Pengecoran baja inovatif merupakan efek TRIP/TWIP untuk membuat komponen lebih aman dan berkelanjutan. Bagaimana penerapan teknologi TRIP/TWIP dibanding dengan pengecoran konvensional?
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IWU (sumber): Sifat dan efek TRIP/TWIP merupakan inovasi dalam teknologi pengecoran baja yang memungkinkan peningkatan kekuatan dan kelenturan material (bahan) secara signifikan.
Dalam konteks ini, TRIP atau Transformation Induced Plasticity mengacu pada transformasi austenit (fase lunak dan ulet) menjadi martensit (fase keras dan kuat) saat material mengalami tekanan mekanis, dan menghasilkan pengerasan lokal dan meningkatkan ketahanan terhadap retak.
Sementara itu, Twinning Induced Plasticity (TWIP) menghasilkan pembentukan kembar deformasi dalam austenit, yang berkontribusi pada pengerasan dan peningkatan ketangguhan material yakni bahan baja.
Kombinasi kedua efek itu menjadikan material mampu untuk menyerap energi mekanis yang lebih baik dan meningkatkan kekuatan tariknya.
Baja cor dengan sifat atau efek TRIP/TWIP sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan keamanan tinggi, seperti jangkar gunung (ligat gambar), elemen penghubung, dan komponen konstruksi lainnya.
Para peneliti di Fraunhofer IWU dan TU Bergakademie Freiberg membuat terobosan dalam teknologi pengecoran baja.
Pengembangan baja austenitik paduan tembaga yang dapat dibentuk dalam keadaan dingin dengan efek TRIP/TWIP dan ini menandai tonggak sejarah dalam ilmu material.
Capaian itu membuka perspektif yang sama sekali baru untuk aplikasi yang sangat penting bagi keselamatan.
Paduan baru ini menawarkan kombinasi kekuatan dan keuletan yang belum pernah ada sebelumnya: paduan ini sangat mampu menahan beban dan dapat mengalami deformasi plastik.
Proyek yang dinamai dengan “Desain Paduan dan Mikrostruktur Baja Cor Austenitik Cr-Ni-Cu-N dengan Properti TRIP/TWIP untuk Pembentukan Massal Dingin” yang dikerjakam oleh ahli dari Fraunhofer IWU dan TU Bergakademie Freiberg.
Rahasia efek TRIP/TWIP
Inti dari inovasi ini terletak pada apa yang disebut efek TRIP/TWIP, yang memberikan sifat-sifat luar biasa pada pengecoran baja baru.
TRIP adalah singkatan dari Transformation Induced Plasticity dan TWIP adalah singkatan dari Twinning Induced Plasticity.
Mekanisme ini menyebabkan struktur mikro dalam material berubah di bawah tekanan, yang mengarah pada peningkatan kekuatan dan keuletan yang signifikan.
Efek TRIP: Di bawah tekanan mekanis, bagian dari austenit, fase lunak dan kuat, berubah menjadi martensit, fase kaku dan kuat. Transformasi ini mengarah pada pengerasan lokal dan meningkatkan ketahanan terhadap retak.
Efek TWIP: Dalam kasus ini, kembaran deformasi terbentuk di austenit. Kembaran ini berkontribusi pada pengerasan dan peningkatan ketangguhan material.
Kedua efek ini meningkatkan kemampuan material untuk menyerap energi secara mekanis atau meningkatkan kekuatan tariknya.
“Dengan menggabungkan kedua efek ini, kekuatan material meningkat secara signifikan, dan kegagalan komponen di bawah beban dinamis terjadi kemudian,” jelas Nadine Lehnert, Pemimpin proyek dari Fraunhofer IWU.
Lebih jauh, kemampuan bentuk dan kapasitas penyerapan energi jika terjadi benturan sangat ditingkatkan.
Cara Kerjanya: Bentuk awal paduan pengecoran baja diubah melalui pembentukan massal dingin menjadi produk dengan struktur mikro austenitik berbutir halus yang telah diubah ulang.
Rute produksi dimulai dengan struktur austenitik berbutir kasar. Pertama, cetakan mengurangi diameter benda kerja.
Tekanan mekanis ini menghasilkan struktur martensit sebagian karena efek TRIP/TWIP. Perlakuan panas berikutnya dalam tungku menghasilkan ukuran butiran yang berkurang (berbutir halus) pada komponen, berkat pengembalian martensit kembali ke austenit.
Di bawah tekanan tinggi, retakan dapat berkembang pada item, khususnya pada struktur austenitik, tetapi tidak akan menyebabkan kegagalan.
Sebaliknya, transformasi martensit pada struktur mikro menghentikan retakan lebih lanjut. Pengerasan berikutnya (martensit) pada material bahkan meningkatkan kapasitas menahan beban. Apakah aplikasi berpotensi keamanan yang tinggi?
Sifat unik dari pengecoran baja baru membuatnya ideal untuk aplikasi kritis keselamatan, di mana tuntutan akan kekuatan, ketangguhan, dan keandalan sangat tinggi.
Otomotif: Sekrup, komponen sasis, peredam benturan, dan struktur bodi dapat memperoleh manfaat dari penyerapan energi tinggi dan keamanan benturan.
Ternyata penerapan efek TRIP/TWIP lebih unggul dibandingkan metode pengecoran baja konvensional. Bagaimana ceritanya?
