Mendengarkan dalam Baja: Penyebab, Signifikansi, dan Langkah-Langkah Pengendalian Kualitas

Definisi dan Konsep Dasar

Earing adalah cacat permukaan yang terutama diamati pada produk logam yang digulung atau dicetak, terutama pada baja, yang ditandai dengan pembentukan serangkaian tonjolan atau "ears" di sepanjang tepi produk setelah proses pembentukan panas atau dingin. Fenomena ini muncul sebagai serangkaian punggungan atau formasi seperti gelombang yang menyerupai mahkota atau profil mirip mahkota di sepanjang perimeter lembaran, strip, atau pelat baja.

Earing dianggap sebagai indikator kualitas yang kritis dalam pembuatan baja karena mencerminkan mikrostruktur internal material, tegangan sisa, dan keseragaman komposisi. Ini dapat mempengaruhi langkah pemrosesan berikutnya, penyelesaian permukaan, dan akurasi dimensi, sehingga mempengaruhi kinerja dan daya tarik estetika produk akhir.

Dalam kerangka jaminan kualitas baja yang lebih luas, earing berfungsi sebagai fitur diagnostik dan parameter kontrol kualitas. Kehadirannya menunjukkan anisotropi mikrostruktural, segregasi, atau perilaku deformasi, yang merupakan pertimbangan penting dalam memastikan kecocokan baja untuk aplikasi tertentu seperti penarikan dalam, pencetakan, atau pembentukan.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, earing muncul sebagai serangkaian punggungan bergelombang atau tonjolan di sepanjang tepi lembaran atau strip baja setelah proses seperti penggulungan panas, penggulungan dingin, atau annealing. Punggungan ini sering terlihat dengan mata telanjang dan dapat diperkuat oleh penyelesaian permukaan atau etsa.

Secara mikroskopis, earing berkaitan dengan variasi lokal dalam mikrostruktur, seperti orientasi butir, distribusi fase, atau segregasi elemen paduan. Variasi ini menyebabkan deformasi atau penyusutan yang berbeda selama pemrosesan, yang mengarah pada tonjolan yang khas.

Fitur karakteristik meliputi:

• Pola punggungan yang teratur dan berulang yang sejajar dengan arah penggulungan atau pemrosesan.
• Variasi dalam topografi permukaan yang dapat terdeteksi melalui profilometri atau mikroskopi.
• Korelasi dengan anisotropi mikrostruktural, seperti butir yang memanjang atau fase yang tersegregasi.

Mekanisme Metalurgi

Earing berasal dari anisotropi yang melekat dalam mikrostruktur baja yang digulung, terutama disebabkan oleh orientasi butir yang diutamakan (tekstur) yang berkembang selama deformasi. Selama penggulungan panas atau dingin, butir cenderung memanjang sepanjang arah penggulungan, menciptakan anisotropi mikrostruktural.

Anisotropi ini mempengaruhi perilaku deformasi material selama proses berikutnya seperti annealing atau pembentukan. Segregasi elemen paduan (misalnya, sulfur, fosfor, atau tambahan paduan) ke batas butir atau fitur mikrostruktural tertentu dapat memperburuk perbedaan lokal dalam duktilitas atau penyusutan.

Mekanisme metalurgi utama meliputi:

• Pengembangan Tekstur: Penggulungan menyebabkan orientasi kristalografi yang diutamakan, yang mengarah pada sifat mekanik anisotropik.
• Pemanjangan Butir: Pemanjangan mikrostruktural sepanjang arah penggulungan menyebabkan deformasi yang berbeda selama annealing atau pembentukan.
• Segregasi dan Mikrosegregasi: Segregasi elemen di batas butir atau dalam konstituen mikrostruktural menyebabkan perbedaan lokal dalam ekspansi termal atau perilaku deformasi.
• Tegangan Sisa: Pendinginan atau deformasi yang tidak merata memperkenalkan tegangan sisa yang mempengaruhi topografi permukaan saat dilepaskan.

Komposisi baja memainkan peran penting; misalnya, kandungan karbon atau elemen paduan yang lebih tinggi dapat mempengaruhi pertumbuhan butir dan kecenderungan segregasi. Kondisi pemrosesan seperti suhu penggulungan, rasio pengurangan, dan laju pendinginan secara langsung mempengaruhi tingkat keparahan earing.

Sistem Klasifikasi

Earing biasanya diklasifikasikan berdasarkan jumlah, tinggi, dan keteraturan tonjolan:

• Tingkat Keparahan:
• Minor: Gelombang ringan, hampir tidak terlihat, tidak mempengaruhi fungsionalitas.
• Moderat: Punggungan yang jelas terlihat dengan mata telanjang, dapat mempengaruhi penyelesaian permukaan.

• Parah: Tonjolan yang mencolok yang dapat mengganggu perakitan, pembentukan, atau kualitas estetika.

• Jumlah Ears:

• Biasanya berkorelasi dengan tekstur kristalografi dan anisotropi mikrostruktural.

• Umumnya diamati sebagai 4, 6, 8, atau lebih banyak ears tergantung pada material dan riwayat pemrosesan.

• Sistem Penilaian:

• Pemeriksaan visual yang dikombinasikan dengan pengukuran profilometri.
• Peringkat kuantitatif berdasarkan tinggi punggungan maksimum (misalnya, dalam mikrometer) dan jumlah ears per unit panjang.

Memahami klasifikasi ini membantu dalam menetapkan kriteria penerimaan untuk aplikasi tertentu, terutama di industri yang memerlukan kualitas permukaan tinggi atau dimensi yang tepat.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Deteksi earing melibatkan kombinasi pemeriksaan visual dan pengukuran permukaan kuantitatif:

• Pemeriksaan Visual: Metode paling sederhana, dilakukan di bawah kondisi pencahayaan standar, untuk mengidentifikasi tonjolan di sepanjang tepi.
• Profilometri Permukaan: Menggunakan profilometer kontak atau non-kontak (misalnya, profilometer laser atau optik) untuk mengukur topografi permukaan dan mengkuantifikasi tinggi punggungan dan pola.
• Mikroskopi: Mikroskopi optik atau elektron pemindai (SEM) dapat mengungkap fitur mikrostruktural yang terkait dengan earing, seperti orientasi butir atau segregasi.

Prinsip fisik di balik profilometri melibatkan pengukuran variasi tinggi permukaan dengan memindai di sepanjang tepi dan menghasilkan peta topografi. Ini memungkinkan kuantifikasi yang tepat dari tinggi punggungan, jarak, dan keteraturan.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar internasional yang relevan meliputi:

• ASTM A924/A924M: Metode pengujian standar untuk earing pada lembaran aluminium dan baja.
• ISO 16842: Lembaran dan strip baja — Pengukuran earing.
• EN 10268: Lembaran baja untuk penarikan dalam — Kualitas permukaan dan penilaian earing.

Prosedur standar umumnya melibatkan:

1. Persiapan Sampel: Memotong strip atau tepi lembaran yang representatif, memastikan permukaan bersih dan halus bebas dari burr atau cacat permukaan.
2. Pengaturan Pengukuran: Memposisikan sampel dalam peralatan profilometri, menyelaraskan tepi tegak lurus terhadap sumbu pengukuran.
3. Pengambilan Data: Memindai di sepanjang tepi untuk merekam variasi tinggi permukaan.
4. Analisis Data: Menghitung jumlah ears, tinggi punggungan maksimum, dan keteraturan pola.
5. Laporan: Mendokumentasikan pengukuran dengan bukti fotografis dan data numerik.

Parameter kritis meliputi panjang pengukuran (misalnya, 100 mm), resolusi (misalnya, akurasi mikrometer), dan kondisi lingkungan (suhu, kontrol getaran).

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari produk akhir, dengan tepi yang disiapkan dengan memotong atau memotong untuk menghindari pengenalan artefak. Kondisi permukaan, seperti penggilingan ringan atau penghalusan, mungkin diperlukan untuk menghilangkan ketidakteraturan permukaan yang dapat mengganggu pengukuran.

Keadaan mikrostruktural sampel harus