BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Proses Pembentukan Logam
2.2.2 Proses Pengerjaan Dingin
Proses pengerjaan dingin didefinisikan sebagai proses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperatur di bawah temperatur rekristalisasi. Dalam praktek memang pada umumnya pangerjaan dingin dilakukan pada temperatur kamar, atau dengan lain perkataan tanpa pemanasan benda kerja.
Agar lebih singkat, untuk selanjutnya daerah temperatur di bawah temperatur rekristalisasi disebut saja sebagai daerah temperatur rendah. Pada kondisi ini pada logam yang diderformasi terjadi peristiwa pengerasan regangan. Logam akan bersifat makin keras dan makin kuat tetapi makin getas bila mengalami deformasi. Hal ini menyebabkan relatif kecil deformasi yang dapat diberikan pada proses pengerjaan dingin. Bila dipaksakan adanya suatu perubahan bentuk yang besar, maka benda kerja akan retak akibat sifat getasnya.
Meskipun demikian, proses pengerjaan dingin tetap menempati kedudukan yang khas, dalam rangkaian proses pengerjaan. Langkah deformasi yang awal biasanya adalah pada temperatur tinggi, misalnya proses pengerolan panas. Billet ataupun slab di rol panas menjadi bentuk yang lebih tipis, misalnya pelat. Pada
tahapan tersebut deformasi yang dapat diberikan adalah relatif besar. Namun proses pengerolan panas ini tidak dapat dilanjutkan pada pelat yang relatif lebih tipis. Memang mungkin saja suatu gulungan pelat dipanaskan terlebih dahulu pada tungku sampai temperaturnya melewati temperatur rekristalisasi. Akan tetapi bila pelat tersebut dirol, maka temperaturnya akan cepat turun sampai di bawah temperatur rekristalisasi. Hal ini disebabkan oleh besarnya panas yang berpindah dari pelat ke sekitarnya. Pelat yang tipis akan lebih cepat mengalami penurunan temperatur dari pada pelat yang tebal.
Dari uraian tersebut jelaslah bahwa proses deformasi yang dapat dilakukan pada benda kerja yang luas permukaan spesifiknya besar hanyalah proses pengerjaan dingin. Beberapa contohnya adalah proses pembuatan pelat tipis dengan pengerolan dingin, proses pembuatan kawat dengan proses panarikan (wire drawing), serta seluruh proses pembentukan terhadap pelat (sheet metal forming).
Keunggulan proses pengerjaan dingin adalah kondisi permukaan benda kerja yang lebih baik dari pada yang diproses dengan pengerjaan panas. Hal ini disebabkan oleh tidak adanya proses pemanasan yang dapat menimbulkan kerak pada permukaan.
Keunggulan lainnya ialah kekerasan dan kekuatan logam sebagai akibat pengerjaan dingin. Namun hal ini diikuti pula oleh suatu kerugian, yaitu makin getasnya logam yang dideformasi dingin.
Sifat-sifat logam dapat diubah dengan proses perlakuan panas (heat treatment). Perubahan sifat menjadi keras dan getas akibat deformasi dapat dilunakan dan diuletkan kembali dengan proses anil (annealing).
Ditinjau dari segi proses pembuatan (manufacturing), proses pengerjaan dingin mempunyai sejumlah kelebihan yang jelas sehingga bebagai Jenis proses pengerjaan dingin menjadi sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Apabila dibandingkan dengan proses pengerjaan panas maka proses pengerjaan dingin mempunyai beberapa keuntungan, yaitu:
Tidak perlu pemanasan
Permukaan akhir lebih baik
Pengaturan dimensi lebih bisa terkendali, sehingga walaupun ada sangat sedikit sekali proses pemesinan lanjut
Produk yang dihasilkan mempunyai reproducibility (mampu diproduksi kembali dengan kualitas yang sama) interchangeability (mampu tukar) yang lebih baik
Kekuatan, kekuatan lelah (fatigue strength) dan ketahanan ausnya lebih baik
Sifat-sifat terarah (directional properties) dapat dimunculkan
Masalah kontaminasi dapat dikurangi
Adapun kerugiannya adalah
Diperlukan gaya yang besar untuk melakukan deformasi
Perlu peralatan yang berat dan berdaya besar
Produk menjadi kurang ulet
Logam harus bersih dan bebas kerak
Terjadi pengeras regangan (strain hardening) sehingga perlu proses pelunakan antara proses bila digunakan proses deformasi
Rusaknya directional properties
Timbulnya tegangan sisa
Dari fakta-fakta di atas seperti yang telah dipaparkan di atas. Terlihat bahwa proses pengerjaan dingin khusus cocok untuk produksi dalam jumlah yang banyak, dimana kuantitas produk dapat mengimbangi ongkos peralatan yang mahal.
Cocok tidaknya logam diproses pembentukan dingin ditentukan olah sifat-sifat tariknya yang mana hal ini langsung berkaitan dengan struktur metalurginya. Dengan penjelasan yang sama maka proses pengerjaan dingin akan mengubah sifat material pada produk yang dihasilkan. Defomasi plastis pada suatu logam hanya dapat terjadi jika batas elastis logam dilewati.
Proses pembentukan logam (metal forming) pada temperatur ruang biasa disebut dengan pengerjaan dingin (cold working). Pada pengerjaan dingin proses deformasi akan mengakibatkan peningkatan kekuatan atau kekerasan logam. Peningkatan kekuatan atau kekerasan yang terjadi, akan tergantung pada seberapa besar deformasi atau regangan yang diterima oleh benda kerja. Bertambahnya kekerasan atau kekuatan suatu logam akibat regangan atau pengerjaan dingin (cold working) disebut pengerasan regangan atau pengerasan kerja (work hardening). Dengan bertambahnya regangan, maka tegangan yang diperlukan untuk proses deformasi selanjutnya akan menjadi lebih besar.
Pengerolan merupakan proses pembentukan material untuk mengurangi ketebalan suatu material dengan cara memberikan gaya dengan bantuan roll. Umumnya material yang dilakukan dengan proses pengerolan adalah berupa plat
datar dan lembaran. Jenis-jenis dalam pengerolan berdasarkan temperatur yang bekerja yaitu
1. Pengerolan Panas
Pengerolan panas adalah suatu proses pengerolan yang dilakukan di atas temperatur rekristalisasi. Keuntungannya adalah gaya yang dibutuhkan untuk mendeformasi material jauh lebih kecil, sehingga untuk mencapai reduksi yang besar dapat dilakukan hanya dengan beberapa tahap.
2. Pengerolan Dingin
Pengerolan dingin adalah suatu proses pengerolan yang dilakukan di bawah temperatur rekristalisasi. Pengerolan ini dipergunakan untuk menghasilkan produk yang memiliki kualitas permukaan akhir yang baik. Pengerasan regangan yang diperoleh dari reduksi dingin dapat meningkatkan kekuatan.
Material yang diproses dengan pengerolan pada suhu di bawah suhu dikatakan telah mengalami pengerjaan dingin. Material pada umumnya mengalami pengerjaan dingin pada temperatur kamar, meskipun perlakuan tersebut mengakibatkan kenaikan suhu. Pengerolan dingin dapat mengakibatkan distorsi pada butir dan meningkatkan kekuatan dan kekerasan, memperbaiki kemampuan pemesinan, meningkatkan ketelitian dimensi serta menghaluskan permukaan logam. Sewaktu material mengalami pengerolan dingin terjadi perubahan yang mencolok pada struktur butir seperti perpecahan butir dan pergeseran atom-atom.
Untuk pengerolan dingin diperlukan tekanan yang lebih besar dari pada pengerolan panas. Material mengalami deformasi tetap bila tegangan melebihi
batas elastis. Karena tidak mungkin terjadi rekristalisasi selama pengerolan dingin, tidak terjadi pemulihan dari butir yang mengalami perpecahan.
Untuk pengerolan dingin memerlukan mesin roling dengan kemampuan roll untuk gaya yang sangat besar. Karena roling dilakukan tanpa pelunakan terlebih dahulu. Bisa kita bayangkan baja sekeras itu diroling (dipress) sampai deformasi yang diinginkan. Apabila mesin roling tidak mampu dengan beban itu maka mesin akan kelebihan muatan dan kemungkinan mesin akan rusak.