TitaniumSejarah Singkat

Titanium tersebar dengan kandungan 0,6 % di kerak bumi, dan merupakan logam terbanyak yang ada di muka bumi setelah alumunium, besi, dan magnesium.Titanium pertama kali di temukan pada 1791 di Cornwall (Inggris) oleh Gregor, seorang pendeta dan ahli mineral amatir, sebagai pasir besi magnetik (ilmenite), yaitu suatu unsur tidak diketahui yang muncul di kegelapan. Pada 1795, Klaporth, seorang ahli kimia dari Jerman, menganalisa unsur yang sama dengan dilaporkan oleh Gregor. Klaporth kemudian menamakan unsur tersebut sebagai “Titanium”, sama dengan Titans, anak yang sangat kuat dari dewa langit dan bumi pada mitologi Yunani.

Titanium tidak diproduksi sebagai logam metalik hingga 1910, karena selama bertahun – tahun unsur ini sangat sulit dipisahkan dari bijinya. Memasuki abad ke – 20 (1937 - 1940), Dr. Wilhem Krolldi Luxembrug mengembangkan proses untuk menghasilkan titanium komersial. Proses ini mengurangi Titanium Tetrachloride (TiCl4) dengan magnesium pada lapisan udara gas inert. Titanium yang dihasilkan dinamakan Titanium Sponge“ karena dapat menyerap dan berpori – pori. Proses ini digunakan sampai saat ini.

Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi yang ringan, kuat, 'lustrous', tahan korosi (termasuk tahan terhadap air laut dan chlorine dengan warna putih-metalik-keperakan. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama dengan besi dan aluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioxide, diguankan dalam pigmen putih.

Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenite, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentuk allotropic dan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Sifat Titanium mirip dengan zirconium secara kimia maupun fisika.

1 Tugas Teknologi Bahan

KETERANGAN UMUM UNSUR

Nama ; Lambang ; Nomor Atom Titanium ; Ti ; 22Deret kimia Logam transisiGolongan ; Periode ; Blok 4 ; 4 ; dPenampilan Silver metallic

Massa atom 47.867(1)  g/molKonfigurasi atom [Ar] 3d2 4s2

Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 10, 2

Ciri-ciri atomStruktur kristalBilangan OksidasiElektronegatifitasEnergi Ionisasi (detil) ke-1: 658.8 kJ/mol

ke-2: 1309.8 kJ/molke-3: 2652.5 kJ/mol

Jari – Jari atom 140 pmJari – jari (terhitung) 176 pmJari – jari kovalen 136 pm

Lain - LainSifat Magnetik ???Resistivitas listrik (20 °C) 0.420 µΩ·mKonduktivitas termal (300 K) 21.9 W/(m·K)Ekspansi termal (25 °C) 8.6 µm/(m·K)Kecepatan suara (pada wujud kawat) (suhu kamar) 5090 m/sModulus Young 116 GPaModulus geser 44 GPaModulus ruah 110 GPaNisbah poisson 0.32Skala kekerasan Mohs 6.0Kekerasan Vickers 970 MPa

2 Tugas Teknologi Bahan

Kekerasan Brinell 716 MPaNomor CAS 7440-32-6

IsotopIsotop NA Waktu paruh DM DE (MeV) DP44Ti syn 63 y - 44Sc

0.07D, 0.08D -46Ti 8.0% Ti stabil dengan 24 neutron47Ti 7.3% Ti stabil dengan 25 neutron48Ti 73.8% Ti stabil dengan 26 neutron49Ti 5.5% Ti stabil dengan 27 neutron50Ti 5.4% Ti stabil dengan 28 neutron

Keunggulan Titanium

Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja.

Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi daripada paduan aluminium. Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 C maka

dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya seacara nyata.

Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan baja.

Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang lebih sedikit dibanding aluminium.

Aplikasi Titanium

Militer. Oleh karena kekuatannya, unsur ini digunakan untuk membuat peralatan perang (tank) dan untuk membuat pesawat ruang angkasa.

Industri. Beberapa mesin pemindah panas (heat exchanger)dan bejana bertekanan tinggi serta pipa-pipa tahan korosi memakai bahan titanium.

Kedokteran. Bahan implan gigi, penyambung tulang, pengganti tulang tengkorak, struktur penahan katup jantung.

Mesin. Material pengganti untuk batang piston.

3 Tugas Teknologi Bahan

Titanium dan paduannya

- Titanium (Ti) cukup berlimpah di alam, mencakup sekitar 1% kerak bumi (alumunium yang terbanyak sekitar 8%). Berat jenis Titanium antara Alumunium dan Besi. Peran Titanium menjadi penting unttuk aplikasi pesawat terbang karena ringan dan rasio kuat – ringan tinggi.

- Produksi titanium :o Bijih utama titanium adalah rutile, mengandung 98 – 99% TiO2; dan

ilmenite, kombinasi antara FeO dan TiO2. Rutile lebih baik karena mengandug lebih banhyak Ti.

o Untuk mendapatkan logam dari bijihnya, TiO2 diubah menjadi titanium

tetracholide (TiCl4) dengan memaasukkan gas chlorine. Diikuti dengan proses penyulingan (distillation) untuk menghilangkan ketidakmurnian.

o TiCl4 dengan konsentrasi tinggi lalu direaksikan dengan magnesium untuk

mereduksi titanium dikenal dengan proses Kroll. Sodium juga dapat digunakan sebagai zat pereduksi. Lingkungan gas mulia diperlukan untuk mencegah O2, N2 dan H2 bereaksi dengan Ti karena afinitas yang dimiliki. Logam yang di cor dalam bentuk ingot.

- Ti ditemukan pada tahun 1971, tetapi tidak diproduksi secara komersil hingga 1950-an.

- Meskipun titanium berharga mahal, tetapi memiliki rasio kuat-berat dan daya tahan korosi tinggi pada suhu ruang dan suhu tinggi sehingga banyak digunakan pada aplikasi komponen pesawat terbang, mesin jet, mobil balap, kimia dan petrokimia, komponen kelautan, lambung kapal selam, biomaterial seperti tulang buatan.

- Titanium murni secara komersial memiliki daya tahan korosi tinggi untuk aplikasi dimana kekuatan menjadi pertimbangan sekunder. Unsur paduan seperti Alumunium, vanadium, molybdenum, manganese dan yang lain ditambahkan untuk meningkatkan sifat mampu pemrosesan (workability), kekuatan dan mampu keras.

- Sifat mekanik dan karakter manufaktur dari paduan titanium sangat sensitive terhadap sedikit variasi pada unsure paduan dan residu. Sehingga pengontrolan komposisi dan pemrosesan menjadi penting, termasuk pencegahan kontaminasi permukaan terhadap hydrogen, oksigen atau nitrogen selama pemrosesan. Unsur - unsur tersebut akan meningkatkan kegetasan titanium , dan mengurangi keuletan.

- Pada suhu diatas 880oC titanium memiliki struktur kubus pemusatan ruang (bcc, beta-titanium) bersifat ulet (ductile), sedagkan pada suhu ruang membentuk hexagonal close – packed (hcp, alpha-titanium) bersifat getas (brittle) dan sangat sensitive terhadap koroi tegangan (stress corrosion). Variasi

4 Tugas Teknologi Bahan

struktur lain (alpha, near alpha, alpha-beta, dan beta) dapat diperoleh dengan membuat paduan dan perlakuan panas (heat treatment), sehingga sifatnya dapat dioptimalkan untuk aplikasi khusus.

- Titanium aluminide intermetallics (TiAl dan Ti3Al) memiliki kekakuan lebih tinggi dan berat jenis lebih rendah serta mampu tahan terhadap suhu lebih tinggi dibandingkan paduan titanium biasa.

Properties of titanium

- Titanium memiliki koefisien muai panas yang relative rendah diantara logam lain. Lebih keras dan kuat dibanding alumunium, dan kekuatan tetap baik pada suhu tinggi. Titanium mudah beraksi , sehingga menimbulkan masalah saat diproses khususnya jika dalam kondisi lebur. Tetapi pada suhu biasa membentuk lapisan oksidasi (TiO2) yang menutupi permukaan sehingga tahan korosi.

- Sifat – sifat ini menjadikan titanium digunakan untuk dua aplikasi utama:o Titanium murni untuk komponen tahan korosi, seperti komponen peralatan

laut dan cangkok tulang (prosthetic implant). o Paduan titanium digunakan sebagai komponen kekuatan tinggi pada suhu

dari 20oC hingga diatas 550oC, khususnya ketika dibutuhkan rasio kuat-berat yang sangat baik. Contohnya untuk komponen pesawat terbang dan peluru kendali.

Struktur Titanium (Sel Satuan, allotropy)

Titanium bersifat allotropy, yaitu memiliki dua struktur kristal yang berbeda pada temperatur yang berbeda.

Pada temperatur ruang, titanium murni memiliki sturktur kristal hexagonal closed packed (HCP). Sturktur ini disebut fasa alpha, dan stabil sampai temperatur 16200F (8820C) sebelum struktur kristalnya berubah.

Pada temperatur yang lebih tinggi, struktur kristal berubay menjadi body centered cubic (BCC) Struktur ini disebut fasa Beta (β). Temperatur transisi dari alpha (α) menjadi Beta disebut beta transus. Fasa Alpha beta dari 16200F sampai titik leleh (31300F).

Pada paduan titanium, unsur yang ditambahkan cenderung mengubah jumlah fasa yang ada dan temperatur beta transus. Unsur-unsur yang menaikkan temperatur beta transus dengan menstabilkan masa alpha disebut alpha stabilizer, yaitu alumunium, oksigen, nitrogen, dan karbon. Unsur-unsur yang menurunkan temperatur beta transus disebut beta stabilizer. Beta stabilizer dibagi menjadi dua, yaitu unsur beta isomorphous (kelarutan tinggi dalam titanium, termasuk molybdenum, vanadium, niobium, tantalum)

5 Tugas Teknologi Bahan

dan beta eutectoid (kelarutan terbatas, termasuk silicon, kobalt, besi,nikel, tembaga, koromium).

Para Ilmuan Tentukan Cara Menempelkan Atom Hidrogen ke Permukaan Aluminium Dengan Bantuan Atom Titanium

Sebagai bagian dari penelitian berkelanjutan untuk membuat hidrogen sumber utama yang bersih, energi terbarukan, ilmuwan dari US Department of Energy's Brookhaven National Laboratory telah menentukan bagaimana atom titanium membantu atom hidrogen menempel ke permukaan aluminium. Studi mereka isolat peran dari titanium, yang digunakan sebagai katalis pada langkah pertama penting untuk hidrogen perangkap dalam kelas khusus penyimpanan bahan hidrogen. Pekerjaan juga dapat membantu mengidentifikasi dan mengembangkan hidrogen-penyimpanan sistem serupa.

Kimia Brookhaven Santanu Chaudhuri penelitian ini disajikan pada pertemuan nasional 230 dari American Chemical Society di Washington, DC

Untuk menjadi sumber utama bahan bakar, hidrogen harus disimpan dengan aman dan efisien. Konvensional tekanan tinggi tangki penyimpanan dapat berbahaya dan terlalu besar dan berat untuk aplikasi tertentu, seperti sel-bahan bakar berbasis hidrogen dalam mobil. Hidrogen penyimpanan bahan, bagaimanapun, menggabungkan hidrogen aman dan kompak, dan untuk sementara memegang jumlah besar itu yang dapat dipulihkan dengan mudah di bawah aman, kondisi yang terkendali.

"A-penyimpanan bahan hidrogen harus mampu menyimpan hidrogen cepat di bawah 'normal' kondisi - yaitu, tanpa suhu yang sangat tinggi dan tekanan," kata Chaudhuri. "Dalam jumlah kecil, sebuah katalis yang sesuai, seperti titanium, bisa mempercepat reaksi dan membuat proses penyimpanan hidrogen yang cocok untuk aplikasi praktis telah kami. Studi membantu kami lebih memahami peran katalis ini."

Melalui penelitian ini, Chaudhuri dan kolaborator-nya, Brookhaven ahli kimia James Muckerman, berharap untuk meningkatkan kinerja alanate natrium, sebuah penyimpanan bahan hidrogen terdiri dari natrium dan aluminium hidrida. alanate Natrium, yang dikenal sebagai "hidrida logam kompleks," mengusir gas hidrogen (bahan bakar) dan aluminium ketika dipanaskan, meninggalkan campuran natrium dan aluminium hidrida logam. Tetapi karena tidak aluminium atau natrium hidrida menyerap hidrogen dengan baik, menempatkan hidrogen kembali - untuk reformasi natrium alanate dan memungkinkan penggunaan kembali bahan - menjadi sulit.

6 Tugas Teknologi Bahan

"Kami menemukan alumunium yang menyerap lebih hidrogen secara signifikan - dan melakukannya lebih cepat dan pada suhu yang lebih rendah - ketika sejumlah kecil atom titanium dimasukkan ke permukaan," kata Chaudhuri.

Chaudhuri dan Muckerman menciptakan model komputer yang menyediakan suatu mekanisme reaksi yang masuk akal. Model mereka setuju dengan studi-ray penyerapan x eksperimental dari alanate natrium, dilakukan pada Synchrotron Light Source Nasional, suatu fasilitas di Brookhaven yang memproduksi x-ray, ultraviolet, dan cahaya inframerah untuk penelitian. dan Muckerman's kolaborator Chaudhuri di Brookhaven digunakan sinar X untuk "melihat" dan dengan demikian menghitung bagaimana atom titanium halus mengubah tingkat struktur atom dari aluminium, mengakibatkan permukaan penyerap hidrogen-lebih. Hasil dari kedua studi telah sepakat tentang peran atom titanium pada permukaan aluminium dan mekanisme langkah selanjutnya dalam menangkap hidrogen.

Di masa depan, dan kelompok Muckerman's Chaudhuri berencana untuk mempelajari langkah-langkah berikutnya dalam proses alanate hidrogen-penyimpanan natrium, di mana aluminium dan hidrogen bereaksi dengan natrium hidrida untuk mereformasi bahan awal.

Pembuatan Pedang Samurai Juga Menggunakan Titanium

Pedang Samurai asli dari Jepang merupakan sebuah pedang yang sudah terbukti oleh khalayak umum memiliki kekuatan yang sangat luar biasa, baik kekuatan mekanis maupun magis.

Kekuatan mekanis dari sebuah Pedang Samurai yaitu memiliki kemampuan untuk memotong benda-benda keras seperti logam dan benda keras lainnya. Sehingga tidak khayal lagi kalau dari dahulu hingga saat ini selalu ada saja yang mencari dan membelinya meskipun dijual dengan harga yang relatif mahal.

Sebagai contoh sebuah Pedang Samurai dengan ukuran panjang blade 12 inchi sampai dengan 15 inchi (ukuran kecil) dengan harga Rp. 300.000.000, 00. Betapa berharganya sebuah Pedang Samurai untuk saat ini. Menurut perhitungan dengan semakin bertambahnya usia pedang akan memiliki harga jual yang semakin mahal. Hal inilah yang mendorong oleh semua orang untuk menjadikan investasi dalam bentuk mengkoleksi Pedang Samurai.

Nama pedang yang diberi julukan Samurai ini yang sebenarnya nama pedangnya adalah Katana atau Nihoto ternyata benar-benar memiliki kekuatan mekanis

7 Tugas Teknologi Bahan

yang sangat luar biasa disamping memiliki berat yang sangat ringan. Rahasianya terletak pada aplikasi material yang dipergunakan dalam pembuatan Pedang Samurai tersebut. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa material utama penyusun Pedang Samurai adalah Titanium, yaitu sebuah unsur kimia yang memiliki nomor ator 22 dalam Tabel Periodik dengan Simbol Ti. Titanium merupakan logam transisi yang sangat kuat, ringan, tahan terhadap korosi, tahan terhadap air laut dan chlorine.

Pengujian Titanium dapat dilakukan dengan Mesin Uji Kekerasan Vickers yang menunjukkan harga kekerasan sebesar 970 MPa sedangkan dengan menggunakan Mesin Uji Brinel menunjukkan harga kekerasan sebesar 116 GPa. Modulus Young 716 MPa dengan poisson ratio (angka poisso) 0,32. Titik lebur Titanium 1941oK (1668oC) dan titik didihnya sebesar 3560oK (3287oC). Jari-jari atom 140 pm, jari-jari kovalen 136 pm. Struktur kristal berbentuk hexagonal dan bilangan oksidasi sebesar 4. Berat dari Pedang Samurai sangat ringan karena menggunakan material dengan massa jenis sebesar 4.506 g/cm3 dengan fase solid.

Warna Titanium ini adalah putih-metalik-keperakan.

Biasanya bahan Titanium ini banyak dipergunakan sebagai alloy kuat dan ringan terutama dengan Besi (Fe) dan Aluminium (Al).

Sedangkan keunikan dari material utama penyusun Pedang Samurai dari jepang, Titanium adalah apabila mengalami benturan material ini tidak mengalami penurunan sifat mekaniknya melainkan akan bertambah sifat mekaniknya. Artinya apabila sebuah Pedang Samurai dipergunakan untuk memotong sesuatu benda atau untuk berperang maka Pedang Samurai akan bertambah kekerasannya (ketajamannya) apabila sudah menyentuh sesuatu benda yang mau dipotong atau menyentuh lawan tersebut. Hal ini sama persis seperti pada Zirconium (dari bahan keramik).

Fenomena ini dapat terjadi karena saat terjadi benturan pada Pedang Samurai dengan bahan Titanium akan mengubah struktur atomnya dari (austenit+martensit) menjadi martensit murni, kalau dimisalkan ini terjadi pada struktur logam. Tetapi untuk logam proses ini dapat terjadi apabila ada penurunan temperature dari temperature (austenisasi+martensit) menjadi temperature martensit murni. Semua logam akan mengalami proses tersebut apabila ada penurunan temperature kecuali pada Titanium dan Zirzonium. Kedua material ini adalah kelainan dari sifat material secara umum. Proses ini tidak dilalui dengan cara penurunan temperature seperti pada kebanyakan logam melainkan dilalui dengan cara adanya benturan atau pukulan pada material tersebut.

8 Tugas Teknologi Bahan

Perubahan struktur atom dari (austenit+martensit) menjadi martensit murni pada material penyususn Pedang Samurai ini akan mengakibatkan munculnya tegangan sisa pada pedang tersebut. Tegangan sisa adalah tegangan yang tersimpan didalam material diluar batas kekuatannya (tegangan lebih. Kalau dicontohkan pada material/bahan pada umumnya seperti logam baja, tegangan sisa dapat terbentuk kalau struktur atomnya saling berdesakan satu sama yang lain. Kalau atom-atom penyusun material tersebut saling berdesak-desakan tentunya akan membuat material akan menjadi semakin kuat dan keras. Hal ini dapat dicontohkan pada proses Heat Treatment untuk pengerasan pada logam dengan cara Quenching (Penyepuhan).

Quenching atau penyepuhan pada sebuah logam dapat dilakukan dengan cara memanaskan sebuah logam sampai pada daerah austenisasi. Setelah mencapai daerah austenisasi, logam dicelupkan pada fluida (cairan) seperti air, oli, dan sebagainya. Proses ini akan menghasilkan sebuah logam yang lebih keras dari logam asal (sebelum dilakukan proses Heat Treatment). Hal ini disebabkan munculnya tegangan sisa pada material/bahan yang mengalami Quenching (Penyepuhan) tersebut.

Sehingga dengan mengaplikasikan material yang sangat unik dan langka pada Pedang Samurai dari Jepang inilah yang membedakan antara Samurai dengan senjata atau pedang yang lain. Perbedaan tidak hanya terletak pada jenis material saja melainkan juga pada sifat mekanisnya dan perlakuan perawatannya serta harga jualnya.

Klasifikasi Titanium

Paduan titanium diklasifikasikan berdasarkan jumlah alpha dan beta pada strukturnya ditemperatur ruang.

1. Alpha alloys.

Alpha alloys adalah titanium murni yang diperkuat dengan solid solution strengthening dengan unsure penambah seperti aluminium (5-6%), tin, nikel, dan tembaga. Alpha tidak mengandung beta pada temperature ruang. Alpha alloys kurang ductile dan lebih sulit dibentuk, karena terbatasnya slyp system pada HCP, tidak dapat di-heat treatment, dapat dilas, memiliki kekuatan sedang, derajat kekerasan bagus, dan sangat stabil pada temperature diatas 540oC (1000oF).

9 Tugas Teknologi Bahan

2. Beta alloys.

Beta alloys dihasilkan dengan menambahkan sejumlah besar beta stabilizer seperti MO dan V, untuk membuat fasa beta stabil pada temperatur ruang. Beta alloys memiliki ductility bagus, dan mudah dibentuk ketika tidak di-heat treatment, dapat dilas, dan sangat stabil pada temperatur di atas 315oC (600oF). Beberapa dapat di-age hardening untuk menyebabkan precipitation fasa alpha atau senyawa intermetalik, dan menghasilkan kekuatan yang sangat tinggi namun ductility dan kekerasan berkurang. Beta alloys memiliki komposisi 13% vanadium, 11% chromium, dan 3% aluminium.

3. Alpha-Beta alloys

Alpha-beta alloys adalah paduan titanium yang strukturnya mengandung sebagian alpha dan sebagian beta pada temperature ruang. Alpha-beta alloys memiliki sifat mekanik yang sangat seimbang, dan yang paling sering digunakan, ada yang dapat dilas dan tidak, ketahanan korosinya sangat tinggi pada temperature ruang, lebih mudah dibentuk, dan sangat stabil sampai temperatur 425oC (800oF). Unsur-unsur beta stabilizer seperti molybdenum, vanadium, columbium, dan tantalum ketika ditambahkan ke titanium murni cenderung menaikkan fasa beta pada temperatur ruang. Sedangkan unsur alpha stabilizer akan menaikkan fasa alpha. Salah satu paduan titanium seperti TI-6Al-4V yang mengandung 6% aluminium dan 4% vanadium memiliki struktur 2 fasa, yaitu setengah alpha dan setengah beta pada temperature ruang, aluminium menstabilkan fasa alpha dan vanadium menstabilkan fasa beta. Ketika paduan ini dipanaskan sampai pada temperatur 1725oF (955oC), paduan bertansformasi semua menjadi struktur beta. Ketika di-water quench sampai temperatur ruang, fasa beta akan seimbang, paduan ingin bertransformasi menjadi fasa alpa namun dicegah dengan water quench. Proses ini disebut solution treating, dan paduan memiliki kekuatan tinggi pada kondisi ini, namun kekerasan dan kekuatan dapat lebih ditingkatkan dengan aging selama 4 jam pada 1000oF (539oC). saat aging, dipisahkan bagian precipitate fasa alpha dengan fasa beta yang seimbang. Dengan demikian, alpha-beta alloys adalah paduan hasil precipitation hardening. Ada beragam paduan alpha-beta dengan kekuatan yang berbeda dan dengan mekanisme precipitation hardening precipitation hardening yang berbeda, namun 6Al-4V adalah yang paling penting.

4. Near alpha alloys.

Near alpha alloys adalah paduan titanium yang mengandung banyak alpha dengan sedikit beta, dan beberapa fasa beta tersebar di semua susunan alpha. Secara umum mengandung 5-8% aluminium, beberapa zirconium, dan timah bersama

10 Tugas Teknologi Bahan

dengan beberapa unsur-unsur beta stabilizer. Paduan ini memiliki kekuatan pada temperature tinggi, dan ketahanan creep yang sangat bagus sehingga paduan ini digunakan pada temperature tinggi. Penambahan silicon 0.1-0.25% meningkatkan ketahanan creep. Near-alpha alloys pada temperature tinggi termasuk Ti-6242S (Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.25Si) dan IMI 829 (Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Si) yang dapat digunakan sampai 1000oF, dan IMI 834 (Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si) dan Ti-1100 (Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.4Mo-0.4Si) adalah modifikasi dari Ti-6242S yang dapat digunakan sampai 1100oF.

5. Near-beta alloys.

Near beta alloys adalah paduan titanium yang mengandung banyak beta dengan sedikit alpha.

Pemotongan Titanium Menggunakan Water Jet

Water Jet

Prinsip kerja

Water jet adalah sebuah alat yang digunakan dalam proses pemotongan dingin yang menggunakan tekanan yang sangat tinggi dengan air sebagai medianya dan tambahan bahan abrasive(biasanya antara 20.000 sampai dengan 90.000 psi) dengan tekanan yang sangat tinggi melalui lubang sempit,maka menghasilkan kecepatan yang sangat tinggi pula(tekanan antara 20.000 dan 60.000 Pounds per Square Inch (PSI) (1.300-6.200 bar). Ini terpaksa melalui lubang kecil di permata, yang biasanya 0,007 “untuk 0,020″ dengan diameter (0,18-0,4 mm). Ini menciptakan kecepatan yang sangat tinggi, sangat tipis berkisar (yang adalah mengapa sebagian orang menyebut waterjets sebagai “air laser”) sedekat mungkin dengan kecepatan suara (sekitar 600 mph atau 960 km / jam). Pemotong ini mampu menembus hampir semua materi termasuk kaca,logam dan plastic dengan ketebalan lebih dari 18 inch tanpa membentuk bekas seperti warna pada hasil penggergajian.Bahan abrasive yang digunakan seperti pasir karbida dan garnet(biasanya terdapat pada amplas).Water jet digunakan dalam produksi yang tinggi diseluruh dunia,teknologi yang mendapat pujian dari dunia antara lain penggilingan,laser,EDM,plasma dan router.

11 Tugas Teknologi Bahan

Bagian warter jet

Diagram air jet pemotong:

1. air bertekanan tinggi inlet

2. permata (ruby atau berlian)

3. abrasive (garnet)

4. pencampuran tabung

5. penjaga

6. memotong air jet

7. memotong bahan

Kecepatan tinggi air yang keluar dari permata menciptakan ruang hampa yang menarik abrasive dari garis kasar, yang kemudian bercampur dengan air dalam tabung pencampuran.

Kegunaan dari water jet yakni:

Digunakan untuk memotong kaca,logam,non-logam (kayu,karet,marmer,granit), plastic dengan ketebalan lebih dari 18 inch tanpa membentuk bekas warna. Material dan kecepatan ideal tergantung pada berbagai faktor, termasuk bahan, bentuk bagian tersebut, tekanan air dan jenis abrasive. Mengontrol kecepatan nossel abrasivejet sangat penting untuk efisien dan ekonomis mesin

Salah satu dari beberapa bahan yang tidak dapat dipotong dengan jet air adalah gelas marah. Karena kaca pemarah stres, segera setelah Anda mulai untuk memotongnya, itu akan hancur menjadi fragmen kecil-seperti yang dirancang untuk melakukan penghancuran. Kecepatan ideal gerakan tergantung pada berbagai faktor, termasuk bahan, bentuk bagian tersebut, tekanan air dan jenis abrasive.

Karena waterjets dipotong dengan menggunakan air dan kasar, mereka dapat bekerja dengan berbagai bahan. Materi ini meliputi:

Tembaga, kuningan, alumunium

Pre-pengerasan baja

12 Tugas Teknologi Bahan

Mild baja

Exotic materialss seperti titanium, Inconel dan Hastalloy

304 stainless steel

Bahan rapuh seperti kaca, keramik, kuarsa, batu

Bahan-bahan mudah terbakar

Waterjets juga memainkan peran besar sebagai salah satu bagian dalam proses manufaktur yang lebih besar. Sebagai contoh, waterjets sering digunakan untuk mesin fitur ke bagian yang sudah ada, atau untuk melakukan pra-mesin untuk menghilangkan material sebelum menyelesaikan presisi mesin lain.

Keuntungan menggunakan water jet antara lain

Dapat digunakan untuk pemotongan yang sangat presisi,

Waktu yang dibubutuhkan sangat cepat

Ramah lingkungan, tidak menghasilkan limbah yang merusak lingkungan

Lebih ekonomis karena air dan bahan abrasive mudah di daur ulang

Angka toleransi sangat ketat(relative kecil), Jumlah materi dihapus oleh jet air sungai biasanya sekitar 0,02 “(0,5 mm) lebar, yang berarti bahwa sangat sedikit bahan akan dihapus. Ketika Anda bekerja dengan bahan mahal (seperti titanium) atau bahan berbahaya (seperti timah), ini dapat menjadi manfaat yang signifikan.

Lebih aman karena Sebuah kebocoran pada tekanan tinggi sistem air cenderung mengakibatkan penurunan yang cepat tekanan ke tingkat yang aman. Air itu sendiri adalah aman dan non-ledakan dan abrasive gamet juga lamban dan tidak beracun.

Kerugian dalam waterjet antara lain

Biaya awal untuk pembelian water jet tinggi,namun untuk proses produksi selanjutnya bila dibandingkan dengan peralatan lain sangat murah,serta menghemat waktu pengerjaan.

13 Tugas Teknologi Bahan

Perlu adanya perawatan khusus dan berkala,karena air yang dicampur dengan bahan abrasive dipaksa untuk melewati lubang yang sangat sempit sehingga butuh perhatian yang khusus agar peralatan dalam kondisi yang baik.

Karakteristik dari water jet yakni:

1. Menggunakan kecepatan yang sangat tinggi,aliran pertikel abrasive(20.000-90.000psi) yang dihasilkan oleh sebuah jet pompa air intensifier

2. Dalam pengerjaan tidak mengalami kerusakan pada benda kerja,permukaan yang panas atau pinggiranya

3. Sudut yang terbentuk kurang dari 1 derajat digunakan pada kebanyakan pemotongan,yang dapat dikurangi atau dihilangkan sama sekali dengan memperlambat proses pemotongan

4. Jarak nosle dan benda kerja mempengaruhi ukuran guritan

5. Digunakan pada bahan yang sensitive terhadap panas,bahan yang halus ataupun bahan yang keras.

Keunggulan waterjets dibandingkan dengan laser :

Dapat bekerja dengan yang peka panas.

Mesin dapat reflektif Waterjets bahan-bahan yang tidak dapat laser, seperti tembaga dan aluminium. Waterjets memotong berbagai bahan tanpa perubahan dalam setup yang diperlukan. Selain itu, bahan yang peka panas dapat dipotong dengan menggunakan waterjets.

Tidak ada zona yang terkena panas (Haz) atau termal distorsi, yang dapat terjadi dengan laser. Waterjets tidak mengubah sifat-sifat material.

Waterjets lebih aman. Tidak ada asap berbahaya, seperti logam menguap, dan tidak ada resiko kebakaran.

Lebih baik menyelesaikan tepi. Bahan dipotong oleh waterjets memiliki permukaan yang halus,karena cara bahan abraded, yang membuat hasil berkualitas tinggi. Bahan dipotong oleh laser cenderung memiliki lebih kasar,

14 Tugas Teknologi Bahan

bersisik tepi, yang mungkin memerlukan pengoperasian mesin tambahan untuk membersihkan.

Keuntungan water jet dari pada EDM:

Dapat bekerja dengan berbagai jenis bahan

Mesin Waterjets dapat bekerja dengan bahan non-logam yang tidak dapat EDM kerjakan, seperti kaca, kayu, plastik, dan keramik. Hampir tidak ada batas untuk jenis bahan yang dapat mesin dengan waterjets

Waterjets dapat menembus dan membuat lubang sendiri

Beberapa jenis EDM, seperti kawat-cut EDM, lubang menjadi yang pertama dibuat dalam materi, harus dilakukan dalam proses terpisah. Waterjets dapat menembus materi, tidak memerlukan tambahan fixturing atau mesin.

Tidak ada zona yang terkena panas (Haz) dengan waterjets

Tidak ada zona yang terkena panas (Haz) atau termal distorsi, yang dapat terjadi dengan EDM. Waterjets tidak mengubah sifat-sifat material.

Keuntungan water jet dari pada plasma:

Keuntungan yang paling jelas dibandingkan dengan plasma pemotongan adalah bahwa waterjets beroperasi pada temperatur yang lebih rendah.

15 Tugas Teknologi Bahan