1. Pendahuluan Pembentukan Logam
Pembentukan logam
adalah
proses untuk mengubah benda kerja (work piece) dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis dan menjadi bentuk yang diinginkan.
Contoh: rolling, forging, extrusion, wire drawing, tube drawing, cupping dll.
Tujuan Utama Pembentukan Logam:
mengubah bentuk benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan, memperbaiki sifat benda kerja dengan cara memperbaiki struktur mikro, kekuatan mekanik dll.
Posisi Pembentukan Logam terhadap proses produksi lainnya:
1. Pengecoran (casting)
logam cair tuang ke cetakan isi ruang cetak coran dan sisa coran (saluran masuk dll.)
2. Pembentukan (forming)
benda kerja (dipanaskan/tidak) dibentuk dg gaya luar terdeformasi plastik produk (tanpa geram, chipless)
3. Pemesinan (machining)
Posisi Pembentukan Logam terhadap proses produksi lainnya (lanjt.):
4. Pengelasan (welding)
benda kerja + benda kerja +…. dilas sambungan las produk
5. Perlakuan panas (heat treatment)
benda kerja (work piece) heat treatment (quenching dll) produk (tidak terbentuk, bentuk tidak berubah)
6. Perlakuan permukaan (surface treatment)
benda kerja perlakuan permukaan (carburizing, shot peening dll.) produk (tidak berubah bentuk).
Pembentukan Logam dikaji dalam tiga bidang:
1. Bidang teknologi proses : geometri, kondisi dan prosesnya.
2. Bidang mekanika : memperkirakan gaya, daya serta energi yang pembentukan.
2. Klasifikasi Proses Pembentukan Logam
Pengklasifikasian bertujuan untuk mempermudah analisa dan pengkajian proses pembentukan logam pada berbagai aspek misalnya dalam segi temperatur pengerjaan, gaya pembentukan, maupun tahapan produk serta bentuk benda kerjanya.
Pengklasifikasian dapat berdasarkan:
1. Temperatur pengerjaannya (di atas atau di bawah suhu rekristalisasi) 2. Bentuk benda kerjanya
3. Tahapan produk
2.1 Klasifikasi berdasarkan Temperatur Pengerjaan
a. Proses pengerjaan
panas
(
hot
-working process
)
Proses pengerjaan dengan temperatur benda kerja di atas suhu
rekristalisasi (
T
R≈
0.4
∼
0.5
T
cair).
T
cair= suhu cair (Kelvin)
T
Rbaja karbon=
±
537
°
C ,
T
Raluminium=
±
250
°
C (Kelvin=
°
C
+273)
b. Proses pengerjaan
dingin
(
cold
-working process
)
Proses pengerjaan dengan temperatur benda kerja di bawah
2.1.1 Proses Pengerjaan Panas
(
Hot-working process, HWP
)
Karakteristik:
- Perlu energi pembentukan < energi pada proses pengerjaan dingin. (logam melunak pada suhu tinggi)
- Butuh peralatan tidak terlalu berat seperti pada proses pengerjaan dingin
- Pembentukan dengan deformasi plastik yang besar tanpa menimbulkan retak dan strain hardening (pengerasan dengan regangan)
- Digunakan pada proses-proses pembentukan primer misalnya slabs plates, blooms rails, billets bars
- Memperhalus dan memperbaiki struktur butir logam akibat adanya pemanasan.
HWP
- Memperhalus dan memperbaiki struktur butir logam akibat adanya pemanasan. - Dapat menghasilkan berbagai macam bentuk dengan mudah
Macam-macam
HWP
yang umum digunakan:
1. Pengerolan panas (
Hot Rolling
)
Prinsipnya: melewatkan logam panas di antara roll yang berputar berlawanan dengan lebar celah <
4-high rolling
logam panas logam panas
Cluster rolling
2. Penempaan panas (
Hot Forging
)
Pembentukan logam dengan menggunakan gaya tekan terlokalisir yang
Contoh lain rolling:
HWP
Pembentukan logam dengan menggunakan gaya tekan terlokalisir yang dihasilkan secara manual atau dengan mesin.
a.
Drop Forging
(penempaan jatuh)
Logam panas dibentuk oleh sepasang cetakan tertutup. Cetakan bawah berada di landasan hammer (anvil) sedangkan cetakan atas sebagai pemukul yang menempa benda kerja hingga menjadi produk.
mampu menghasilkan produk dengan toleransi dimensi yang baik.
b.
Upset Forging
(Tempa Lantak)
Proses ini membentuk logam dengan menempa benda kerja ke arah
memanjang (arah longitudinal)
untuk logam diameter hingga ±10 inch
F
Benda kerja
c.
Roll Forging
(Penempaan dengan Rol)
F
HWP
Proses ini digunakan untuk membentuk penampang logam batangan menjadi lebih panjang atau berkurang diameter atau ketebalannya. contoh: tuas(pengungkit), gandar, leaf spring (pegas daun)
d.
Swaging
(penempaan=sistem palu)
logam panas ditempa sementara bagian yang lainnya ditahan.
biasanya digunakan untuk mengurangi diameter tabung atau batang.
3.
Pipe Welding
(pengelasan pipa)
proses pembentukan pipa dari skelp rolling dan welding pipa
HWP
proses pembentukan pipa dari skelp rolling dan welding pipa (a) Butt-Welded Pipe : untuk pipa diameter 1/8 ~ 3 inch (76mm)
(b)
Lap-Welded Pipe
(Pipa Terlas Tindih)
Untuk produk pipa berdiameter besar mulai 2 ~ 16 inch
4.
Piercing
(menusuk tembus)
proses pembuatan tabung tebal tanpa sambungan.
HWP
proses pembuatan tabung tebal tanpa sambungan.
5.
Hot Drawing
(penarikan panas)
proses untuk membentuk bagian-bagian yang relatif tebal dengan membentuk silinder. Seperti bentuk cupping berikut :
HWP
6.
Extrusion
(penekanan)
logam didorong melalui suatu cetakan yang menentukan bentuk akhir dari produk.
logam yang biasa diekstrusi: timah, brass, bronze, tembaga, Al paduan, Mg paduan (karena tegangan luluh dan suhu ekstrusi rendah).
Macam-macam ekstrusi:
HWP
6.
Hot Spinning
(pemutaran panas)
pembentukan logam yang berawal dari piringan datar yang diputar kemudian ditekan secara terkontrol pada satu sisi sesuai bentuk cetakannya(die) hingga dihasilkan produk yang diinginkan.
beberapa proses digunakan untuk membuat bejana tekan, kepala tangki dari suatu plat tebal.
2.1.2 Proses Pengerjaan Dingin
(
Cold-working process, CWP
)
Proses pembentukan logam yang dilakukan di daerah suhu di bawah temperatur rekristalisasi (temperatur ruang atau tanpa pemanasan).
CWP
Pada proses ini terjadi peristiwa pengerasan regangan (strain hardening) dimana logam terdeformasi plastis sehingga logam menjadi makin kuat, keras namun makin getas (brittle).
Deformasi yang diijinkan terjadi adalah relatif kecil agar tidak terjadi retak karena sifat getas logam akibat pengerasan regangan.
karena sifat getas logam akibat pengerasan regangan.
Keuntungan
Kondisi permukaan produk lebih baik karena tidak ada kerak/sisik akibat oksidasi saat pemanasan seperti pada proses pengerjaan panas.
Naiknya kekerasan dan kekuatan logam. Tanpa pemanasan.
Kekurangan
Perlu gaya yang lebih besar daripada proses HWP untuk membuat benda kerja mengalami deformasi plastis.
Perlu peralatan yang lebih kuat.
Sebelum proses, permukaan harus bersih dari terak.
Benda kerja (work piece) makin getas akibat pengerasan regangan (penanggulangan dengan annealing/perlakuan pemanasan)
Adanya tegangan sisa (residual stress).
Macam-macam
CWP
yang umum digunakan:
CWP
1.
Cold Rolling
(pengerolan dingin)
Prosesnya sama dengan hot rolling namun tanpa pemanasan dan hasilnya lebih akurat ukuran dimensinya.
2.
Cold Swaging
(pemukulan dingin)
Proses ini biasanya menggunakan mesin swaging rotary
3.
Cold Forging
(penempaan dingin)
CWP
Contoh mesin swaging standar:
(Sumber: ASM Handbook : Bulk
Metal Forming)
3.
Cold Forging
(penempaan dingin)
CWP
4.
Cold Extrusion
(penekanan dingin)
Biasa disebut impact extrusion dengan produk antara lain poros dan rotor untuk kompresor pendingin, baut dll.
5.
Bending
(pembengkokan)
5.
Bending
(pembengkokan)
proses pembengkokan logam yang biasa dikenakan pada plat, lembaran menjadi saluran, drum tangki dll.
6.
Shearing
(pemotongan geser)
Suatu metode pemotongan logam untuk plat/lembaran tanpa ada geram maupun pembakaran.
CWP
7.
Tube Drawing
(penarikan tabung)
Penarikan dingin dari seamless tube
(tabung tanpa sambungan ) agar didapat pipa/tabung dengan permukaan lebih halus, berdinding lebih tipis dan lebih akurat
Berupa penarikan dingin pada batang logam menjadi diameter lebih kecil. Biasanya diawali dengan batang
berdiameter ¼ inch lalu ditarik melalui dies secara bertahap hingga mencapai diameter yang diinginkan.
8.
Wire Drawing
(penarikan kawat)
9.
Deep Drawing
(penarikan dalam)
Proses pembentukan logam menjadi bentuk-bentuk seperti mangkuk dari Proses pembentukan logam menjadi bentuk-bentuk seperti mangkuk dari
10.
Shear Forming
/
Flow forming
(pembentukan geser)
Merupakan modifikasi dari proses spinning.
Mampu menghasilkan bentuk-bentuk konis, setengah bola, silinder dengan ketebalan seragam/bertingkat sesuai dengan bentuk die dan jalur alat penekanan.
11.
Stretch Forming
(pembentukan mulur)
Proses ini dikembangkan untuk industri pesawat terbang dengan produk seperti wing tip, penutup mesin dll.
Dalam proses ini semua tegangan tekan yang menyertai tegangan
12.
High Energy-Rate Forming
(pembentukan energi dan kecepatan tinggi)
CWP
Proses ini memanfaatkan sifat logam yang lebih mudah terdeformasi/berubah bentuk oleh beban besar dengan kecepatan sangat tinggi (beban kejut).
2.2 Klasifikasi berdasarkan Gaya Pembentukan
1.
Pembentukan dengan gaya tekan
:
a. Forging b. Rolling c. Extrusion d. Swaging
2.
Pembentukan dengan tekanan dan tarikan
a. Wire drawing b. Tube drawing c. Deep drawing d. Spinning e. Ironing (penipisan dinding)
