Bayangkan permukaan logam yang tidak lagi rentan terhadap retakan dan korosi, melainkan diperkuat seperti benteng yang tak tertembus. Transformasi ini dimungkinkan melalui shot peening, perawatan permukaan presisi yang menghidupkan kembali logam, memungkinkan mereka untuk bertahan bahkan di lingkungan yang paling keras.

Shot peening, juga dikenal sebagai shot blasting, adalah proses pengerjaan dingin yang secara signifikan meningkatkan sifat mekanik logam dan bahan komposit. Intinya, teknik ini melibatkan pemboman benda kerja dengan partikel sferis berkecepatan tinggi—biasanya terbuat dari logam, kaca, atau keramik—untuk menginduksi deformasi plastik pada permukaan. Hal ini menciptakan lapisan tegangan tekan yang bertindak seperti pelindung tak terlihat, secara efektif menekan permulaan dan perambatan retakan mikro sekaligus secara dramatis meningkatkan umur kelelahan dan ketahanan korosi.

• Umur Kelelahan yang Diperpanjang: Keuntungan paling menonjol dari shot peening adalah kemampuannya untuk secara dramatis meningkatkan umur kelelahan komponen logam. Dengan memperkenalkan tegangan tekan, ia menangkal efek merugikan dari tegangan tarik, menunda pembentukan retakan. Dalam beberapa kasus, komponen yang di-peening menunjukkan peningkatan umur kelelahan hingga 1.000%.
• Ketahanan Korosi Tegangan: Lapisan tekan tidak hanya melawan kelelahan tetapi juga memerangi retak korosi tegangan—fenomena destruktif yang disebabkan oleh kombinasi aksi tegangan tarik dan lingkungan korosif. Shot peening menghilangkan tegangan tarik permukaan, secara substansial mengurangi risiko ini.
• Mitigasi Cacat Permukaan: Proses ini dapat memperbaiki ketidaksempurnaan permukaan kecil seperti goresan dan retakan mikro melalui deformasi plastik, menumpulkan cacat ini dan meminimalkan dampaknya pada kinerja.
• Peningkatan Finishing Permukaan: Selain peningkatan mekanis, shot peening dapat memperbaiki tekstur permukaan logam. Dengan menyesuaikan ukuran media dan parameter proses, produsen dapat mencapai berbagai hasil akhir estetika. Dalam arsitektur, teknik ini sering kali menciptakan permukaan logam yang halus dan matte.

Keajaiban shot peening terletak pada penciptaan tegangan tekan. Ketika media berkecepatan tinggi mengenai permukaan, hal itu menyebabkan deformasi plastik lokal. Deformasi ini berusaha untuk memperluas material permukaan, tetapi logam di sekitarnya yang tidak terpengaruh membatasi ekspansi ini, menghasilkan tegangan tekan di permukaan. Untuk menjaga keseimbangan, tegangan tarik yang menyeimbangkan berkembang lebih dalam di dalam material. Namun, karena retakan biasanya berasal dari permukaan, lapisan tekan terbukti jauh lebih berharga dalam mencegah kegagalan.

Dua metrik utama mengatur efektivitas shot peening:

Diukur menggunakan strip uji standar, intensitas mencerminkan energi kinetik yang ditransfer selama peening. Intensitas yang lebih tinggi menciptakan tegangan tekan yang lebih besar, tetapi energi yang berlebihan dapat menyebabkan pengerjaan berlebihan yang merugikan. Skala Almen—dikembangkan oleh John Almen—mengkuantifikasi intensitas dengan mengukur kelengkungan strip logam tipis setelah peening. Ketika strip berubah bentuk sebesar 10%, menggandakan waktu paparan harus menghasilkan deformasi 10% lainnya jika konsistensi proses dipertahankan.

Persentase ini menunjukkan seberapa teliti permukaan telah terkena dampak. Sementara cakupan 100% berarti setiap area telah terkena setidaknya sekali, beberapa lintasan memastikan distribusi tegangan yang seragam. Menariknya, pada cakupan 150%, sekitar 52% titik permukaan mengalami lima atau lebih dampak, meningkat menjadi 84% pada cakupan 200%. Mencapai cakupan optimal tergantung pada geometri media, kekerasan material, dan waktu paparan—media yang lebih lunak pada material yang lebih keras membutuhkan pemrosesan yang lebih lama.

Shot peening melibatkan tiga tahap utama:

1. Persiapan Permukaan: Pembersihan menghilangkan kontaminan seperti oli dan karat, memastikan kontak media yang tepat.
2. Peening: Sistem otomatis mendorong media melalui udara terkompresi (pneumatik) atau gaya sentrifugal (ledakan roda), secara tepat mengontrol intensitas, cakupan, dan durasi.
3. Pasca-Perawatan: Proses tambahan seperti pembersihan, pasivasi, atau pelapisan dapat mengikuti untuk meningkatkan ketahanan korosi atau penampilan.

Teknik yang muncul seperti peening ultrasonik, peening jet air, dan peening laser menawarkan presisi superior untuk aplikasi khusus.

• Shot Baja Cor: Pilihan paling umum, menawarkan kekerasan dan daya tahan tinggi untuk aplikasi umum.
• Butiran Kaca: Media yang lebih lunak untuk permukaan halus yang membutuhkan hasil akhir yang halus.
• Butiran Keramik: Ketahanan aus dan korosi yang luar biasa untuk kondisi ekstrem.
• Shot Kawat Potong: Partikel baja ekonomis yang awalnya efektif tetapi sering dikondisikan untuk menghilangkan tepi tajam.

• Dirgantara: Meningkatkan umur kelelahan bilah turbin, roda pendaratan, dan komponen penting keselamatan lainnya—terkadang mencapai peningkatan umur sepuluh kali lipat.
• Otomotif: Memperkuat poros engkol mesin, batang penghubung, dan roda gigi transmisi untuk meningkatkan keandalan.
• Manufaktur: Memperpanjang masa pakai pegas, bantalan, dan alat potong.
• Konstruksi: Meningkatkan ketahanan korosi dan estetika fasad logam dan jembatan.

• Manufaktur Pegas: Kritis untuk komponen siklus tinggi seperti pegas katup, di mana tuntutan kinerja terkadang mendorong material melampaui batas standar—pegas balap ekstrem mungkin hanya bertahan dua lintasan seperempat mil sebelum memerlukan penggantian.
• Pemrosesan Strip Baja: Peening bertingkat dari tengah ke tepi di bawah tekanan terkontrol (hingga 90 psi untuk beberapa baja tahan karat) menciptakan lapisan tekan yang melawan retakan pada material strip.
• Pelapisan Peen: Proses hibrida seperti "pelapisan shot peen" NASA menyematkan lapisan—dari pelumas padat hingga biokeramik—dengan menggabungkan peening dengan deposisi bubuk. Teknik yang muncul seperti Temperature-Modulated Collision-Mediated Coating (TM-CMC) bahkan memungkinkan aplikasi polimer dan antibiotik.

Difraksi sinar-X dan pemetaan profil kekerasan distribusi tegangan bawah permukaan, mengungkapkan bagaimana faktor-faktor seperti geometri bagian, sifat material, dan parameter peening memengaruhi hasil. Pengembangan proses yang tepat mencegah penurunan tegangan permukaan yang dapat membahayakan kinerja—terkadang memerlukan perawatan multi-tahap untuk mengoptimalkan gradien tegangan.

Pada akhirnya, kemampuan shot peening untuk memberikan tegangan tekan yang bermanfaat melalui transfer energi kinetik terkontrol membuatnya sangat diperlukan untuk meningkatkan kinerja komponen logam di berbagai industri.