TI-2121: Proses Manufaktur

(1)

1

TI-2121: Proses Manufaktur

Dasar-dasar Pembentukan Logam

Laboratorium

Sistem

Produksi

www.

lspitb

.org

©

2003

TI2121 - Proses Manufaktur - Minggu 6

2

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

1. Hasil Pembelajaran

• Umum:

Memberikan mahasiswa pengetahuan yang

komprehensif tentang dasar-dasar proses pemesinan

dan mesin perkakas, proses forming dan molding,

metrology dan aplikasi terhadap kualitas produk dan

analisis system manufaktur.

• Khusus:

Memberikan pemahaman terhadap proses pembentukan

logam, serta perilaku logam saat pembentukan

(2)

3 Istilah

• Metal forming = pembentukan logam

• Plastic deformation = deformasi plastik

• Yield strength = kekuatan yield

• Sheet metal = plat logam

4 Pembentukan logam

• Mengubah bentuk suatu logam menggunakan

gaya yang melebihi kekuatan yield, sehingga

logam tersebut terdeformasi plastik

• Hasil/bentuk deformasi bergantung pada die

yang digunakan

• Gaya/tenaga yang digunakan

Tekan

Tarik

(3)

3

5 Klasifikasi Pembentukan Logam

• Bulk = area-to-volume ratio yang rendah

6 Operasi Deformasi Bulk

(4)

7 Operasi Plat Logam

(a) bending (b) drawing (c) shearing

8

(5)

5

9 Rolling (2)

• Ketebalan benda kerja berkurang dengan gaya tekan yang

diberikan oleh dua rol secara berlawanan

• Mesin rolling

Sering disebut rolling mills

Ukuran mesin sangat besar (massive)

Harga mesin mahal, sehingga cocok untuk proses produksi masal (jumlah banyak dan produk standar)

• Hot rolling

Proses rolling dilakukan pada temperatur tinggi

Keuntungan:

– bebas dari residual stress – Isotropic

Kerugian

– Toleransi rendah

– Karakteristik permukaan: oxide scale

• Cold rolling

Mengurangi ketebalan lebih lanjut dari hot rolling

Menguatkan logam, meningkatkan toleransi dan bebas oxide scale

10

(6)

11 Proses Rolling (1)

• Bahan mentah

Cast steel ingot yang baru mengalami solidifikasi

• Proses pemanasan

Ingot dimasukkan ke dalam tungku agar temperatur

ingot merata

Sering disebut proses soaking

Tungku yang digunakan disebut soaking pits

Temperatur rolling ±

1200°C

• Proses pengerolan

Pengerolan membentuk salah satu dari tiga bentuk

lanjutan: bloom, billets atau slab

Bentuk lanjutan di atas, dirol kembali hingga

membentuk produk akhir

12 Proses Rolling (2)

• Proses pengerolan

Bloom: memiliki penampang kotak dengan dimensi > 150x150mm

Billet: dirol dari bloom dan memiliki penampang kotak dengan panjang sisi > 40mm

Slab: dirol dari ingot atau bloom, memiliki penampang empat persegi panjang dengan dimensi lebar > 250mm dan ketebalan > 40mm

(7)

7

13 Konfigurasi Rolling Mills

(a)two-high (b)three-high (c) four-high (d) cluster mill (e) tandem rolling mill

14 Jenis Rolling Lainnya (1)

• Thread rolling

Cold rolling

Kecepatan produksi: 8 unit/detik

Keuntungan: material terbuang sedikit, ulir lebih kuat,

permukaan ulir lebih rata dan tahan terhadap kelelahan

(fatique)

(8)

15 Jenis Rolling Lainnya (2)

• Ring rolling

Hot rolling untuk ring berdiameter besar

Cold rolling untuk ring berdiameter kecil

Contoh produk: roda kereta api, ring pipa dll.

16 Jenis Rolling Lainnya (3)

• Roll piercing

Hot rolling

Untuk membentuk pipa berdinding tebal

Sering disebut: rotary tube piercing atau proses

Mannesmann

(9)

9

17 Forging

• Proses deformasi dengan memberikan tekanan

secara tiba-tiba atau bertahap pada material

menggunakan dua dies

• Untuk membuat komponen otomotif, aerospace

dll, dengan kekuatan yang tinggi

• Mis: crank shaft, gear, komponen turbin dll.

• Gaya tekan

Tiba-tiba: menggunakan mesin forging hammer

Bertahap: menggunakan mesin forging press

18 Jenis Operasi Forging

(a) open-die forging: die rata, aliran material tidak terkendali

(b) impression-die forging: die memilliki bentuk, aliran material terarah + flash (c) flashless forging: die tertutup, aliran material terarah - flash

(10)

19 Operasi Open-Die Forging

(a) fullering: mengurangi luas penampang dan meratakan logam,

bentuk die convex

(b) edging: mirip fullering, bentuk die concave

(c) cogging: mengurangi luas penampang hingga ukuran yang

dikendaki

20 Operasi Impression-Die Forging

(1) just prior to initial contact with raw workpiece

(2) partial compression

(11)

11

21 Operasi Flashless Forging

(1) just before initial contact with workpiece

(2)partial compression

(3) final punch and die closure

22

(12)

23 Terminologi dalam Forging

24 Proses Forging Lainnya (1)

• Upsetting & Heading

(1) wire stock is fed to the stop

(2) gripping dies close on the stock and the stop is retracted (3) punch moves forward

(13)

13

25 Proses Forging Lainnya (2)

• Upsetting & Heading (contoh)

(a) Heading a nail using open dies (b) Round head formed by punch (c & d) Heads formed by die

(e) Carriage bolt head formed by punch and die

26 Proses Forging Lainnya (3)

(14)

27 Proses Forging Lainnya (4)

• Swaging & Radial Forging (contoh)

(a) Reduction of solid stock (b) Tapering a tube

(c) swaging to form a groove on a tube (d) Pointing of a tube

(e) Swaging of neck on a gas cylinder

28 Proses Forging Lainnya (5)

(15)

15

29 Proses Forging Lainnya (6)

• Hubbing

30 Trimming

(16)

31 Extrusion

• Proses pembentukan dengan mendorong material untuk

mengalir melalui die terbuka

• Keuntungan

Produk dengan berbagai bentuk penampang dapat dibuat

Struktur granular dan kekuatan material baik

Toleransi produk baik

Material scrap sedikit

• Hot extrusion

Material: aluminum, copper, magnesion, zinc, tin

Gaya yang diperlukan berkurang, kecepatan ram tinggi

Perlu lubrikasi mis: glass

• Cold extrusion

Material: low carbon steel, stainless steel

Kekuatan meningkat (strain hardening), toleransi akurat,

32 Jenis Extrusion (1)

(17)

17

33 Jenis Extrusion (2)

• Indirect extrusion

34

(18)

35 Proses Extrusion Lainnya (1)

• Impact extrusion

(a) forward (b) backward (c) combination of forward and backward

36 Proses Extrusion Lainnya (2)

(19)

19

37 Cacat Pada Extrusion

(a) Centerburst; internal crack akibat dari tensile stress pada garis pusat benda. Penyebab: sudut die yang tajam, rasio extrusi yang rendah, impurities dari material

(b) Piping; terjadi pada direct extrusion. Nama lain: tailpipe, fishtailing (c) Surface cracking; akibat temperatur kerja yang tinggi, kecepatan extrusi

TI-2121: Proses Manufaktur

1