Tribologi adalah ilmu, teknologi dan praktik yang berhubungan dengan interaksi permukaan dalam gerakan relatif. Istilah ini digunakan di Inggris pada tahun 1966, berasal dari bahasa Yunani (tribein = menggosok), sebagai penghargaan mengingat pentingnya subjek interdisipliner ini. Hal ini mencakup beberapa bidang:
Adhesi
Bila dua benda secara bersama-sama diupayakan bersinggungan rapat dan atom-atomnya berada dalam jarak antar atom, maka ikatan yang kuat akan terbentuk; dalam bahasa tribologi, terjadi adhesi, sehingga diperlukan gaya dalam besar tertentu untuk memisahkan kedua benda tersebut. Adhesi antara dua benda dapat menghasilkan sambungan yang kuat (las tekanan), dan kontrol manufaktur bertujuan mengontrol kekuatan sambungan tersebut. Kekuatan yang tinggi dibutuhkan jika tujuannya adalah membuat struktur komposit , seperti tembaga berlapis nikel digunakan dalam pembuatan uang logam Amerika Serikat. Kekuatan tinggi tidak dibutuhkan manakala gesekan yang rendah dan keausan dijamin baik dalam manufaktur maupun dalam layanannya, seperti pada persinggungan antara landasan cetak dan benda kerja atau dalam bantalan.
Adhesi dapat dikurangi dengan memilih bahan kontak secara tepat. Umumnya bahan-bahan dengan kekerasan tinggi menunjukkan adhesi yang lebih rendah, dan beberapa bahan menunjukkan adhesi rendah (contohnya timah yang bersinggungan dengan logam lain, atau PTFE yang bersinggungan dengan logam atau plastik). Sebagai alternatif, dapat diletakkan lapisan kontaminan untuk mencegah ikatan atomik. Beberapa lapisan kontaminan disediakan oleh alam; bahan-bahan diproses dalam atmosfir bumi normal memiliki lapisan permukaan yang terbentuk dalam kondisi bersinggungan dengan udara. Paling tidak, terdapat lapisan-lapisan gas dan uap air yang terserap. Pada beberapa permukaan, reaksi kimia juga terjadi; sebagian besar logam beroksidasi dalam udara bebas dan beberapa polimer dan keramik mengalami perubahan yang tidak dapat dihindarkan pada bagian yang bersinggungan dengan udara lembab. Jadi, permukaan teknik tidak pernah bersih sama sekali. Namun demikian, adhesi tetap mungkin terjadi bila pergeseran relatif menyebabkan lapisan permukaan pecah dan bila suhu cukup tinggi sehingga menyebabkan perpindahan (difusi) atom dari satu benda ke benda yang lain.
Gesekan
Komponen-komponen mekanis seringkali bergerak meluncur terhadap benda lain. Gaya normal P akan menimbulkan sebuah tekanan normal, yang disebut sebagai tekanan antarmuka (interface pressure) dan dilambangkan dengan . Gaya yang diperlukan untuk menggerakkan benda sejajar dengan permukaan disebut gaya geser F (gambar 2), tegangan geser τ i (huruf i menunjukkan interface (antarmuka)) dengan membagi F dengan luas permukaan A. Berdasarkan definisinya, koefisien gesek μ adalah
μ = F / P = τ i / p
Pada skala mikro, permukaan tidak halus secara sempurna, tetapi menunjukkan adanya gundukan dan lembah (Gambar 1.b). Gesekan ditimbulkan dari interaksi gundukan-gundukan ini dan dari adhesi. Dalam beberapa aplikasi, μ perlu diminimalkan, baik dengan menggunakan pelumas atau dengan memilih bahan yang pada dasarnya menunjukkan gesekan yang rendah, atau keduanya. Pasangan bahan yang menunjukkan adhesi yang rendah biasanya -tetapi tidak selalu - juga memberikan gesekan rendah. Teknik-teknik manufaktur dapat ditujukan untuk memproduksi sebuah struktur internal pada sebuah komponen yang baik dengan gesekan yang rendah. Tekstur permukaan (kekasaran dan orientasinya) komponen, yang dikontrol dengan proses manufaktur juga sangat penting.
Gambar 1. (a) Permukaan bahan-bahan yang berbeda dengan bagian terbesar lainnya, yang menunjukkan bukti proses dan reaksi sebelumnya dengan atmosfer dan media yang lain. (b) Sedikit sekali permukaan yang benar-benar halus; sebagian besar menunjukkan gundukan dan lembah.
Gambar 2. Ketika dua benda bersinggungan, dibutuhkan gaya tertentu untuk menggeser salah satunya relatif terhadap lainnya. Inilah yang membuat kita bisa berjalan kaki, tetapi juga yang menyebabkan banyak energi yang hilang.
Keausan
Keausan Kerugian ekonomis berkenaan dengan keausan sangat besar jumlahnya. Keausan adalah kehilangan subtansi secara progresif akibat pengoperasian permukaan komponen. Hal ini biasanya merupakan konsekuensi dari aksi yang simultan dari beberapa mekanisme, dengan satu mekanisme mendominasi. Hal yang paling penting adalah sebagai berikut:
l. Keausan adhesif terjadi bila sambungan las-tekan lebih kuat dari salah satu benda yang bersinggungan dan menanggalkan partikel dari benda tersebut (Gambar 3.a).
2. Keausan abrasif disebabkan oleh partikel-partikel keras, entah partikel-partikel itu berada di dalam salah satu benda yang bersinggungan (keausan dua benda, Gambar 3.b) atau terdapat di antara dua komponen (keausan tiga benda, Gambar 3.c).
3. Keausan karena lelah terjadi ketika bagian dari sebuah komponen berulang-ulang melewati permukaan komponen lain dan mengakibatkan terpisahnya partikel-partikel kecil dari permukaan, seperti dalam bantalan bola (Gambar 3.d).
4. Keausan kimia disebabkan oleh serangan kimia yang dipercepat oleh tekanan dan gosokan pada kontak-kontak tribologis. '
Sejumlah besar teknik evaluasi keausan tersedia; mereka biasanya menirukan, semirip mungkin, kondisi-kondisi yang terjadi saat pelayanan. Bahan-bahan telah dikembangkan untuk ketahanan aus yang tinggi. Sebagai alternatif, ketahanan aus dapat ditingkatkan dengan pelapisan permukaan atau dengan mengubah permukaan ke dalam bentuk yang lebih tahan aus. Keausan yang dipercepat dan terkontrol sengaja diciptakan dalam beberapa proses manufaktur.
Gambar 3. Keausan adalah hilangnya bahan secara progresif. Hal ini mungkin disebabkan oleh (a) terbentuknya titik-titik temu adhesif; (b) Penggosokan (pengikisan) oleh sebuah partikel keras yang melekat pada salah satu permukaan yang berpasangan; (c) Pengikisan oleh sebuah partikel keras yang terjebak diantara permukaan; atau karena (d) kelelahan akibat pembebanan berulang.
Pelumasan
Tujuan pelumasan adalah untuk menurunkan, atau lebih tepatnya, untuk mengontrol baik gesekan maupun keausan. Selain memilih pasangan bahan yang menunjukkan adhesi dan gesekan yang rendah, juga dengan memberikan zat pemisah (pelumas) di antara permukaan yang berhubungan. Pelumas dapat dikelompokkan berdasarkan ragam aksinya:
l. Fluida kental (seperti minyal mineral) diberikan pada pertemuan antara permukaan-permukaan yang bergerak (Gambar 4.a) dapat menghasilkan lapisan yang cukup tebal untuk memisahkan dua permukaan. Pelumasan hidrodinamis ini secara virtual mencegah keausan dan menghasilkan gesekan sangat rendah.
2. Pelumas batas adalah zat-zat organik (seperti asam-asam lemak) yang meresap pada permukaan benda-benda yang bersentuhan dan mencegah adhesi bahkan ketika lapisan fluida menipis sampai pada suatu batas di mana persinggungan antar gundukan terjadi (Gambar 4.b). Minyak alami, lemak, sabun, dan lilin juga memiliki sifat ini dalam tingkat tingkat tertentu.
Gambar 4. Gesekan dan juga keausan dapat dikurangi dengan (a) fluida kental; (b) pelumas batas yang diikat pada permukaan oleh adsorpsi fisik dan kimia, atau (c) lapisan padat.
3. Pelumm EP [extreme-pressure (EP)] adalah bahan kimia (biasanya bahan organik dengan isi S, Cl, atau P) yang bereaksi pada suhu tinggi dengan logam untuk melindungi logam dari adhesi dan keausan yang cepat; sering kali pelumas ini Juga mengurangi gesekan Perhatian terhadap lingkungan telah mengarahkan dikembangkannya aditif EP pasif.
4. Pelumas padat (seperti gram dan molibden disulfida. MoS2) untuk memisahkan dua permukaan dengan sebuah lapisan yang kekuatan gesernya rendah (Gambar 4.c). Pelumas jenis ini bahkan mampu melumasi pada kecepatan luncur yang rendah atau pada suhu yang tinggi.
Pelumasan sangat penting dalam beberapa operasi manufaktur dan dalam layanan peralatan mekanis. Keberhasilan operasi peralatan tersebut membutuhkan kontrol yang sangat cermat terhadap ukuran dan kehalusan permukaan. HaI ini bukan berarti harus sangat halus; sebagai contoh, operasi sebuah motor bakar bergantung pada kontrol kekasaran garis silang yang dibuat dalam lubang silinder.
Semoga ada manfaatnya...
Perumnas III - 1062019
Referensi: Proses Manufaktur (Introduction to Manufacturing Processes) - John A. Schey Hal 80
WordPress.com