Sejarah Modern Tali Kawat Baja (Wire Rope)

Oleh : Donald Sayenga

Jauh sebelum saat ini ( antara tahun 1600-1700an) hampir sebagian besar terobosan teknis dalam bidang wire rope telah ditemukan di Eropa. Hal ini diikuti oleh periode 40 tahun yang luar biasa antara 1849-1889, saat kebanyakan bentuk dasar dari wire rope yang masih digunakan sampai saat ini di seluruh dunia dirancang di Amerika Serikat.

Permulaan Tali Kawat (wire rope) di Jerman dan Inggris

Wire rope yang pertama digunakan dalam era modern, digunakan dalam poros vertical sebagai kabel pengangkat di sebuah tambang perak di gunung Harz Jerman pada tahun 1834 sampai 1854, masih berupa penemuan berteknologi sederhana. Tiga potong kawat besi tempa, semua dalam ukuran yang sama, dipilin satu sama lain menggunakan tangan, membentuk sebuah jalinan. Berikutnya, tiga atau empat jalinan yang sama dipilin kembali dengan cara yang sama untuk membuat tali. Proses ini serupa dengan tehnik pembuatan tali rami di masa prasejarah.

Wire rope buatan tangan ini, yang kemudian dikenal sebagai Tali Albert (dinamai sesuai nama William Albert, pekerja Tambang Harz yang menemukannya pertama kali), tidak terlalu fleksibel karena kawat-kawatnya berukuran relatif besar dan kaku. Tapi wire rope tersebut telah mampu memberikan manfaat yang lebih baik dibanding rantai ataupun tali rami, pada penggunaan kerekan, drum, ataupun roda yang besar. Rantai cenderung patah tanpa tanda-tanda sebelumnya, dan tali rami mudah membusuk pada keadaan lembab. Sayangnya, proses pembuatan tali Albert yang tidak praktis dan memakan waktu menjadi penyebab kurangnya uji coba pada pemakaian atau aplikasi lain dari tali ini. Beberapa versi dari tali ini telah diuji, tapi tidak satupun yang memiliki inti dalam yang bisa mendukung jalinan diluarnya. Percobaan pertama dilakukan pada tahun 1834, lalu terabaikan sampai setelah tahun 1850an.

Disaat Jerman berhasil mengembangkan pemakaian wire rope di tambang Harz, seorang penemu yang berasal dari kota London, Andrew Smith, bereksperimen dengan berbagai cara untuk mengaplikasikan wire rope pada pemakaian di kapal. Dia memproduksi beberapa macam wire rope untuk tujuan tersebut, menggunakan teknik alur tali seperti yang ada di industri pemintalan tali rami. Pada tahun 1840, sebuah sistem transit cepat baru, yang dikenal sebagai Blackwall Railroad, dibuka untuk bisnis di London. Smith lantas mengganti wire ropenya dengan rami untuk digunakan di sistem baru tersebut.

Sementara itu, orang Inggris lain bernama Robert Newall, mempelajari tentang Tali Albert. Dia mulai merancang sebuah cara untuk membuat wire rope ini di pabrik dengan menggunakan mesin, dan bukan dengan tangan lagi. Wire ropenya diuji coba dengan sukses di Blackwall Railroad, tetapi Smith menentang Newall dalam perang hak paten di pertengahan 1840an, dimana akhirnya Newall yang menang. Perusahaan yang didirikan oleh Smith dan Newall akhirnya bergabung, dan masih tetap beroperasi sampai saat ini.

Tidak lama kemudian Smith meninggalkan Inggris untuk pergi ke California, Amerika, dalam perburuan Emas. Wire rope gaya Newall, yang terdiri dari enam jalin yang masing-masing mengandung inti fiber/serat, dan melilit inti pusat fiber/seratnya, segera saja mendominasi pasar Inggris. Pada dasarnya, kontribusi terbesar Inggris pada industri wire rope ini adalah ide pembuatan jalinan dengan memakai mesin yang disebut “Strander.”

Tali Kawat (wire rope) dan Jalur Kereta di Amerika

Kabar tentang percobaan Jerman dan Inggris menyebar dengan cepat ke Amerika Serikat. Sebelum munculnya lokomotif uap bertekanan tinggi, jalur kereta api pertama mengatasi masalah elevasi yang lebih tinggi dengan menggunakan kombinasi kerekan tali rami dan memanfaatkan gravitasi, dioperasikan seperti system pengangkatan ski modern.

Di Pennsylvania, sistem transportasi antar negara bagian yang dikenal sebagai Allegheny Portage RR sepakat untuk menguji wire rope buatan tangan di tahun 1842 sebagai pengganti tali rami yang mudah membusuk setelah penggunaan lebih dari satu tahun. Uji coba tersebut berhasil, sehingga Portage kemudian beralih pada wire rope.Wire rope baru tersebut menarik perhatian Morris Transportation System di New Jersey, dan sejumlah perusahaan transportasi tambang batubara lain termasuk Delaware & Hudson Co. di New York dan Lehigh Co. di Pennsylvania. Wire rope ini dibuat oleh seorang surveyor bernama John Roebling. Meski dia membuat wire rope tersebut dengan menggunakan tangan, seperti Tali Albert, tetapi dia juga mengadopsi sistem enam jalinan dengan inti di tengahnya yang di temukan oleh Smith dan Newall. Hanya saja untuk inti wire rope yang dibuatnya dia juga menggunakan kawat dan bukannya tali, yang ukurannya persis sama. Masing-masing berjumlah 19 kawat.

Roebling segera menyadari kalau proses menjalin 19 kawat bersamaan ternyata menciptakan bentuk heksagonal dan bukannya lingkaran. Diapun melakukan beberapa eksperimen dengan menggunakan mesin untuk membuat jalinan yang lebih bundar. Sementara itu salah satu pelanggannya , Lehigh Co. bergerak lebih cepat dengan membuat pabrik wire ropenya sendiri di tahun 1848. Pabrik ini masih beroperasi bersamaan dengan Wilkes-Barre, Pa. dan Roebling yang akhirnya berhenti sebagai surveyor, berkonsentrasi pada pembuatan wire rope dengan membuat pabrik yang besar di Trenton, N,J pada tahun 1849.

Konstruksi Tiga Ukuran Roebling

Pada saat pabriknya mulai beroperasi di Trenton, Roebling mencapai kemajuan pertama dalam teori pembuatan wire rope di Amerika. Menyadari kalau penyimpangan bentuk enam jalinan wire rope bisa disiasati dengan mengkombinasikan kawat dengan diameter berbeda di setiap jalinannya, dia merancang konstruksi tiga ukuran (sekarang disebut sebagai Warrington Construction). Dimulai dengan membuat 7 jalinan kawat yang terdiri dari 1 ukuran yang sama, Roebling menambahkan lapisan luar yang berisi 12 kawat dengan 2 alternatif ukuran berbeda.

Setelah berbagai tes, wire rope tiga-ukuran Roebling bisa memberikan pelayanan yang lebih baik pada beberapa penggunaan. Meski ide awalnya hanyalah mendapatkan bentuk yang lebih bundar, jalinan yang baru ternyata memberikan efek yang lebih signifikan. Karena berkurangnya celah antara jalinan itu sendiri, memungkinkan jalinan dibuat dengan prinsip yang dikenal sebagai “putaran yang sama/equal lay” yang menciptakan dukungan yang lebih baik pada kawat tanpa menimbulkan gesekan internal. Pentingnya putaran yang sama/equal lay ini semula tidak terlalu jelas sampai diperkenalkannya Strander /penjalin modern berkecepatan tinggi di tahun 1850an.

Sayangnya, dalam sebuah kecelakaan dengan mesin yang diciptakannya, lengan dan bahu Roebling hancur di tahun 1849. Dan perlu beberapa tahun sampai ia kembali pulih. Selama perode ini, dia mengalihkan perhatiannya pada kontruksi kabel jembatan bersuspensi, yang membuat namanya terkenal sampai sekarang. Perubahan fokus ini membuatnya berhenti mengeksplorasi lebih lanjut tentang kawat tiga –ukurannya. Dan sewaktu kontruksi tersebut akhirnya diperkenalkan dengan nama Warrington, banyak orang mengira kalau kalau kontruksi tersebut adalah penemuan orang Inggris. Roebling tidak pernah mematenkan pencapaiannya tersebut, jadi sejarah penemuannya itu tetap kabur.

Sementara itu, selama pemulihan Roebling, tehnik pembuatan wire rope versi Inggris diperkenalkan di California. Penemunya, Andrew Smith, telah kembali ke Inggris pada tahun 1853, tapi anaknya, Andrew H Smith tetap tinggal di California untuk mencari peruntungannya di tambang emas. Setelah masa yang sulit selama beberapa tahun, dia pindah ke San Francisco, mengganti namanya menjadi A.S Hallidie, dan meluncurkan bisnis wire rope di tahun 1857. Hallidie mengabdikan dirinya untuk perbaikan konsep kawat trem untuk tambang emas dan perak di California dan Nevada.

Jalur trem untuk pertambangan karya Hallidie sukses di tahun 1860an. Dia juga membuat jembatan-jembatan berkabel suspensi dalam jumlah besar, dan merancang jalinan berputaran sama/equal lay versinya sendiri. Dalam beberapa hal, metode Hallidie lebih baik ketimbang metode tiga ukuran Roebling, kecuali pada bagian biaya dan pembuatannya yang lebih sulit. Mengesampingkan semua hal ini, Hallidie lebih dikenal baik dalam mengadaptasi kabel jalur trem pertambangannya ke sistem jalan raya di San Francisco di tahun 1872, dan terciptanya sistem mobil berkabel yang terkenal.

Hak Paten Thomas Seale

Sistem mobil berkabel Hallidie di jalan Clay segera berhasil sebagai sebuah sistem transportasi. Tak lama, para pesaing segera ikut bergabung di bisnis yang sama di jalan lain di sekitar situ. Mobil kabel berbeda dengan trem, karena tali yang digunakan lebih terbebani oleh kondisi pemakaian yang lebih berat. “Starting dan stopping” yang konstan pada mobil kabel dengan “sliding grip”(cengkraman geser) , dipadukan dengan roda belok mengharuskan kabel bawah tanah menyesuaikan diri dengan permukaan jalan, menyebabkan wire rope cepat rusak. San Francisco, segera saja menjadi pasar wire rope terbesar dunia.

Salah satu pesaing terbesar Hallidie adalah Leland Stanford yang kaya raya. Dia telah ikut terlibat dalam berbagai proyek jalan kereta api antar benua yang sangat sukses. Stanford berniat membuat jalur mobil berkabelnya, California Street, menjadi yang terbaik di kota itu. Untuk mewujudkannya, dia menyewa seorang kontraktor bernama Thomas Seale untuk menjadi kepala pengawasnya. Terlahir di Irlandia, Thomas Seale telah datang bersama saudaranya ke California untuk perburuan emas, dimana mereka meraih kekayaan dengan memperbagus jalan dekat perairan San Francisco. Kakak beradik Seale memiliki pertanian yang cukup besar yang berdekatan dengan pertanian milik Stanford di Palo Alto.

Kontruksi tali tiga ukuran Roebling tidak cocok untuk pemakaian di mobil berkabel, karena kabel kecil di lapisan luar akan cepat menjadi aus, rusak, dan kusut di dalam tabung bawah tanah. Penemu Inggris bereksperimen dengan bentuk elips dan segitiga untuk mengatasi masalah ini. Wire rope yang kemudian disebut kawat ceper

atau Flattened strands, menunjukkan kemajuan sewaktu diuji, tetapi terlalu mahal untuk diproduksi. Pada akhirnya, besarnya permintaan untuk wire rope ini di San Francisco menstimulasi intensnya persaingan antara Roebling dengan Hallidie, dan membuat harga turun.

Permintaan mobil kabel semakin tersebar ke seluruh Amerika, karena kota-kota lain sudah mulai menerapkan sistem mobil kabel di tahun 1870 dan 1880an. Ketiga penghasil wire rope yang ada sudah tidak lagi mampu menampung semua permintaan, yang membuat banyak perusahaan lain ikut terjun ke bisnis pembuatan wire rope. Di San Francisco, masalah waktu pemakaian wire rope yang pendek , di tanggulangi oleh Thomas Seale, dimana solusi yang ditawarkannya menjadi jawaban atas masalah keausan bagian luar kawat, dikombinasikan dengan roda/sheave berdiameter kecil yang memilliki lengkungan balik ganda.

Hak paten Seale ( April 1885) didasarkan pada susunan ulang ketiga ukuran kawat yang seluruh polanya berbeda, sehingga kawat terbesar berada bersisian dibagian luar jalinan. Tujuannya adalah untuk mendapatkan ketahanan yang lebih terhadap gesekan tanpa kehilangan fleksibiltasnya. Yang lebih penting, hak paten dijabarkan, untuk pertama kalinya, atas dasar konsep jalinan dengan putaran yang sama/equal lay, yang merupakan pendekatan dengan konsep tiga ukurannya Roebling, tapi belum dijelaskan sebagai solusi atas masalah goresan-goresan pada kawat internal.

Catatan Seale telah menghilang dan rincian rancangan kontruksinya yang terkenal tidak pernah diketahui.

Hak Paten Kawat Filler James Stone

Kebanyakan perusahaan produsen wire rope, termasuk Roebling, mengadopsi prinsip-prinsip Seale, meskipun sangat jelas tipe jalinan Seale yang jauh lebih tahan gesekan memiliki kecenderungan kurang fleksibel dan juga tidak terlalu tahan tekukan. Analisa lebih lanjut diberikan oleh James B. Stone , yang merupakan pengawas pada perusahaan Washburn & Moen di Worchester, Mass. Di sekitar tahun 1880an. (Washburn &Moen kemudian lebih dikenal sebagai American Steel & Wire, dan setelah tahun 1900an telah menjadi salah satu konglomerat penting yang kemudian dikenal sebagai United State Steel.)

Stone telah menemukan alat Stranding (penjalinan) yang berkecepatan tinggi untuk pabrik wire rope. Dia juga telah mempelajari beberapa sistem mobil berkabel dengan lebih rinci, dan berkesimpulan kalau empat ukuran berbeda dari kawat, bukan tiga, dibutuhkan untuk menciptakan faktor pengisi yang sempurna untuk kepadatan jalinan (strand). Kawat terkecil, dikenal sebagai filler wire (kawat pengisi), dimasukkan ke dalam wire rope sebagai bantalan/pencegah gesekan.

Setelah bermain dengan konsep tersebut, Stone menyadari bahwa enam filler (pengisi) menjadi kunci untuk membuat bentuk bundar (lingkaran), putaran jalinan yang sama pada kecepatan tinggi dari 19 kawat yang hampir sama ukurannya. Hak paten James Stone (3 Desember 1889) mendeskripsikan apa yang kemudian dikenal sebagai konstruksi 6x25 FI.

Perkembangan yang berarti dari kontruksi wire rope Amerika tidak dapat diremehkan. Saat ini, kontruksi 6x25 FI milik James Stone adalah kontruksi yang paling banyak digunakan dalam pemakaian yang luas/umum. Konstruksi Thomas Seale yang juga sudah dipatenkan , juga banyak digunakan, terutama dalam penggunaan yang banyak timbul gesekan atau pengikisan yang berat. Dan konstruksi tiga ukuran “Warrington” nya John Roebling populer untuk wire rope berdiameter kecil dimana kawat pengisi (filler wire) tidak dapat diaplikasikan.

Saat mobil berkabel Hallidie digantikan oleh mobil dengan rel bertenaga listrik, diapun tersingkir dari bisnis yang kini dikuasai oleh General Motors dan Ford, kecuali di kota asalnya, San Francisco. Saat ini, terkadang para pengendara yang terjebak macet di jalan mempertanyakan kebijakan penghilangan mobil berkabel, tapi inovasi dalam prinsip konstruksi wire rope yang diambil dari eksperimen transportasi di Amerika Serikat telah memberikan banyak manfaat bagi penggunanya dimana-mana.

Diambil dari www.saminfo.com/wirerope4.htm

Demikian tulisan ini saya ambil untuk  bisa dipelajari teman - teman. Buat Bung Donald saya ucapkan terima kasih atas ilmunya sehingga kami para operator crane  bisa nertambah pengetahuan