Siapa penemu material cast iron?

Tanpa teknik produksi massal dari material Cast Iron, Revolusi Industri pertama sejarah yang merubah kehidupan manusia menjadi modern, mungkin tidak akan terwujud. Material cast iron merupakan material yang paling banyak digunakan dalam berbagai jenis komponen alat transportasi hingga peralatan rumah tangga kita.

CAST IRON ITU MATERIAL SEPERTI APA?

Besi cor atau Cast Iron merupakan kelompok paduan besi-karbon dengan kandungan karbon lebih besar dari 2%.  Kegunaannya berasal dari suhu leleh yang relatif rendah. Konstituen paduan mempengaruhi warnanya yangmmenjadi keabu-abuan ketika diproses. Karbon (C) mulai dari 1,8 hingga 4% berat, dan silikon (Si) 1-3% berat, merupakan elemen paduan utama dari besi cor. Paduan besi dengan kandungan karbon lebih rendah dikenal sebagai Baja.

Besi cor memang cenderung rapuh, kecuali untuk besi cor yang mudah ditempa. Dengan titik leleh yang relatif rendah, fluiditas yang baik, castability, machinability yang sangat baik, ketahanan terhadap deformasi dan ketahanan aus, cast iron telah menjadi bahan rekayasa dengan berbagai aplikasi dan digunakan dalam pipa, mesin dan bagian industri otomotif, seperti silinder kepala, blok silinder, dan kotak gir. Ini tahan terhadap kerusakan oleh oksidasi.

Selama Revolusi Industri pertama, besi tuang juga banyak digunakan untuk rangka dan bagian-bagian mesin tetap lainnya, termasuk pemintalan dan mesin tenun di pabrik tekstil. Besi cor menjadi banyak digunakan, dan banyak kota memiliki pengecoran yang memproduksi mesin industri dan pertanian. Di Amerika, besi cast iron dan campurannya masih digunakan sebagai bahan material Block mesin V8, seperti unit mesin mobil muscle car Chevrolet big block legendaris yang masih diproduksi hingga tahun 2000an. 

PRODUKSI MASSAL CAST IRON 

Sebelum kita mengenal Stainless steel dan produksi massalnya, Cast Iron merupakan material pertama yang memajukan teknologi militer hingga transportasi manusia. Cast Iron pulalah yang membuat orang Bule Eropa berkeliling dunia dan mencoba menjarah kekayaan bangsa lain dengan teknologi meriam dan senjata api. Penguasaan teknologi Cast Iron oleh bangsa Inggris jugalah yang membuat Kerajaan Inggris mampu bersaing dan kompetitif di akhir abad 17. 

Tanpa Cast Iron, penemu dan industrialis abad 19 seperti Thomas Alfa Edison hingga Sakichi Toyoda pendorong Revolusi Industri kedua tidak akan ada. Namun, kerajinan presisi membutuhkan detail yang tak terhitung jumlahnya. Butuh waktu lebih dari 2000 tahun dari abad 5 SM hingga ke abad 18M untuk pengembangan material Besi menjadi material Cast Iron modern. Mengapa hal tersebut bisa terjadi? karena teknisi dan kalangan industri dimasalalu sangat terbatas jarak dan fasilitas sehingga tidak memiliki kesempatan untuk saling bertukar pikiran dan kesulitan mencari rekan kerja yang bisa dipercaya.

SEJARAH AWAL MATERIAL CAST IRON

Besi merupakan material logam terbanyak yang ada dipermukaan bumi, sehingga tidak terlalu sulit untuk ditambang, namun besi standar cukuplah rapuh untuk digunakan sebagai material teknik karena sifatnya yang mudah retak dan korosi karat. Sejarah Cast Iron sebenarnya cukup tua namun material Cast Iron ini masih kerajinan tangan. Artefak besi tuang Cast Iron paling awal berasal dari abad ke-5 SM, dan ditemukan oleh para arkeolog di daerah yang sekarang disebut Kabupaten Luhe modern, Jiangsu di Cina. Ini didasarkan pada analisis mikrostruktur artefak.

Karena besi tuang relatif rapuh, tidak cocok untuk keperluan di mana dibutuhkan tepi yang tajam atau fleksibel. Cast Iron Ini kuat dalam nilai kompresi, tetapi tidak di bawah tekanan. Besi cor Cast Iron ditemukan di Cina pada abad ke-5 SM dan dituangkan ke dalam cetakan untuk membuat mata cangkul pembajak sawah dan pot wajan untuk masak serta senjata dan komponen rangka bangunan pagoda.. Besi tuang Cast Iron lebih murah dan dengan demikian lebih umum digunakan untuk peralatan di Cina kuno, sedangkan besi tempa atau baja digunakan untuk senjata. Orang Cina mengembangkan metode anil besi cor dengan menjaga coran panas di atmosfer oksidasi selama seminggu atau lebih untuk membakar beberapa karbon di dekat permukaan agar lapisan permukaan tidak terlalu rapuh.

Di dunia Bule barat, material Cast Iron tidak tersedia sampai abad ke-15, penggunaan awalnya termasuk meriam dan senapan api yang dikembangkan dari teknologi asal Cina dan Timur Tengah. Raja Inggris Henry VIII memprakarsai casting meriam di Inggris. Pekerja besi Inggris yang menggunakan tungku balst Furnace mengembangkan teknik memproduksi meriam besi, yang, meskipun lebih berat daripada meriam perunggu yang sudah ada, bisa jauh lebih murah dan memungkinkan Inggris mempersenjatai angkatan lautnya dengan lebih baik. 

Seorang pedagang Arab Al-Qazvini pada abad ke-13 dan pelancong lainnya kemudian mencatat industri besi Cast Iron di Pegunungan Alburz di sebelah selatan Laut Kaspia. Ini dekat dengan rute perdagangan sutra, sehingga penggunaan teknologi yang berasal dari Cina dapat mudah tersebar dan ditiru oleh bangsa Arab dan Eropa. Ironmasters dari Weald terus memproduksi besi cor sampai tahun 1760-an, dan persenjataan adalah salah satu penggunaan utama Besi ini.

Panci besi pada masa itu merupakan benda mewah. Pada 1707, Abraham Darby mematenkan metode membuat pot panci (dan ceret untuk memasak teh) lebih tipis dan karenanya lebih murah daripada yang dilakukan pesaingnya. Saat itu hanya dua negeri yang sanggup menciptakan panci besi dan wajan serta ceret Cast Iron dalam jumlah yang banyak yaitu Inggris dan Cina saja, itupun masih dalam secara tradisional dengan sistem casting kecil yang kemudian ditempa manual, tidak sampai mencairkan total logam tersebut kedalam mould pasir dalam jumlah banyak. Negeri Jepang yang sudah ribuan tahun mengenal Baja untuk membuat pedang pun pada masa itu tidak mampu memproduksi panci dan wajan cast  iron.

SIAPA PENEMU METODE PRODUKSI MASSAL CAST IRON?

Pada masa abad 5 SM hingga 17 M, pembuatan Cast Iron masih menjadi rahasia dan masih sangat sulit karena merupakan industri kerajinan tangan. Akhirnya, John “Iron-Mad” Wilkinson (1728 – 14 Juli 1808) merupakan seorang industrialis Inggris yang memelopori pembuatan Cast iron atau besi cor secara massal. Teknologinya pun digunakan oleh pencetus Revolusi Industri pertama yang dikenal dengan penemuan mesin uap ciptaan James Watt. Dia juga penemu cutting tool boring bar presisi, mesin bor bertenaga kincir air yang bisa mengolah silinder besi cor, seperti barel meriam dan yang digunakan dalam mesin uap James Watt. Mesin bornya disebut sebagai alat mesin metalworking pertama. Dia juga mengembangkan alat peniup untuk blast furnace yang memungkinkan suhu lebih tinggi, meningkatkan efisiensinya.

John Wilkinson mempelajari teknik pembuatan panci dan wajan dari ayahnya Isaac yang merupakan pengrajin dan pemilik pabrik panci dan wajan di salah satu blast furnace di sana, salah satu yang pertama menggunakan batu bara sebagai pengganti arang, yang dipelopori oleh Abraham Darby. Pada usia 20 Wilkinson pindah ke Staffordshire dan membangun bengkel tungku besi cast iron pertama Bilston.

Pak John Wilkinson memang tidak seperti James watt yang merupakan anak bangsawan dan diakui sebagai penemu revolusi Industri pertama dengan mesin uapnya. Namun, Pak John Wilkinson menemukan 7 hal terpenting bagi kehidupan manusia moderen yaitu; teknik casting besi, mesin bubut bertenaga aliran air sungai, mesin boring, cutting tools, Pipa air bersih, aplikasi mesin uap hingga Kapal Tongkang pengangkut batubara yang desainnya sekarang masih sama dengan yang ia ciptakan hampir 200 tahun lalu dan 5 penemuan lainnya yang ia bagikan secara cuma-cuma.

Penerapan mesin uap untuk memompa air ke kincir air di Inggris meningkat pada 1750-an, merupakan faktor kunci dalam meningkatkan produksi besi cor, yang melonjak dalam beberapa dekade berikutnya. Material Cast Iron juga digunakan untuk beragam material pembangunan jembatan, bangunan dan lainnya jauh sebelum manusisa mengenal teknologi las dan pengelasan. Saat itu teknisi engineering masih menggunakan sistem rivet dan fastener untuk membentuk konstruksi besar dan rangka bangunan dari material Cast Iron.

Dari 1755 John Wilkinson menjadi mitra dalam kepedulian Bersham dan pada 1757 dengan mitra, ia mendirikan blast furnace di Willey, dekat Broseley di Shropshire. Kemudian dia membangun tungku lain dan bekerja di New Willey. Dia membuat rumahnya di Broseley di sebuah rumah bernama ‘The Lawns’ yang menjadi markasnya selama bertahun-tahun. Dia memiliki rumah di kedua sisi ‘The Lawns’ yang berfungsi untuk administrasi, satu bernama ‘The Mint’ yang digunakan untuk distribusi ribuan token, masing-masing bernilai setara dengan setengah dolar. Di East Shropshire ia juga mengembangkan karya besi di Snedshill, Hollinswood, Hadley dan Hampton Loade. Dia dan Edward Blakeway juga menyewa tanah untuk membangun yang lain di tempat kerja Bradley di paroki Bilston, dekat Wolverhampton.

Walaupun Revolusi Industri pertama diakui dunia dipelopori oleh Pak James Watt, Pak John Wilkinson juga dikenal sebagai Bapak industri besi yang pada 1761, mampu mendapatkan batubara mentah untuk menggantikan kokas dalam produksi besi cor. Pada puncaknya, ia terkenal karena casting berkualitas tinggi untuk produsen senjata dan meriam Kerajaan Inggris. Meriam Inggris ini dibuat dengan mesin bubut dan mata boring bar bubut buatannya sendiri menggunakan tenaga mesin uap buatan James Watt.

Pada 1774 Wilkinson mematenkan teknik untuk memboring laras senjata besi dari Cast Iron padat dengan mesin bubut dan cutting tools buatannya. Teknik ini membuat senjata lebih akurat dan cenderung lebih bagus dan lebih murah dari meriam perunggu buatan negeri Eropa lain. Pemerintah inggris justru takut pada pak Wilkinson dan membatalkan paten tersebut pada 1779 karena angkatan laut Inggris melihatnya sebagai monopoli berbahaya, tetapi Wilkinson masih tetap menjadi produsen pilihan utama.

Pada 1796, ketika Pak John Wilkinson berusia 68, dia memproduksi sekitar seperdelapan dari besi cor Inggris. Ia menjadi “titan” – sangat kaya, dan agak eksentrik. “Kegilaan besinya” mencapai puncaknya pada 1790-an, ketika hampir semua benda di sekelilingnya terbuat dari besi Cast Iron. Wilkinson juga tidak pelit ilmu, ia mau mengajari orang Prancis cara membuat meriam dari benda tuangan yang kokoh; dan dia membuang semua tabung, silinder, dan besi yang diperlukan untuk saluran air Paris. Namun walaupun begitu, dengan penguasaan teknologi ini orang Perancis kemudian menjadi sombong dan memulai perang dengan Inggris saat pemerintahan Napoleon.

Pada 1792 Pak John Wilkinson membeli perkebunan Brymbo Hall di Denbighshire, tidak jauh dari Bersham, tempat tungku dan pabrik lainnya dipasang. Setelah kematiannya dan kemunduran industrinya, pabrik-pabrik besi itu menganggur selama beberapa tahun hingga pada tahun 1842. Sekali lagi menjadi sebuah karya penting dan akhirnya menjadi Brymbo Steelworks, yang terus beroperasi hingga tahun 1990. Namun industri material Cast Iron dan pengolahan Baja di Inggris tertua itupun akhirnya bangkrut karena tidak mampu bersaing dengan indsutri sejenis asal India dan Cina.

KESIMPULAN

Di Metalextra, rencana kerja kami terlaksana karena kami mendengarkan, mengulas, dan menganalisis tantangan dari pelanggan kami. Spesialis kami akan memulai dengan menghabiskan waktu di lantai workshop Anda dan di laboratorium Anda. Kemudian, kami mencari solusi dan menemukan jawaban yang sesuai dengan kebutuhan anda.

Jika Anda berminat untuk membeli alat kerja presisi ataupun beragam alat aksesoris machining dan cutting tool dimensi metric lainnya silahkan hubungi kami melalui chat online yang ada di pojok kanan bawah website ini atau melalui email: moc.artxelatemobfsctd@selas Semoga bermanfaat. Wassalam!

---

Sumber:

Tim Kreatif Metalextra.com, Tulisan ini merupakan opini Pribadi di media milik sendiri.

britannica.com

broseley.org.uk

ironbridge.com