Ikuti saya di:
Semua Yang Harus Anda Ketahui Tentang Bahan Bantalan
Bantalan sangat penting dalam proses manufaktur dan digunakan dalam berbagai jenis peralatan dan mesin. Mulai dari peralatan industri dasar hingga mesin yang kompleks, bantalan mengurangi gesekan dan memungkinkan mesin tersebut untuk menangani berbagai jenis beban. Oleh karena itu, penggunaan material yang berkualitas dan andal sangat penting dalam proses pembuatan bantalan.
Bahan yang berbeda digunakan untuk memproduksi berbagai jenis bantalan berkualitas tinggi dan berbagai komponennya. Bahan-bahan ini mengalami proses tertentu untuk mendapatkan sifat yang diinginkan yang meningkatkan umur dan kinerja bantalan. Tim di AUB dapat mendiskusikan berbagai bahan yang digunakan dalam pembuatan bantalan dan bagaimana masing-masing bahan mempengaruhi penggunaan, integritas, dan fungsi bantalan.
Kinerja bantalan apa pun bergantung pada sifat paduan yang dipilih dan perlakuan panasnya. Memilih material dengan kekerasan, ketahanan korosi, dan umur lelah yang tepat akan memastikan bahwa bantalan akan bekerja dengan andal dalam parameter pengoperasian dan lingkungan aplikasi. AUB menggunakan bahan berbeda untuk memproduksi berbagai komponen bantalan. Bahan-bahan ini diproses untuk mendapatkan karakteristik ideal guna memaksimalkan kinerja bantalan dan masa pakai. Bahan yang dijelaskan di sini adalah yang paling umum digunakan. Bahan bantalan diberi perlakuan panas sendiri untuk kekerasan optimal dan stabilitas dimensi.
Bantalan Baja Krom – 52100
Bahan yang paling umum digunakan untuk produksi komponen penahan beban pada bantalan bola presisi, bantalan rol, dan bantalan rol tirus adalah baja kromium 52100. Komponen-komponen ini meliputi cincin dalam dan luar bantalan, bola, dan rol. Komposisi kimia baja ini memiliki kandungan karbon yang tinggi dan sekitar 1.5% kromium. Dengan menggunakan metode pemesinan dan perlakuan panas yang terkontrol, komponen bantalan yang telah jadi memiliki kekuatan tinggi untuk menahan retak dan permukaan yang keras untuk menahan kelelahan kontak gelinding di bawah permukaan. Kekerasan permukaan tipikal untuk komponen bantalan yang terbuat dari bahan ini berkisar antara 60-64 pada skala Rockwell C (Rc).
Ini memiliki biaya yang dapat diterima, tingkat kekerasan yang tinggi dan kebisingan pengoperasian yang lebih senyap. Oleh karena itu, keuntungan menggunakan bantalan baja krom adalah kekerasan tinggi, kapasitas beban tinggi, desibel rendah, dan aksesibilitas luas. Namun, harus tetap terlumasi dan tidak tahan terhadap korosi atau bahan kimia. Pengguna disarankan untuk melindungi bantalan baja krom dengan lapisan oli atau anti karat untuk mencegah korosi.
Baja krom 52100 sangat bersih
Baja mentah yang digunakan untuk memproduksi bantalan presisi tinggi diolah dengan langkah peleburan tambahan, menghasilkan baja dengan struktur material berbutir halus yang sangat seragam – baja krom 52100 yang sangat bersih. Permukaan kontak bantalan dapat diselesaikan dengan sangat halus, sehingga bantalan bekerja dengan sangat senyap.
Metode perlakuan panas yang paling umum untuk baja krom adalah dengan memadamkan baja dalam tungku dengan atmosfer terkendali. Bantalan yang terbuat dari baja krom dapat beroperasi pada suhu terus menerus hingga 120°C. Jika terjadi suhu yang lebih tinggi, rakitan bantalan dapat distabilkan secara termal. Dengan memvariasikan proses perlakuan panas, dimungkinkan untuk menghasilkan bantalan yang mampu beroperasi pada suhu 220°C atau lebih tinggi. Untuk aplikasi ini, komponen bantalan harus ditempa pada suhu yang lebih tinggi sesuai dengan suhu pengoperasian. Peningkatan temper ini berdampak buruk pada kekerasan material dan daya dukung bantalan berkurang.
Seperti dapat dilihat dari tabel di bawah, komposisi kimia standar baja krom bervariasi dari satu negara ke negara lain.
Bahan umum lain yang digunakan untuk membuat bantalan adalah baja tahan karat. Baja tahan karat merupakan pilihan bahan yang populer untuk bantalan karena kandungan kromium dan karbonnya yang tinggi, yang lebih tahan terhadap korosi permukaan daripada baja krom. Ada lebih dari 60 jenis baja tahan karat, yang masing-masing bervariasi menurut komposisi dan sifat fisiknya. Secara umum, komposisi baja tahan karat mencakup berbagai jumlah kromium, karbon, fosfor, nikel, mangan, dan molibdenum. Selain itu, jenis membantu menggambarkan sifat-sifat paduan baja tahan karat, termasuk ketahanan terhadap korosi dan suhu, respons magnetik, ketangguhan, keuletan, kemampuan las, dan pengerasan kerja.
Selain mengandung minimal 18% kromium, baja tahan karat juga mengandung nikel. Kromium dalam baja tahan karat bereaksi secara kimia bila terkena oksigen, membentuk lapisan oksida kromium pada permukaan komponen bantalan. Lapisan kimia pasif ini memberikan perlindungan tambahan pada bantalan. Namun, bantalan baja tahan karat kurang keras karena kandungan karbonnya. Hasilnya, bantalan ini memiliki daya dukung beban 20% lebih rendah dibandingkan bantalan baja krom 52100.
Ada dua jenis bantalan baja tahan karat yang umum: martensit dan austenitik. Bantalan baja tahan karat martensit (SV30) sering mengalami kerusakan selama pemrosesan baja asli, yang mengakibatkan berkurangnya kandungan karbon dan peningkatan kandungan nitrogen dalam material. Hasilnya adalah baja dengan kekuatan tinggi, kekerasan dan ketahanan korosi yang ditingkatkan. Sebaliknya, bantalan baja tahan karat austenitik (AISI316) bersifat non-magnetik dan sangat tahan korosi karena kandungan karbonnya yang rendah. Namun, mereka hanya dapat digunakan untuk aplikasi beban rendah dan kecepatan rendah.
Kandungan karbon dalam baja tahan karat seri 400 cukup tinggi sehingga dapat dikeraskan hingga Rc58 menggunakan metode perlakuan panas standar. Bantalan yang terbuat dari bahan ini memiliki daya dukung beban 20% lebih rendah dibandingkan bantalan baja krom 52100 karena kekerasannya yang lebih rendah. Tingkat kandungan karbon berarti komponen tersebut bersifat magnetis. Ketahanan terhadap korosi adalah “Baik” ketika material 440C terkena air tawar dan bahan kimia ringan. Bahan ini sangat populer di kalangan produsen bantalan Amerika.
Bantalan yang terbuat dari baja tahan karat 440C konvensional akan sedikit berisik karena karbida, yang biasanya terkonsentrasi pada batas butiran, terekspos selama penyelesaian alur. Bantalan dengan lubang yang lebih besar tidak terpengaruh oleh kondisi ini. Bantalan yang terbuat dari baja tahan karat seri 400 dapat beroperasi pada suhu yang lebih tinggi daripada baja krom, hingga 250°C secara terus-menerus. Bantalan yang terbuat dari bahan ini biasanya lebih mahal daripada bantalan baja krom.
Baja Tahan Karat AISI 440 – Ketangguhan dan kekerasan luar biasa dengan ketahanan korosi yang baik. Bahan ini banyak digunakan dalam aplikasi bantalan yang memerlukan toleransi dan penyelesaian permukaan yang tepat. Perlakuan panas biasa dapat dilakukan sesuai dengan MIL-H-6875. Bantalan baja tahan karat tersedia dalam berbagai jenis dan komposisi bahan baja tahan karat. Keuntungan bantalan baja tahan karat meliputi: Tahan terhadap kondisi korosif yang keras sehingga menghasilkan masa pakai lebih lama, mengurangi biaya perawatan, dan waktu henti peralatan. Paparan air laut adalah salah satu penerapan terberat di dunia bantalan. Baja tahan karat kualitas khusus tersedia untuk aplikasi air laut.
Bantalan Baja Tahan Karat Martensit – ACD34 / KS440 / X65Cr13
Banyak produsen bearing menggunakan baja tahan karat dengan kandungan karbon dan kromium yang sedikit lebih rendah dibandingkan AISI 440C, yang dikenal dengan berbagai nama seperti ACD34, KS440 dan X65Cr13, untuk cincin dan bolanya. Saat diberi perlakuan panas, material ini memiliki karbida yang lebih kecil sehingga bantalan akan memiliki karakteristik kebisingan rendah yang sangat baik sekaligus memberikan ketahanan korosi yang sama seperti 440C. Beberapa pabrikan menerbitkan peringkat beban yang sama dengan baja krom untuk bantalan yang dibuat dari bahan ini. Hal ini disebabkan penggunaan perlakuan panas yang dikontrol ketat dengan kekerasan hingga Rc 60. Meskipun ini adalah salah satu baja tahan karat yang paling banyak digunakan untuk bantalan bola, bahan ini tidak memiliki sebutan AISI.
Bantalan Baja Tahan Karat Martensit – SV30
Baja tahan karat martensit dapat dimodifikasi selama pemrosesan baja mentah dengan mengurangi kandungan karbon dan memasukkan nitrogen sebagai elemen paduan. Nitrogen meningkatkan saturasi kromium, yang berubah menjadi kromium nitrida, bukan kromium karbida. Hasilnya adalah baja berkekuatan tinggi dan sangat keras dengan struktur mikro yang sangat baik yang dapat meningkatkan masa pakai lelah hingga 100% (dua kali lipat) dalam beberapa aplikasi. Bahan ini juga memiliki ketahanan korosi yang lebih baik, bahkan 5 kali lebih baik daripada 440C dan ACD34. Bantalan yang terbuat dari bahan ini bisa 20 – 40% lebih mahal, tetapi ini biasanya diimbangi dengan manfaat kinerja yang lebih unggul.
Baja tahan karat Austenitik
Baja tahan karat austenitik seri 300 digunakan untuk komponen yang tidak menahan beban. Komponen bantalan yang terbuat dari material baja tahan karat seri 300 tahan terhadap korosi dan bersifat nonmagnetik karena kandungan karbonnya yang rendah. Akan tetapi, kekurangannya adalah material ini tidak dapat dikeraskan, sehingga bantalan hanya dapat beroperasi pada beban dan kecepatan rendah. Reaksi kimia permukaan bantalan dengan oksigen disebut proses pasivasi; lapisan pasivasi yang terbentuk di permukaan melindungi bantalan dari korosi. Ketahanan korosi paling baik jika bantalan tidak sepenuhnya terendam dalam cairan, seperti pada aplikasi bawah air. Bantalan yang terbuat dari material ini biasanya merupakan barang pesanan khusus yang memerlukan jumlah minimum; selain itu, harganya mahal.
Biasanya bantalan baja tahan karat seri 300 memiliki rumah baja tahan karat kelas 304 dan penahan bantalan kelas 302. Kelas 304 sangat tahan terhadap fraktur (keuletan tinggi) dan memiliki ketahanan korosi yang sangat tinggi. 302 memiliki kandungan karbon yang sedikit lebih tinggi – meningkatkan kekerasan – sehingga cocok untuk komponen dalam bantalan itu sendiri. Bantalan lengkap yang terbuat dari baja tahan karat seri 300 memiliki sekitar setengah kapasitas menahan beban dari bantalan yang terbuat dari baja bantalan 52100.
AUB memproduksi bantalan menggunakan Baja Tahan Karat 316, yang menawarkan ketahanan korosi yang lebih unggul dibandingkan dengan baja konvensional dan bantalan Baja Tahan Karat 440. Baja tahan karat 316 tahan terhadap kondisi atmosferik dan korosi umum dibandingkan baja tahan karat standar lainnya. Baja tahan karat 316 banyak digunakan dalam industri makanan dan medis. Bantalan yang terbuat dari baja ini dapat beroperasi dalam cairan atau kering pada kecepatan rendah. Baja tahan karat 316 adalah baja tahan karat yang mengandung molibdenum. Molibdenum memberi 316 ketahanan korosi keseluruhan yang lebih baik daripada kelas 304, terutama ketahanan yang lebih tinggi terhadap korosi lubang dan celah di lingkungan klorida.
Fitur yang menonjol:
Kandungan molibdenum meningkatkan ketahanan terhadap lingkungan laut.
Kekuatan mulur yang tinggi dan ketahanan panas yang baik pada suhu tinggi.
Biokompatibel.
Karakteristik manufaktur mirip dengan Tipe 302 dan 304.
Aplikasi: Peralatan pengolahan makanan dan farmasi, lingkungan laut, peralatan medis bedah, dan peralatan industri yang menangani bahan kimia agresif yang digunakan dalam produksi tinta, rayon, bahan kimia fotografi, kertas, tekstil, pemutih, dan karet.
Ketahanan terhadap korosi: Ketahanan terhadap korosi lebih baik daripada baja tahan karat 440c, 302, dan 304. Tahan terhadap larutan garam natrium dan kalsium, larutan hipoklorit, asam fosfat, larutan sulfit, dan asam sulfur yang umum digunakan dalam industri pulp.
Komposisi bahan stainless steel 316
Bantalan Baja Tahan Karat Seri 300 Lainnya
Pelindung bantalan, ring penyegel, dan sangkar bola kadang-kadang diproduksi dari baja tahan karat AISI303 atau AISI304 karena memiliki ketahanan korosi sedang dan cocok untuk dibentuk menjadi berbagai bentuk.
Bantalan Baja Paduan Karbon
Bahan baja karbon digunakan untuk memproduksi berbagai komponen bantalan, dan terdapat dua tipe dasar, baja paduan karbon sedang dan baja paduan karbon rendah.
Bantalan Baja Paduan Karbon Sedang
Bantalan yang terbuat dari bahan karbon sedang atau baja paduan karbon rendah sering disebut sebagai bantalan “semi-presisi” atau “kelas komersial”. Bahan yang umum adalah AISI8620 atau AISI4320. Cincin bagian dalam dan luar dikeraskan dalam proses perlakuan panas yang disebut pengerasan kotak atau karburasi. Bantalan yang terbuat dari bahan ini tidak dapat menahan beban tinggi atau kecepatan tinggi serta tidak tahan korosi. Bantalan yang terbuat dari bahan-bahan ini umumnya berbiaya rendah.
Bantalan Baja Paduan Karbon Rendah
Baja lunak digunakan untuk memproduksi sangkar bantalan, pelindung logam, dan ring logam yang di sekelilingnya dibentuk karet untuk digunakan sebagai segel. Material yang umum digunakan adalah AISI C1008 dan C1010. Pelapisan minyak/lemak (sangkar) atau pelapisan (pelindung) diperlukan untuk melindungi material dari korosi. Untuk informasi tentang penahan dan penutup, lihat buletin teknis masing-masing.
Perlakuan panas pada baja bantalan
Ketika baja bantalan berada dalam keadaan lunak (belum dikeraskan), para ahli metalurgi menyebut strukturnya sebagai keadaan perlitik. Untuk mengeraskan baja, baja harus dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi dan kemudian didinginkan dengan sangat cepat. Ketika dipanaskan hingga 1,750°F dalam tungku perlakuan panas , strukturnya berubah dari perlit menjadi apa yang dikenal sebagai austenit. Setelah pendinginan cepat (quenching), strukturnya berubah dari austenit menjadi martensit. Setelah berubah menjadi martensit, baja menjadi sangat keras. Namun, baja tersebut belum dianggap "stabil secara termal" pada saat ini. Hal ini karena tidak semua austenit berubah menjadi martensit selama proses pendinginan cepat. Fenomena ini disebut "austenit yang tertahan".
Jika baja tidak stabil secara termal, austenit yang tertahan akan berubah menjadi martensit dalam jangka waktu yang lama (mungkin bertahun-tahun). Transformasi ini disertai dengan peningkatan volume dan disebut pertumbuhan metalurgi (jangan disamakan dengan pertumbuhan termal). Pertumbuhan metalurgi dapat menyebabkan perubahan ukuran dan bentuk komponen baja apa pun, seperti bantalan, bahkan pada suhu kamar.
Meskipun tidak menjadi masalah pada bantalan jenis komoditas berpresisi rendah, kurangnya stabilitas dimensi ini dapat menyebabkan masalah pada bantalan miniatur berpresisi tinggi (ABEC 5P, 7P, 9P). Untuk menghilangkan pertumbuhan metalurgi yang tidak diinginkan ini, baja harus distabilkan secara termal. Hal ini dicapai dengan pendinginan dan tempering berulang kali pada suhu -120 F untuk mengubah sebagian besar austenit yang tertahan menjadi martensit.
