Baja Bearing: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Stainless steel adalah kategori khusus dari baja yang dirancang terutama untuk pembuatan bantalan elemen bergulir. Baja ini dicirikan oleh kekerasan yang tinggi, ketahanan aus, dan kemampuan untuk mempertahankan stabilitas dimensi di bawah beban. Umumnya diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon tinggi, baja bantalan sering kali mengandung elemen paduan seperti kromium, mangan, dan molibdenum, yang meningkatkan sifat mekaniknya dan kinerjanya dalam aplikasi yang menuntut.
Ikhtisar Komprehensif
Baja bantalan dirancang untuk menahan tingkat stres dan gesekan yang tinggi, menjadikannya penting dalam berbagai aplikasi mekanis, termasuk otomotif, dirgantara, dan mesin industri. Elemen paduan utama dalam baja bantalan meliputi:
- Karbon (C): Meningkatkan kekerasan dan kekuatan melalui perlakuan panas.
- Kromium (Cr): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan terhadap korosi, berkontribusi pada daya tahan baja secara keseluruhan.
- Mangan (Mn): Meningkatkan ketangguhan dan ketahanan aus.
- Molibdenum (Mo): Meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi dan meningkatkan kemampuan pengerasan.
Karakteristik paling signifikan dari baja bantalan meliputi:
- Kekerasan Tinggi: Dicapai melalui perlakuan panas, memungkinkan ketahanan aus yang sangat baik.
- Stabilitas Dimensional: Mempertahankan bentuk dan ukuran di bawah beban, penting untuk aplikasi presisi.
- Ketahanan Kelelahan: Mampu menahan beban siklik tanpa gagal.
Kelebihan:
- Ketahanan aus dan daya tahan luar biasa.
- Kapasitas beban yang tinggi.
- Kemampuan mesin yang baik dan respons perlakuan panas.
Batasan:
- Rentan terhadap korosi jika tidak dirawat atau dilapisi dengan benar.
- Biaya lebih tinggi dibandingkan dengan baja karbon standar.
- Memerlukan perlakuan panas yang tepat untuk mencapai sifat yang diinginkan.
Secara historis, baja bantalan telah memainkan peran penting dalam pengembangan mesin dan kendaraan, berevolusi dari baja karbon sederhana menjadi komposisi paduan yang canggih yang memenuhi tuntutan rekayasa modern.
Nama Alternatif, Standar, dan Setara
| Organisasi Standar | Penyebutan/Grade | Negara/Daerah Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | GCr15 | USA | Setara terdekat dengan AISI 52100 |
| AISI/SAE | 52100 | USA | Baja bantalan yang umum digunakan |
| ASTM | A295 | USA | Spesifikasi untuk baja bantalan krom karbon tinggi |
| EN | 100Cr6 | Eropa | Setara dengan AISI 52100 dengan perbedaan komposisi sedikit |
| JIS | SUJ2 | Jepang | Sifat serupa, sering digunakan dalam aplikasi Jepang |
| GB | GCr15 | China | Setara dengan AISI 52100 |
Perbedaan halus antara grade ini dapat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Sebagai contoh, meskipun GCr15 dan AISI 52100 hampir identik, GCr15 mungkin memiliki tingkat kotoran yang sedikit berbeda, yang dapat mempengaruhi ketahanan kelelahan.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.95 - 1.05 |
| Cr (Kromium) | 1.30 - 1.65 |
| Mn (Mangan) | 0.30 - 0.50 |
| Mo (Molibdenum) | 0.10 - 0.30 |
| Si (Silikon) | 0.15 - 0.40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.025 |
| S (Belerang) | ≤ 0.025 |
Peran utama dari elemen paduan kunci dalam baja bantalan adalah sebagai berikut:
- Karbon: Penting untuk mencapai kekerasan dan kekuatan tinggi melalui perlakuan panas.
- Kromium: Memberikan kemampuan pengerasan dan meningkatkan ketahanan terhadap aus dan korosi.
- Mangan: Meningkatkan ketangguhan dan membantu dalam proses deoksidasi selama pembuatan baja.
- Molibdenum: Meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi dan berkontribusi pada ketangguhan keseluruhan baja.
Sifat Mekanis
| Sifat | Kondisi/Suhu | Temperatur Uji | Nilai Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dikarenakan & Ditemper | Suhu Ruang | 1000 - 1200 MPa | 145 - 174 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Lepas (0.2% offset) | Dikarenakan & Ditemper | Suhu Ruang | 850 - 1000 MPa | 123 - 145 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Dikarenakan & Ditemper | Suhu Ruang | 10 - 15% | 10 - 15% | ASTM E8 |
| Kekerasan | Dikarenakan & Ditemper | Suhu Ruang | 58 - 65 HRC | 58 - 65 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Impak | Dikarenakan & Ditemper | -20°C (-4°F) | 20 - 30 J | 15 - 22 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi sifat mekanik ini menjadikan baja bantalan sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban siklik tinggi dan ketahanan aus, seperti pada bantalan bergulir, di mana kekuatan tarik dan kekuatan lepas keduanya krusial untuk kinerja.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Titik Leleh | - | 1420 - 1540 °C | 2590 - 2810 °F |
| Kondutivitas Termal | Suhu Ruang | 45 W/m·K | 31 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruang | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | Suhu Ruang | 0.0006 Ω·m | 0.00002 Ω·in |
Sifat fisik penting seperti kepadatan dan konduktivitas termal signifikan untuk aplikasi di mana berat dan disipasi panas kritis. Titik leleh yang tinggi menunjukkan stabilitas termal yang baik, menjadikan baja bantalan cocok untuk lingkungan suhu tinggi.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-5 | 25°C (77°F) | Baik | Risiko pitting corrosion |
| Asam Sulfat | 10-20 | 25°C (77°F) | Sangat Buruk | Tidak dianjurkan |
| AIR Laut | - | 25°C (77°F) | Baik | Memerlukan lapisan pelindung |
| Atmosfer | - | - | Bagus | Rentan terhadap karat |
Baja bantalan umumnya menunjukkan ketahanan korosi yang sedang. Mereka sangat rentan terhadap pitting di lingkungan klorida dan harus dilindungi dengan pelapis atau perlakuan permukaan dalam aplikasi korosif. dibandingkan dengan baja tahan karat, baja bantalan memiliki ketahanan korosi yang lebih rendah, sehingga kurang cocok untuk lingkungan dengan kelembapan tinggi atau agen korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batasan | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 150°C | 302°F | Di atas ini, sifat akan menurun |
| Suhu Layanan Intermiten Maks | 200°C | 392°F | Hanya untuk paparan jangka pendek |
| Suhu Skala | 300°C | 572°F | Risiko oksidasi di atas ini |
Baja bantalan mempertahankan sifat mekaniknya hingga suhu sedang tetapi dapat mulai kehilangan kekerasan dan kekuatan pada suhu tinggi. Oksidasi dapat terjadi pada suhu tinggi, memerlukan langkah-langkah pelindung dalam aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabrikasi
Kelayakan Las
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Perlindungan Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Preheat dianjurkan |
| TIG | ER80S-Ni | Argon | Memerlukan perlakuan panas pasca pengelasan |
| Stick | E7018 | - | Tidak ideal untuk bagian tebal |
Baja bantalan umumnya tidak direkomendasikan untuk pengelasan karena kandungan karbonnya yang tinggi, yang dapat menyebabkan retak. Preheating dan perlakuan panas setelah pengelasan adalah penting untuk mengurangi risiko ini.
Kemampuan Mesin
| Parameter Pemesinan | Baja Bantalan (AISI 52100) | Baja Tolok Ukur (AISI 1212) | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemampuan Mesin Relatif | 60% | 100% | Memerlukan alat pemotong berkecepatan tinggi |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Penggilingan) | 30-50 m/menit | 60-80 m/menit | Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik |
Kemampuan mesin sedang; baja kecepatan tinggi atau alat karbida direkomendasikan untuk pemesinan yang efektif. Pendinginan dan pelumasan yang tepat adalah kunci untuk mencegah overheating dan keausan alat.
Bentuk
Baja bantalan tidak biasanya dibentuk karena kekerasan dan kekuatannya yang tinggi. Pembentukan dingin terbatas, dan pembentukan panas umumnya dihindari karena risiko mengubah struktur mikro yang diinginkan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Penguatan | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 1 - 2 jam | Minyak atau Udara | Mencapai kekerasan tinggi |
| Temper | 150 - 200 °C / 302 - 392 °F | 1 - 2 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Perlakuan panas sangat penting untuk mencapai kekerasan dan struktur mikro yang diinginkan dalam baja bantalan. Proses penguatan meningkatkan kekerasan secara signifikan, sementara temper mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan untuk kinerja yang lebih baik di bawah beban.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Bantalan roda | Kekerasan tinggi, ketahanan kelelahan | Penting untuk daya tahan |
| Dirgantara | Komponen mesin | Kekuatan tinggi, stabilitas dimensional | Kritis untuk keselamatan |
| Industri | Gigi penggerak | Ketahanan aus, kapasitas beban | Menjamin umur layanan yang panjang |
| Robotika | Bantalan aktuator | Presisi tinggi, gesekan rendah | Diperlukan untuk kinerja |
Aplikasi lainnya meliputi:
- Kereta Api: Bantalan as untuk kereta.
- Maritim: Bantalan poros baling-baling.
- Konstruksi: Bantalan mesin berat.
Baja bantalan dipilih karena kemampuannya untuk menahan beban tinggi dan menyediakan umur layanan yang panjang, menjadikannya sangat penting dalam aplikasi kritis.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | Baja Bantalan (AISI 52100) | Grade Alternatif 1 (AISI 440C) | Grade Alternatif 2 (AISI 316) | Catatan Pro/Kon atau Pertimbangan |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekerasan tinggi | Ketahanan korosi yang baik | Ketahanan korosi yang sangat baik | Kompleksitas antara kekerasan dan ketahanan korosi |
| Aspek Korosi Utama | Baik | Sangat baik | Sangat baik | Baja bantalan kurang tahan terhadap korosi |
| Kelayakan Las | Sangat Buruk | Baik | Baik | Baja bantalan memerlukan pertimbangan khusus untuk pengelasan |
| Kemampuan Mesin | Sedang | Baik | Baik | Baja bantalan lebih menantang untuk diproses |
| Bentuk | Sangat Buruk | Baik | Baik | Grade alternatif mungkin menawarkan kemampuan pembentukan yang lebih baik |
| Biaya Relatif Approx. | Sedang | Lebih tinggi | Lebih tinggi | Biaya bervariasi secara signifikan berdasarkan elemen paduan |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Umum | Sangat umum | Ketersediaan dapat mempengaruhi jadwal proyek |
Ketika memilih baja bantalan, pertimbangkan faktor-faktor seperti sifat mekanik, ketahanan korosi, dan efisiensi biaya. Meskipun baja bantalan unggul dalam kekerasan dan ketahanan aus, grade alternatif mungkin lebih cocok untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan korosi tinggi atau kelayakan las yang lebih baik.
Sebagai kesimpulan, baja bantalan adalah bahan penting dalam aplikasi rekayasa di mana kinerja tinggi dan keandalan sangat penting. Memahami sifat, kelebihan, dan batasan dari baja ini sangat penting untuk membuat keputusan pemilihan bahan yang tepat di berbagai industri.