Hidangan dalam Baja: Penyebab, Deteksi & Pencegahan dalam Pengendalian Kualitas

Definisi dan Konsep Dasar

Sebuah piring dalam konteks industri baja mengacu pada deformasi atau depresi cekung yang terlokalisasi pada permukaan produk baja, yang biasanya terlihat setelah proses pembuatan, perlakuan panas, atau pengujian. Ini muncul sebagai rongga dangkal berbentuk mangkuk yang dapat bervariasi dalam ukuran, kedalaman, dan bentuk tergantung pada keadaan spesifik pembentukannya.

Defek ini signifikan karena dapat mengompromikan integritas permukaan, kualitas estetika, dan kinerja mekanis komponen baja. Dalam pengendalian kualitas dan pengujian material, keberadaan piring sering menunjukkan masalah mendasar yang terkait dengan kondisi pemrosesan, homogenitas material, atau tegangan sisa.

Dalam kerangka jaminan kualitas baja yang lebih luas, piring dianggap sebagai defek permukaan yang dapat mempengaruhi kesesuaian produk untuk aplikasi kritis seperti wadah tekan, komponen struktural, atau mesin presisi. Mendeteksi dan mengendalikan defek ini sangat penting untuk memastikan kepatuhan terhadap standar industri dan untuk mencegah kemungkinan mode kegagalan yang terkait dengan ketidakberaturan permukaan.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, piring muncul sebagai depresi dangkal, sering kali berbentuk lingkaran atau oval pada permukaan baja. Ukurannya dapat berkisar dari beberapa milimeter hingga beberapa sentimeter dalam diameter, dengan kedalaman yang bervariasi secara proporsional. Depresi ini biasanya terlihat oleh mata telanjang atau di bawah pembesaran rendah, terutama jika mereka besar atau dalam.

Secara mikroskopis, permukaan di dalam piring dapat mengungkapkan fitur seperti mikroretakan, inklusi, atau ketidakberaturan batas butir yang terlokalisasi. Tepi depresi sering menunjukkan tanda-tanda deformasi atau perubahan mikrostruktur, seperti distorsi butir atau transformasi fase yang terlokalisasi.

Fitur karakteristik yang mengidentifikasi piring termasuk bentuk cekungnya yang halus, sering kali dengan batas yang terdefinisi dengan baik memisahkannya dari permukaan sekitarnya. Permukaan di dalam piring juga dapat menunjukkan tanda-tanda oksidasi, korosi, atau konsentrasi tegangan sisa, yang dapat terdeteksi melalui pemeriksaan mikroskopis atau teknik analisis permukaan.

Mekanisme Metalurgi

Pembentukan piring terutama diatur oleh mekanisme metalurgi dan fisik yang melibatkan deformasi terlokalisasi, efek termal, dan tegangan sisa. Selama proses pembuatan seperti penggulungan panas, penempaan, atau perlakuan panas, distribusi suhu yang tidak merata atau tegangan mekanis dapat menyebabkan deformasi plastik terlokalisasi.

Perubahan mikrostruktur, seperti pertumbuhan butir, transformasi fase, atau segregasi inklusi, juga dapat berkontribusi pada pembentukan piring. Misalnya, area dengan konsentrasi kotoran atau inklusi yang lebih tinggi mungkin mengalami deformasi yang berbeda di bawah tegangan, yang mengarah pada depresi terlokalisasi.

Tegangan sisa yang diperkenalkan selama pendinginan atau kerja mekanis dapat menyebabkan pembengkokan atau penurunan permukaan, yang mengakibatkan piring. Selain itu, kontraksi atau ekspansi termal yang tidak cocok antara berbagai konstituen mikrostruktur dapat menghasilkan depresi permukaan terlokalisasi.

Komposisi baja mempengaruhi kerentanan; misalnya, baja karbon tinggi atau yang memiliki elemen paduan tertentu seperti sulfur atau fosfor cenderung lebih rentan terhadap ketidakberaturan permukaan. Kondisi pemrosesan seperti pendinginan cepat, perlakuan panas yang tidak tepat, atau penyelesaian permukaan yang tidak memadai dapat memperburuk pembentukan piring.

Sistem Klasifikasi

Klasifikasi standar piring sering melibatkan tingkat keparahan berdasarkan ukuran, kedalaman, dan dampak pada kualitas permukaan. Kategori umum meliputi:

• Piring Kecil: Depresi kecil dan dangkal yang hampir tidak terlihat dan tidak mempengaruhi kinerja.
• Piring Sedang: Depresi yang terlihat yang mungkin memerlukan penyelesaian permukaan atau pengerjaan ulang.
• Piring Parah: Depresi yang dalam atau luas yang mengompromikan integritas permukaan dan mungkin memerlukan penolakan atau pembuatan ulang.

Kriteria untuk klasifikasi biasanya melibatkan pengukuran diameter dan kedalaman, dengan ambang batas yang ditetapkan oleh standar industri seperti ASTM, ISO, atau spesifikasi EN. Misalnya, piring kecil mungkin didefinisikan sebagai kurang dari 2 mm dalam kedalaman dan 10 mm dalam diameter, sementara kasus parah melebihi dimensi ini.

Menafsirkan klasifikasi ini membantu produsen menentukan apakah produk memenuhi persyaratan kualitas atau memerlukan tindakan korektif. Dalam aplikasi kritis, bahkan piring kecil mungkin tidak dapat diterima, sedangkan dalam konteks yang kurang menuntut, mereka mungkin ditoleransi dalam batas yang ditentukan.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Metode utama untuk mendeteksi piring termasuk inspeksi visual, mikroskopi optik, dan teknik pengujian non-destruktif (NDT).

• Inspeksi Visual: Metode paling sederhana melibatkan pemeriksaan permukaan di bawah pencahayaan dan pembesaran yang memadai untuk mengidentifikasi depresi permukaan. Metode ini cepat tetapi terbatas pada defek yang terlihat di permukaan.

• Mikroskopi Optik: Menggunakan mikroskop stereoskopik atau mikroskop digital, pemeriksa dapat mengukur ukuran dan kedalaman piring dengan presisi yang lebih tinggi. Fitur permukaan diperbesar, memungkinkan penilaian yang lebih rinci.

• Profilometri Permukaan: Profilometer kontak atau non-kontak (seperti pemindai laser atau cahaya putih) mengukur topografi permukaan secara kuantitatif. Perangkat ini menghasilkan peta permukaan 3D, memungkinkan pengukuran dimensi depresi yang tepat.

• Pengujian Ultrasonik (UT): Untuk fitur subsurface atau internal yang terkait dengan depresi permukaan, metode ultrasonik dapat mendeteksi anomali yang terkait dengan masalah mikrostruktur yang mendasarinya.

• Pemindaian Laser dan Pencitraan 3D: Pemindai laser 3D canggih menangkap seluruh geometri permukaan, memberikan data komprehensif tentang ketidakberaturan permukaan, termasuk piring.

Prinsip fisik di balik profilometri dan pemindaian laser melibatkan pengukuran variasi tinggi permukaan relatif terhadap bidang referensi, menerjemahkan ini menjadi data kuantitatif tentang ukuran dan kedalaman depresi.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar yang relevan termasuk ASTM E947 (Metode Uji Standar untuk Mengukur Kekasaran Permukaan), ISO 4287, dan EN 10052. Standar ini menetapkan prosedur untuk pengukuran permukaan dan klasifikasi defek.

Prosedur tipikal melibatkan:

1. Persiapan Sampel: Bersihkan permukaan untuk menghilangkan kotoran, minyak, atau lapisan oksida yang dapat mengaburkan defek.
2. Kalibrasi: Kalibrasi peralatan pengukuran menggunakan standar yang terakreditasi.
3. Pemindaian Permukaan: Gunakan profilometer atau pemindai laser untuk memindai area permukaan yang menjadi perhatian.
4. Analisis Data: Analisis profil permukaan yang dihasilkan untuk mengidentifikasi depresi yang melebihi ambang batas yang telah ditentukan.
5. Pelaporan: Dokumentasikan ukuran, kedalaman, dan lokasi setiap piring, membandingkan hasil dengan kriteria penerimaan.

Parameter kritis termasuk resolusi pengukuran, area pemindaian, dan batas kekasaran permukaan, yang mempengaruhi sensitivitas dan akurasi deteksi.

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari batch produksi, dengan permukaan yang dipersiapkan dengan baik untuk memastikan deteksi yang akurat. Kondisi permukaan melibatkan pembersihan, penghalusan, atau penggoresan jika perlu untuk mengungkap fitur permukaan.

Kondisi permukaan mempengaruhi validitas pengukuran; permukaan yang kasar atau terkontaminasi dapat mengaburkan atau meniru defek. Misalnya