik suatu bahan adalah
bahan karena mengalami peristiwa kemampuan bahan untuk menahan
Fisika, seperti adanya pengeruh beban-beban yang dikenakan
panas, listrik dan beban. Yang kepadanya. Dimana beban-beban
termasuk golongan sifat fisika ini tersebut dapat berupa beban tarik,
adalah : sifat panas, sifat listrik, sifat tekan, bengkok, geser, puntir, atau
mekanis. beban kombinasi.
c. Sifat Panas
1.3.4.2 Sifat-Sifat Mekanik Logam
Sifat-sifat yang timbul karena
pengaruh panas yaitu : sifat-sifat
Sifat–sifat mekanik logam seperti
karena proses pemanasan dan karena
yang telah diuraikan pada sifat umum
perubahan bentuk atau ukuran karena
logam, dimana bahan logam harus
pengaruh panas (pemuaian/penyusut-
mampu dikenakan beban kepadanya.
an). Pengaruh panas panas dapat
Hal ini dilakukan untuk pengerjaan
juga merubah struktur bila kombinasi
atau perlakukan lebih lanjut. Adapun
pemanasan dan pendinginan dilaku-
sifat-sifat mekanik yang terpenting
kan pada kecepatan waktu tertentu.
antara lain :
Hal ini banyak mempengaruhi atau
dapat merubah sifat mekanis dari a. Kekuatan (strenght) menyatakan
bahan tersebut. Proses ini dikenal kemampuan bahan untuk me-
dengan nama perlakuan panas atau nerima tegangan tanpa menyebab-
“heat-treatment”. kan bahan tersebut menjadi patah
Kekuatan ini ada beberapa macam,
e. Sifat Listrik dan ini tergantung pada beban
Sifat listrik dari bahan adalah yang bekerja antara lain dapat
penting, karena sifat dari bahan inilah dilihat dari kekuatan tarik, kekuatan
sekarang banyak digunakan untuk geser, kekuatan tekan, kekuatan
Televisi, Radio, dan Telepon. Sifat – puntir, dan kekuatan bengkok.
sifat listrik dari bahan yang terpenting
adalah : ketahanan dari suatu bahan
terhadap aliran listrik dan daya
16 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

17. Teknik Ototronik
b. Kekerasan (hardness) dapat e. Plastisitas (plasticity) menyatakan
didefinisikan sebagai kemampuan kemampuan bahan untuk me-
bahan untuk tahan terhadap ngalami sejumlah deformasi plastis
goresan, pengikisan (abrasi), yang permanen tanpa meng-
penetrasi. Sifat ini berjkaitan erat akibatkan terjadinya kerusakan.
dengan sifat keausan (wear Sifat ini sangat diperlukan bagi
resistance). Dimana kekerasan ini bahan yang akan diproses dengan
juga mempunyai korelasi dengan berbagai proses pembentukan
kekuatan. seperti, forging, rolling, extruding
dan sebagainya. Sifat ini sering
c. Kekenyalan (elasticity) menyatakan
juga disebut sebagai keuletan atau
kemampuan bahan untuk me-
kekenyalan (ductility). Bahan yang
nerima tegangan tanpa mngakibat-
mampu mengalami deformasi
kan terjadinya perubahan bentuk
plastis yang cukup tinggi dikatakan
yang permanen setelah tegangan
sebagai bahan yang mempunyai
dihilangkan. Bila suatu bahan
keuletan atau ke-kenyalan tinggi,
mengalami tegangan maka akan
dimana bahan tersebut dikatakan
terjadi perubahan bentuk. Bila
ulet atau kenyal (ductile). Sedanga
tegangan yang bekerja besarnya
bahan yang tidak menunjukkan
tidak melewati suatu batas tertentu
terjadinya deformasi plastis
maka perubahan bentuk yang
dikatakan sebagai bahan yang
terjadi bersifat sementara, pe-
mempunyai keuletan yang rendah
rubahan bentuk ini akan hilang
atau dikatakan getas atau rapuh
bersama dengan hilangnya
(brittle).
tekanan, maka sebagian bentuk itu
tetap ada walaupun tegangan telah f. Ketangguhan (toughness)
dihilangkan. menyatakan kemampuan bahan
Kekenyalan juga menyatakan untuk menyerap sejumlah energi
seberapa banyak perubahan tanpa mengakibatkan terjadinya
bentuk elastis yang dapat terjadi kerusakan. Juga dapat dikatakan
sebelum perubahan bentuk yang sebagai ukuran banyaknya energi
permanen mulai terjadi, dengan yang diperlukan untuk mematahkan
kata lain kekenyalan manyatakan suatu benda kerja, pada suatu
kemampuan bahan untuk kembali kondisi tertentu. Sifat ini
ke bentuk dan ukuran semula dipengaruhi oleh banyak faktor,
setelah menerima beban yang sehingga sifat ini sulit untuk diukur.
menimbulkan deformasi.
g. Kelelahan (fatique) merupakan
d. Kekakuan (stiffness) menyata- kecenderungan dari logam untuk
kan kemampuan bahan untuk patah bila menerima tegangan
menerima tegangan atau beban berulang-ulang (cyclis stress) yang
tanpa mengakibatkan terjadinya besarnya masih jauh dibawah batas
perubahan bentuk (deformasi) kekuatan elastisitasnya. Sebagian
besar darikerusakan yang terjadi
atau defleksi. Dimana dalam
pada komponen mesin disebabkan
beberapa hal kekakuan ini lebih oleh kelelahan. Karenya kelelahan
penting dari pada kekuatan. merupakan sifat yang sangat
penting tetapi sifat ini juga sulit
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 17

18. Teknik Ototronik
diukur karena sangat banyak faktor
yang mempengaruhinya.
h. Keretakan (crack) merupakan
kecenderungan suatu logam untuk
mengalami deformasi plastik yang
besarnya merupakan fungsi waktu,
dimana pada saat bahan tersebut
menerima beban yang besarnya
relatif tetap.
Berbagai sifat mekanik diatas juga
dapat dibedakan menurut cara
pembebanannya, yaitu sifat
mekanik statik, sifat terhadap
beban statik, yang besarnya tetap
atau berubah dengan lambat, dan
sifat mekanik dinamik, sifat mekanik
terhadap beban, yang berubah-
rubah atau mengejut. Ini perlu
dibedakan karena tingkah laku
bahan mungkin berbeda terhadap
cara pembebanan yang berbeda.
18 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)