Let's go materialistic...

Kebanyakan dari kita familiar dengan 4130, kita juga cari frame dengan spesifikasi minimal "100% 4130",... tapi apa sih 4130 itu....?

4130 dan banyak material keren lainnya terdiri dari sekitar 95% besi (Fe). Tapi besi dalam keadaan sendiri sifatnya sangat sangat lunak. Besi murni kira2 kekuatannya cuma sepersepuluh kekuatan 4130, padahal 4130 cuma ada 95% besi... jadi sisanya yang 5% pasti sangat penting fungsinya.

Analogi pencampurannya seperti ini,.. Kamu bikin secangkir teh manis.
Kalo kamu masukkan sebuah tea bag (teh celup) ke air panas, partikel2 kecil dari daun tehnya akan keluar dari kantong teh dan melayang2 di dalam air. sama halnya dengan gula, dia akan menghilang begitu saja ke dalam air. jadi campuran itu akan 99% tetap berupa air tapi rasanya jauuh lebih enak dari pada cuma air saja.
Hal ini juga yang berlaku pada proses pencampuran 4130 tadi. Metal yang lain seperti Chromium dan Molybdenum dan metal2 yang lain bercampur bersama tapi mereka tidak melebur menjadi satu.

Metal terdiri dari kristal2. jadi besi dalam pipa2 frame kita terdiri dari kristal2 kecil yg menumpuk bersama2. ikatan antara kristal2 ini sangat kuat, tapi ikatan dari 1 kristal ke kristal yg disebelahnya relatif lemah. jadi sebuah besi dapat bisa dengan mudah dibengkokkan, karena kristal2nya terpisah dengan mudah. Baja adalah besi dengan sedikit karbon tercampur didalamnya. karbon2 ini mengisi celah2 diantara kristal2 besi dan merekatkan mereka. hal ini menyebabkan sebuah baja akan jauuhhh lebih susah di bengkokkan daripada besi.

Manusia telah membuat baja cukup lama, dan kita telah cukup menguasai hal ini, sedikit perbedaan karbon akan membuat perbedaan yg significant terhadap kekuatan baja. kita juga telah menggunakan baja dalam banyak sekali aspek.

Untuk mendapatkan yg lebih baik lagi dari baja, kita menambahkan sedikit dari beberapa metal lainnya. Cukup 1 atau 2% saja dan kita sudah melangkah ke tingkatan yg sama sekali baru. Proses ini disebut 'alloying' atau baja campuran, 4130 masuk kedalam keluarga ini.
proses alloying ini melakukan hal yang sama seperti penambahan karbon, mengisi celah2 kristal besi dengan kristal2 log`m lain yg lebih kecil seperti chromium dan molybdenum. Semakin kecil celahnya, maka kristal2 besi akan melekat semakin kuat dan membuat struktur keseluruhan menjadi jauh lebih kuat.

Baja akan selalu mempunyai kontaminasi didalamnya. unsur2 seperti sulphur dan phosporous bisa masuk kedalamnya. sama seperti penambahan sedikit karbon bisa menambah kekuatan secara signifikan, adanya unsur2 pengotor ini juga bisa merusak kekuatan struktur keseluruhan secara signifikan. Proses menghilangkan unsur2 pengotor ini bisa jadi sangat sulit dan mahal.

Jadi,... kita cuma harus mencampur bumbu2 yang tepat dalam kadar yg sempurna lalu BAM! kita udah punya 4130??? urm... gak juga.
Setelah semua material siap, ada banyak sekali hal2 yang akan mempengaruhi kekuatan struktur keseluruhan secara signifikan juga.
Salah satu yg terpenting adalah bagaimana dari campuran itu kita akan membuat pipa. beberapa pipa yang murah dibuat dengan cara diroll dari sebuah pelat, sementara yg mahal akan dibuat dengan cara 'ditarik' dari sebuah bongkahan block 4130. kita juga dapat mengubah bentuk dan ukuran dengan bantuan panas, nha.... disinilahh semuanya jadi makin rumit...

Ketika kita bicara 'kekuatan', kita sebenarnya tidak terlalu spesifik.
Ada beberapa macam 'kekuatan' tapi secara umum ketika kita memilih pipa untuk frame sepeda, kita kan menginginkan 'ultimate tensile strength' (UTS) yaitu perbandingan langsung sifat kekuatan dan lemahnya.

tapi didalamnya, kita akan menginginkan sifat 'yield strength' (kekuatan terhadap beban yang akan membuatnya berubah bentuk secara permanen), 'fatique strength' (ketahanan terhadap beban berulang2) dan kita juga akan menginginkan 'elongasi' (seberapa jauh material akan begkok sebelum dia patah) yang baik.

sayangnya sifat2 material ini sering dihubung2kan. dengan menggunakan perlakuan panas, kita dapat mengubah2 sifat logam tapi seiring naiknya nilai UTS maka material akan menjadi semakin getas, jadi nilai elongasi akan turun dan nilai UTS dan yield strength akan saling mendekati yg berarti kekuatan lelahnya turun (fatique strength). hal ini artinya kkita akan mendapatkan material yang memberikan sedikit peringatan sebelum dia patah. sekarang nampak baik2 saja, sesaat kemudian sudah patah <-- ngga baik untuk sepeda.

Info2 seperti ini ada gunanya gak sehhhh???
Well,... ya ini informasi dasar. dengan mengetahui hal ini mudah2an kita akan menjadi lebih kebal terhadap promosi2 tukang jual frame.
sekarang kita lihat contoh yg spesisfik.

Frame A, adalah buatan Taiwan sangat biasa sekali. mungkin akan ada stiker 'tri-moly' diatasnya atau ada stiker di down tube nya '100% chromoly', yang sebetulnya gak ada artinya. bisa jadi salah satu pipanya 100% chromoly, tapi akan ada buanyakkk sekali pipa yang bisa dideskripsikan sebagai chromoly dan kebanyakan cuma 'rubbish'.

Frame B, sebuah entry level frame dari sebuah perusahaan BMX yg beneran. iklannya bilang frame itu 100% 4130, nha sekarang baru kita bisa ngomong.. mungkin akan ada campuran chromium, molybdenum dalam skala yang rasional. tentu saja akan lebih kuat dari pada frame A, tapi seberapa banyak campuran pengotor yg ikut didalamnya adalah cuma Tuhan yang tahu...

Frame C, adalah frame dari perusahaan milik rider. mungkin frame itu pakai pipa 4130 bermerk atau ANSI 4130. ANSI artinya “American National Standards Institute” atau standar nasional untuk material. mereka punya peraturan yg ketat menyangkut pengkategorian material. jadi kalau pipa sudah bawa serial ANSI maka bisa dipastikan pipa itu bagus. mungkin juga frame C ini pakai pipa bermerk, tapi merk kan relatif.. bener tapi tetap lebih baik daripada pipa tanpa merk atau tanpa standar ANSI.

Frame D, adalah frame paling bagus sedunia setengah. iklannya bilang pipanya super buaguuussss dipress pake inilahh itulahh aau mungkin gak sama sekali. tapi yg jelas pipanya spesial, bukan yg biasa.

Nha,... trus yg mana yg lebih kuat?

gak bisa dijawab semudah itu. kekuatan sebuah frame ditentukan tidak hanya dari bahan apa dia dibuat.

Mungkin frame A dibuat dari pipa yg kekuatannya cuma setengah dari frame C tapi jika dia dibuat dengan ketebalan 2x frame C maka bisa jadi frame A akan mempunyai kekuatan yg sama bahkan mungkin lebih kuat. meskipun akan jadi terlalu berat untuk dikendarai...

Frame D mungkin dibuat dari pipa yg 50% lebih kuat dari frame C, tapi jika dia menggunakan pipa yg lebih tipis setengahnya untuk mengurangi berat (ingat semua pipa 4130 adalah 95% besi, jadi perbedaan berat untuk ketebalan yg sama bisa diabaikan) makan bisa jadi frame D malah akan lebih lemah apabila faktor2 yg lain ikut dimasukkan.

Faktor2 lain itu apa aja?
Well,... peran paling besar akan dimainkan oleh desain dari frame itu sendiri. tapi kita tidak akan membicarakan desain sekarang, melainkan sesuai dengan topik material ini yaitu pengelasannya.

beberapa pembuat pipa akan membuat kita percaya seolah2 produk mereka yg dibuat dan dikeraskan dengan udara akan menjadi lebih keras setelah mengalami proses pengelasan. WOW! gimana mungkin????

kita lagi membicarakan pipa yang mempunyai tensile strength paling tinggi, hampir 2x pipa2 biasa yg tanpa standar ANSI. pipa2 ini mungkin dijual sebagai pipa 'seamless' yg artinya pipa ini dibuat dengan cara 'ditarik'/disedot dari sebuah blok baja menjadi sebuah pipa. proses ini melalui perlakuan panas yg berulang2. proses ini tidak mudah dan sangat mahal. semuanya hanya untuk menghindari berkurangnya kekuatan pipa akibat proses pengelasan seperti pada pembuatan pipa dari plat.... OOITSSS... tunggu dulu. pipa seperti ini yg akan jadi lebih kuat setelah dilas????

pipa yg dibuat dengan ditarik tadi juga melalui berbagai macam perlakuan panas supaya kita bisa memperoleh sifat yg luar biasa dari baja tadi. tapi pada saat kita mengelas, kita justru mengurangi sifat tadi tanpa adanya perbaikan apapun. trus dimananya yg bikin setelah dilas malah makin kuat?

kalo kita lihat lagi iklan2, maka kita akan tau bahwa 'lebih kuat'/stronger itu tidak dijelaskan secara lebih spesifik. kuat gimananya... ato apalah.... Bukan berarti pipa2 tadi kualitasnya tembelek, tapi ini artinya bahwa sebaiknya kita jangan terlalu cepat percaya iklan...

banyak/kalo ngga semua frame2 mahal biasanya pake pipa yg double butted. Butted tuh apaan sihhh?? Butting adalah bentuk bagian dalam pipa dimana pipa menjadi lebih tebal di beberapa area dan menjadi lebih tipis di area yg lain. Single butted artinya, pipa menjadi lebih tebal hanya disatu sisi, double butted pipa tebal dikedua sisi.
butted tubes artinya pipa menjadi lebih tebal didaerah tempat las dan menjadi lebih tipis ditengah2 untuk mengurangi berat. tapi itu artinya juga bahwa pipa kan semakin mudah penyok apabila kita menjatuhkan sepeda kita ditengah2.

kesimpulannya...

kalau pembuat pipa untuk frame kita berani mempertaruhkan namanya demi reputasi, maka itu adalah hal yg bagus. perusahaan seperti Reynolds sudah membuat pipa2 bagus sejak lama sekali dan reputasi mereka bergantung kepada bagaimana mereka mempertahankan kualitasnya.
tapi sej`k pipa2 tersebut meninggalkan pabrik, maka pembuat tidak punya kontrol terhadap apa dan bagaimana pipa tadi akan digunakan.
misalnya kalau pembuat frame memakai pipa yg terlalu tipis dan mengelas secara ngawur, maka pipa terbaik didunia juga cuma akan jadi frame sampah yg dipake sekali langsung patah. sebaliknya beberapa perusahaan bisa cuma menggunakan pipa biasa, namun dengan design frame yg bagus dan quality control yg tinggi, mereka dapat membuat frame yg bagus dan dapat tahan lama.

pakai pipa yg bagus tuh menyenangkan tapi dia tidak bisa menutup desain dan proses produksi yg jelek. kalau sebuah perusahaan tidak pernah membuat frame yg bagus, kemudian mereka pake pipa terbaik seduni setengah juga ngga akan ada bedanya. atau juga kalau sebuah frame sepertinya terlalu indah untuk jadi nyata seperti beratnya lebih ringan dari kentut, maka mungkin frame itu juga gak akan bisa bertahan lebih lama dari trendnya...
sebaliknya kalau sebuah perusahaan dengan reputasi tinggi membuat frame menggunakan bahan yg bagus maka itu adalah jalan keluar yg paling bagus... kalo kita mampu mengeluarkan uang untuk membelinya.


tambahan:
chromoly ga bisa dibedakan hanya dengan dilihat, dipegang atau ditimbang beratnya. cara paling gampang ya dilihat sertifikatnya atau nomor seri material yg ada di atas pipanya (Quamen saya ada nomor serinya 'MIL-SPEC CHROMO 4130')

biasanya Chromoly dari frame buatan taiwan (biasanya pake chromoly jepang merk Sanko) pake butted tubes, sebaliknya US made frames pake chromo USA ngga pernah pake teknik butting. soalnya diyakini chromo USA lebih tinggi kualitas materialnya sehingga dengan berat yg sama mereka gak perlu bikin butting. bisa jadi salah sehh...

citing an article from: http://genjotbmx.10.forumer.com/viewtopic.php?t=212