Cacat Bergelombang pada Baja: Penyebab, Dampak & Langkah Pengendalian Kualitas

Definisi dan Konsep Dasar

Berombak mengacu pada deformasi permukaan atau mikrostruktur yang ditandai dengan gelombang periodik atau pola seperti gelombang yang terlihat pada produk baja, terutama pada permukaan yang digulung atau diproses. Ini adalah cacat atau fitur permukaan yang umum yang muncul sebagai gelombang sinusoidal atau gelombang kecil, sering kali terlihat dengan mata telanjang atau di bawah pembesaran.

Dalam konteks pengendalian kualitas baja dan pengujian material, "berombak" signifikan karena dapat mempengaruhi penampilan estetika, akurasi dimensi, dan kinerja fungsional produk baja. Kehadiran gelombang dapat menunjukkan masalah mendasar dalam proses manufaktur, seperti penggulungan, pendinginan, atau tahap penyelesaian, yang dapat mengompromikan sifat mekanik material atau menyebabkan cacat lebih lanjut seperti retak permukaan atau keausan yang tidak merata.

Dalam kerangka jaminan kualitas baja yang lebih luas, mengidentifikasi dan mengendalikan gelombang sangat penting untuk memastikan keseragaman produk, memenuhi spesifikasi pelanggan, dan mempertahankan integritas struktural. Ini sering dinilai bersamaan dengan ketidakteraturan permukaan lainnya, seperti kekasaran permukaan, gelombang, dan amplitudo gelombang, untuk memberikan evaluasi komprehensif tentang kualitas permukaan.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, gelombang muncul sebagai gelombang permukaan yang teratur, berjalan sejajar atau tegak lurus dengan arah penggulungan. Gelombang ini dapat berkisar dari riak halus hingga gelombang yang jelas, tergantung pada tingkat keparahan cacat. Secara visual, mereka dapat terdeteksi melalui inspeksi sederhana atau dengan profilometer permukaan.

Secara mikroskopis, gelombang muncul sebagai deviasi permukaan periodik yang dapat dikaitkan dengan fitur mikrostruktur seperti batas butir, inklusi, atau pita deformasi. Di bawah pembesaran, ketidakteraturan permukaan dapat mengungkap anisotropi mikrostruktur atau tegangan sisa yang berkontribusi pada pola berombak.

Fitur karakteristik termasuk panjang gelombang dan amplitudo yang konsisten, yang dapat diukur untuk mengkuantifikasi tingkat keparahan gelombang. Pola ini sering kali berkorelasi dengan riwayat pemrosesan, seperti deformasi yang tidak merata selama penggulungan atau pendinginan, yang mengarah pada gelombang permukaan yang dapat terdeteksi melalui berbagai metode inspeksi.

Mekanisme Metalurgi

Pembentukan gelombang terutama terkait dengan interaksi metalurgi dan fisik selama pemrosesan baja. Ini sering kali dihasilkan dari deformasi yang tidak merata, tegangan sisa, atau heterogenitas mikrostruktur yang diperkenalkan selama penggulungan panas atau dingin, penempaan, atau perlakuan panas.

Selama penggulungan, misalnya, deformasi yang tidak seragam di seluruh ketebalan atau lebar lembaran baja dapat menyebabkan gelombang permukaan periodik. Tegangan sisa yang terakumulasi selama pendinginan atau pendinginan cepat dapat menyebabkan distorsi mikrostruktur, yang mengarah pada gelombang permukaan saat penanganan atau penyelesaian berikutnya.

Dari segi mikrostruktur, gelombang dapat dikaitkan dengan butir yang memanjang, pita deformasi, atau keberadaan inklusi yang mempengaruhi perilaku deformasi lokal. Laju pendinginan yang tidak homogen juga dapat menghasilkan kontraksi diferensial, yang mengakibatkan gelombang permukaan.

Komposisi baja mempengaruhi kerentanan; misalnya, baja dengan tingkat kotoran atau inklusi non-logam yang tinggi cenderung menunjukkan gelombang yang lebih jelas karena deformasi lokal atau konsentrasi tegangan. Parameter pemrosesan seperti kecepatan penggulungan, suhu, dan pelumasan sangat mempengaruhi perkembangan gelombang.

Sistem Klasifikasi

Klasifikasi standar gelombang biasanya melibatkan tingkat keparahan berdasarkan pengukuran amplitudo dan panjang gelombang. Kategori umum meliputi:

• Gelombang Kecil: Gelombang permukaan dengan amplitudo rendah (kurang dari 0,1 mm) dan panjang gelombang pendek, sering kali dapat diterima dalam toleransi industri.
• Gelombang Sedang: Gelombang yang terlihat dengan amplitudo antara 0,1 mm dan 0,3 mm, berpotensi mempengaruhi penyelesaian permukaan dan akurasi dimensi.
• Gelombang Parah: Gelombang permukaan yang jelas melebihi 0,3 mm dalam amplitudo, yang dapat mengganggu kinerja fungsional dan kualitas estetika.

Beberapa standar menggunakan sistem penilaian, seperti Kelas 1 (dapat diterima), Kelas 2 (batas), dan Kelas 3 (tidak dapat diterima), berdasarkan ambang pengukuran tertentu. Klasifikasi ini membantu produsen dan inspektur dalam menentukan apakah produk memenuhi spesifikasi kualitas dan apakah tindakan korektif diperlukan.

Dalam aplikasi praktis, klasifikasi memandu keputusan tentang penerimaan, pemrosesan ulang, atau penolakan, tergantung pada penggunaan yang dimaksud dari produk baja dan pentingnya kualitas permukaan.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Deteksi gelombang terutama menggunakan profilometri permukaan, yang mengukur topografi permukaan dengan presisi tinggi. Profilometer kontak menggunakan stylus yang melacak permukaan, merekam deviasi vertikal untuk menghasilkan profil permukaan. Metode non-kontak, seperti profilometer optik atau pemindaian laser, memanfaatkan sinar laser atau interferensi cahaya untuk menangkap gelombang permukaan tanpa kontak fisik.

Penguji kekasaran permukaan yang dilengkapi dengan filter khusus dapat membedakan antara kekasaran dan gelombang dengan menerapkan teknik penyaringan berbasis panjang gelombang. Alat ini menganalisis data profil permukaan untuk mengidentifikasi gelombang periodik yang menjadi ciri gelombang.

Inspeksi visual di bawah kondisi pencahayaan standar juga dapat berfungsi sebagai penilaian awal, terutama untuk gelombang yang parah. Untuk analisis yang lebih mendetail, mikroskopi—seperti mikroskop optik atau mikroskop elektron pemindai (SEM)—dapat mengungkap fitur mikrostruktur yang terkait dengan gelombang.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar internasional yang relevan yang mengatur penilaian gelombang meliputi:

• ISO 4287: Spesifikasi Produk Geometris (GPS)—Tekstur permukaan—Metode profil—Istilah, definisi, dan parameter tekstur permukaan.
• ASTM E1845: Panduan Standar untuk Pengukuran Tekstur Permukaan.
• EN 10052: Produk baja—Kualitas permukaan—Istilah, definisi, dan klasifikasi.

Prosedur tipikal melibatkan:

1. Persiapan Sampel: Bersihkan permukaan untuk menghilangkan kotoran, minyak, atau produk korosi yang dapat mengganggu pengukuran.
2. Kalibrasi Alat: Kalibrasi profilometer sesuai dengan instruksi pabrikan menggunakan standar yang terakreditasi.
3. Pengaturan Pengukuran: Pilih panjang pengukuran dan interval pengambilan sampel yang sesuai, memastikan area tersebut representatif dari seluruh permukaan.
4. Akusisi Data: Pindai permukaan sepanjang arah yang ditentukan, menangkap data profil.
5. Penyaringan: Terapkan filter (misalnya, filter Gaussian atau cutoff) untuk memisahkan kekasaran dari gelombang.
6. Analisis: Hitung parameter gelombang seperti tinggi gelombang (Wt), panjang gelombang gelombang, dan amplitudo.

Parameter kritis termasuk panjang gelombang cutoff (yang mendefinisikan batas antara kekasaran dan gelombang) dan panjang pengukuran, yang harus cukup untuk menangkap gelombang yang representatif.

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari batch produksi dan disiapkan dengan kontaminasi permukaan minimal. Kondisi permukaan melibatkan pembersihan, penghilangan lapisan oksida, dan memastikan datar untuk memfasilitasi pengukuran yang akurat.

Pemilihan area permukaan sangat penting; pengukuran harus dilakukan di beberapa lokasi untuk memperhitungkan variabilitas. Untuk produk dat