Riffles: Cacat Utama dalam Kontrol Kualitas & Pengujian Baja

Definisi dan Konsep Dasar

Riffles dalam konteks industri baja mengacu pada ketidakteraturan atau gelombang permukaan yang ditandai dengan deviasi dangkal yang menyerupai gelombang pada permukaan produk baja. Fitur-fitur ini biasanya muncul sebagai punggung dan lembah yang periodik atau acak yang dapat diamati secara visual atau melalui metode inspeksi permukaan. Riffles dianggap sebagai bentuk cacat permukaan atau kekasaran permukaan yang dapat mempengaruhi kualitas estetika, integritas permukaan, dan kinerja fungsional komponen baja.

Dalam pengendalian kualitas dan pengujian material, deteksi dan evaluasi riffles berfungsi sebagai indikator kualitas penyelesaian permukaan, stabilitas proses, dan potensi masalah metalurgi yang mendasarinya. Mengenali riffles sangat penting untuk memastikan bahwa produk baja memenuhi standar permukaan yang ditentukan, terutama dalam aplikasi yang menuntut kelancaran permukaan yang tinggi, seperti di sektor otomotif, dirgantara, dan rekayasa presisi.

Dalam kerangka jaminan kualitas baja yang lebih luas, riffles diklasifikasikan bersama dengan cacat permukaan lainnya seperti goresan, lipatan, dan bekas skala. Kehadiran mereka dapat menjadi gejala dari anomali proses, seperti penggulungan, pendinginan, atau prosedur penyelesaian yang tidak tepat. Oleh karena itu, memahami dan mengendalikan riffles sangat penting untuk mencapai kualitas produk yang konsisten dan meminimalkan biaya pemrosesan di hulu.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, riffles muncul sebagai serangkaian gelombang permukaan dangkal yang berjalan sejajar atau pada sudut tertentu terhadap arah penggulungan atau pemrosesan. Ketidakteraturan permukaan ini dapat diamati dengan mata telanjang atau di bawah pembesaran, sering kali menyerupai punggung halus atau gelombang. Amplitudo gelombang ini umumnya berkisar dari beberapa mikrometer hingga beberapa puluh mikrometer, tergantung pada tingkat keparahan.

Secara mikroskopis, riffles ditandai oleh variasi topografi permukaan yang melibatkan mikro-kekasaran dan mikro-retakan, sering kali sejajar dengan arah pemrosesan baja. Mereka mungkin disertai dengan lapisan oksida permukaan, sisa skala, atau zona deformasi lokal. Fitur karakteristik termasuk punggung periodik dengan jarak yang konsisten, yang dapat dibedakan dari kekasaran permukaan acak atau cacat lokal.

Mekanisme Metalurgi

Pembentukan riffles terutama terkait dengan interaksi mikrostruktur dan metalurgi selama pemrosesan baja, terutama selama penggulungan panas dan dingin, penempaan, atau operasi penyelesaian. Gelombang permukaan ini sering kali berasal dari deformasi yang tidak merata, tegangan sisa, atau heterogenitas mikrostruktur.

Selama penggulungan, misalnya, variasi dalam resistensi deformasi di seluruh permukaan baja—yang disebabkan oleh distribusi suhu yang tidak merata, inhomogenitas mikrostruktur, atau lapisan oksida permukaan—dapat menyebabkan gelombang permukaan periodik. Fitur mikrostruktur seperti ukuran butir, distribusi fase, dan kandungan inklusi mempengaruhi respons baja terhadap deformasi, mempengaruhi kemungkinan pembentukan riffle.

Lebih lanjut, laju pendinginan dan oksidasi permukaan selama pemrosesan dapat menyebabkan kontraksi atau ekspansi yang berbeda, berkontribusi pada gelombang permukaan. Parameter pemrosesan seperti tekanan rol, pelumasan, dan pengendalian suhu sangat penting dalam mengurangi efek ini.

Sistem Klasifikasi

Klasifikasi standar riffles sering melibatkan penilaian keparahan berdasarkan amplitudo dan panjang gelombang. Kategori umum meliputi:

• Riffles Ringan: Gelombang dangkal dengan amplitudo kurang dari 10 mikrometer dan pola gelombang yang tidak teratur atau halus. Biasanya dapat diterima untuk sebagian besar aplikasi dengan dampak minimal pada kinerja permukaan.

• Riffles Sedang: Gelombang permukaan dengan amplitudo antara 10 dan 30 mikrometer, menunjukkan pola gelombang yang lebih jelas. Mungkin memerlukan penyelesaian permukaan atau inspeksi tambahan tergantung pada aplikasi.

• Riffles Parah: Gelombang dalam atau menonjol yang melebihi 30 mikrometer, sering disertai dengan retakan permukaan atau pelepasan skala. Biasanya dianggap tidak dapat diterima untuk aplikasi presisi tinggi atau estetika.

Interpretasi klasifikasi ini tergantung pada standar industri tertentu dan penggunaan yang dimaksudkan dari produk baja. Misalnya, baja struktural mungkin dapat mentolerir riffles sedang, sedangkan komponen optik atau presisi menuntut permukaan yang halus dan bebas riffle.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Metode utama untuk mendeteksi riffles termasuk inspeksi visual, profilometri permukaan, dan teknik pengukuran permukaan non-kontak.

• Inspeksi Visual: Metode paling sederhana melibatkan pemeriksaan permukaan baja di bawah pencahayaan dan pembesaran yang memadai. Metode ini cepat tetapi subjektif dan terbatas pada fitur permukaan yang terlihat oleh mata telanjang atau perangkat pembesaran rendah.

• Profilometri Permukaan: Profilometer kontak atau non-kontak mengukur topografi permukaan secara kuantitatif. Profilometer kontak menggunakan stylus yang mengikuti permukaan, mencatat variasi tinggi. Metode non-kontak, seperti pemindaian laser atau interferometri cahaya putih, memproyeksikan sinar ke permukaan dan menganalisis sinyal yang dipantulkan untuk menghasilkan profil permukaan yang terperinci.

• Mikroskopi Optik dan Mikroskopi Elektron Pemindaian (SEM): Teknik ini memberikan citra resolusi tinggi dari fitur permukaan, memungkinkan analisis terperinci dari fitur mikrostruktur yang terkait dengan riffles.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar internasional yang relevan termasuk ASTM E1155 (Metode Uji Standar untuk Menentukan Kekasaran Permukaan Baja), ISO 4287, dan EN 10052.

Prosedur tipikal melibatkan:

1. Persiapan Sampel: Bersihkan permukaan untuk menghilangkan kotoran, minyak, atau lapisan oksida yang dapat mengaburkan fitur permukaan. Pastikan permukaan kering dan bebas dari kontaminan.

2. Pengaturan Pengukuran: Kalibrasi profilometer sesuai dengan instruksi pabrikan. Pilih parameter pengukuran yang sesuai seperti panjang potong, panjang pengambilan sampel, dan gaya stylus.

3. Pelaksanaan Pengukuran: Lakukan beberapa pengukuran di berbagai lokasi permukaan untuk memperhitungkan variabilitas. Catat data profil permukaan, fokus pada parameter seperti Ra (kekasaran rata-rata), Rz (tinggi puncak-rata), dan panjang gelombang gelombang.

4. Analisis Data: Analisis profil permukaan untuk mengidentifikasi pola gelombang yang khas dari riffles. Kuantifikasi amplitudo dan panjang gelombang gelombang untuk mengklasifikasikan keparahan.

Parameter kritis yang mempengaruhi hasil termasuk radius ujung stylus, kecepatan pengukuran, dan kebersihan permukaan. Konsistensi dalam kondisi pengukuran memastikan perbandingan.

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari batch produksi, dengan permukaan yang disiapkan sesuai dengan prosedur standar. Kondisi permukaan melibatkan pembersihan dengan pelarut atau abrasif ringan untuk menghilangkan kontaminan permukaan tanpa mengubah topografi permukaan.

Luas permukaan untuk pengukuran harus cukup—biasanya setidaknya 4 mm dalam panjang—untuk menangkap fitur permukaan yang representatif. Beberapa pengukuran di lokasi yang berbeda disarankan untuk memperhitungkan heterogenitas permukaan.

Akurasi Pengukuran

Presisi pengukuran tergantung pada kalibrasi peralatan, keterampilan operator, dan kondisi permukaan. Repetabilitas dicapai melalui prosedur standar dan kalibrasi peralatan, sementara reproduksibilitas melibatkan pengukuran yang konsisten di berbagai operator atau laboratorium.

Sumber kesalahan termasuk ke