Sheet Metal Forming

Sheet Metal Forming Processes

Disusun oleh :

WAHYUDI

5315077554

Kelas A angkatan 2007

Terjemahan dari buku Manufacturing Engineering and Technology ( BAB

16 ) ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Pemilihan Bahan dan

Proses.

FAKULTAS TEKNIK

***

2010

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Laporan terjemahan dari buku Manufacturing Engineering and Technology ini. Adapun tujuan penulisan laporan ini untuk memenuhi sebagian prasyarat dalam tugas mata kuliah Pemilihan bahan dan proses. Di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas *** Penulis sampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu sehingga laporan ini dapat terselesaikan. dan permohonan maaf atas segala kesalahan kepada semua pihak, semoga amal baik kita senantiasa di terima Allah SWT dan kita senantiasa memperoleh rahmat, perlindungan serta ridho dari Allah SWT. Amiin.

Jakarta, 22 Juni 2010

BAB 16

Sheet Metal Forming Processes

16.1 Pendahuluan

Barang – barang yang terbuat dari lembaran logam semuanya terdapat disekeliling kita. Barang – barang tersebut sangat banyak dipakai dan dibuat di industri, seperti tempat hidangan, alat-alat masak, lemari dokumen, meja besi, peralatan, bodi mobil, kereta gandeng dan badan pesawat terbang. Pembentukan barang dari lembaran telah dikenal sejak 5000 SM, ketika alat rumah tangga, alat pertukangan dan barang-barang perhiasan dibuat dengan menempa dan men-stamping emas, perak dan tembaga. Dibandingkan dengan pengecoran dan forging, pembentukan dengan lembaran metal lebih memberikan keuntungan dari berat material yang lebih ringan dan banyaknya bentuk yang dapat dibuat.

Seperti yang telah diuraikan secara keseluruhan pada bab ini, ada banyak macam proses yang dikerjakan untuk membentuk produk dari lembaran metal. Biasanya, istilah

pressworking atau pressforming biasa digunakan dalam industri untuk uraian umum

operasi pembentukan lembaran metal, Karena secara khas lembaran metal dilakukan dengan cara ditekan menggunakan satu set dies. Lembaran metal yang dibentuk dengan ditekan disebut stamping (istilah stamp, pertama kali digunakan kira-kira sekitar tahun 1200-an, yang berarti menekan kebawah atau memberikan beban/gaya). Dengan catatan istilah ini serupa dengan forging atau casting yang biasa digunakan untuk membentuk produk dengan prosess itu sendiri menggunakan dies atau mold, secara berturut-turut.

Gambar 16.1 contoh produk dari lembaran logam. a.stamped part b.part yang diproduksi dengan Spinning. ( a ) Sumber dari Williamsburg Metal Spinning & Stamping

Baja dengan karbon rendah adalah material yang biasa banyak digunakan pada lembaran plat logam karena harganya murah dan umumnya memiliki kekuatan yang baik dan karakterietik yang mudah dibentuk. Aluminum adalah material yang banyak digunakan untuk membuat aplikasi dari lembaran metal seperti tempat hidangan, pembungkus, peralatan dapur, dan segala aplikasi yang anti korosi. Material umum yang digunakan untuk membuat pesawat terbang dan peralatan udara adalah aluminum dan titanium, walaupun telah banyak digantikan dengan dengan material komposit, seperti yang diuraikan pada bab 9 dan 19.

Bab ini pertama-tama akan menguraikan cara membuat bentuk awal material (blank material) yang dipotong dari lembaran yang di-rol yang kemudian diproses lebih lanjut ke bentuk yang diinginkan dengan banyak variasi metode. Bab ini juga mendiskusikan tentang macam-macam karakteristik lembaran metal, teknik yang dikerjakan untuk menentukan pembentukannya dan konstruksi dari diagram batas pembentukan (forming-limit diagram). Semua proses utama dari pembentukan lembaran metal dan peralatan yang digunakan untuk membuat produk dari lembaran metal (seperti

16.2 SHEARING

Sebelum produk dari lembaran plat logam dibuat, sebuah blank dari dimensi awal yang akan dipotong dari lembaran yang besar (pada umumnya dari gulungan) dengan metode shearing. Lembaran ini dipotong pada bagian pokoknya dengan gunting tekan, pada umumnya menggunakan punch dan die (gambar 16.2a). ciri yang khas dari dari tepi hasil potongan lembar material dan lembar yang terpotong (slug) ditunjukan pada gambar 16.2b dan c, berurutan. Dengan catatan bahwa tepi dari lembaran hasil potongan tidak halus dan tidak lurus.

Pada umumnya shearing dimulai dengan membuat retakan pada tepi bagian atas dan bawah dari benda kerja (pada poin A, B, C, dan D pada gambar 16.2a) retakan-retakan tersebut masing-masing akan cepat bertemu dan menyelesaikan pemisahan yang terjadi. Kekasaran permukaan yang patah (fracture surface) disebabkan dari retak-retak tersebut, bagian yang halus dan berkilap (burnished surface) pada lubang dan dan hasil potong (slug) disebabkan dari kontak dan gesekan dari tepi bagian yang dipotong dengan dinding punch dan die, berturut-turut.

Parameter utama dari proses shearing adalah

• Bentuk dari punch dan die

• Kecepatan punching (hantaman punch)

• Pelumasan

• Clearance (jarak tepi), c, antara punch dan die

Clearance (jarak tepi) adalah penyebab utama untuk menentukan bentuk dan

kualitas hasil potongan. Ketika clearance meningkat (semakin besar), daerah deformasi (gambar 16.3a) menjadi besar, dan hasil potong menjadi kasar. Lembaran tersebut cenderung tertarik ke dalam daerah clearance, dan garis keliling atau daerah tepi potongan menjadi kasar. Kecuali jika tepi-tepi tersebut dapat diterima pada produksinya, operasi kedua mungin akan dibutuhkan untuk membuat tepinya lebih halus (tapi akan meningkatkan ongkos produksi).

Kualitas tepi bisa ditingkatkan dengan meningkatkan kecepatan punch; kecepatannya antara 10 – 12 m/s. seperti yang ditunjukan pada gambar 16.3b, tepi potongan bisa mengalami tegangan pada pekerjaan dingin karena mendapatkan regangan potong yang tinggi. Pekerjaan keras pada tepi tersebut akan mengurangi keuletan tepi tersebut dan dengan begitu akan menimbulkan pengaruh buruk pada kemampuan bentuk lembaran plat ketika operasi selanjutnya dilakukan, seperti bending dan stretching.

Gambar 16.2 (a) Ilustrasi skematik shearing dengan punch dan die, menunjukkan macam proses. Karakteristik dari sebuah lubang puch (b) Lubang punch (c) hasil potongan.

Perbandingan dari daerah yang dikilapkan dengan daerah yang kasar sepanjang tepi potong (a) akan meningkat sesuai dengan tingkat keuletan lembar metal tersebut dan (b) akan berkurang sesuai dengan tingkat ketebalan lembaran dan clearance (jarak potong). Luas dari daerah deformasi pada gambar 16.3 tergantung pada kecepatan punch. Dengan meningkatnya kecepatan, panas yang dihasilkan oleh deformasi plastis terbatas pada daerah yang kecil dan lebih kecil. Sebagai konsekuensinya, daerah potong akan lebih dangkal dan permukaan potong lebih halus dan menunjukan sedikit bentuk lengkung (burr). Burr adalah punggung bukit atau tepi yang tipis, seperti yang ditunjukan pada gambar 16.2b dan c. Tinggi burr akan bertambah sesuai dengan jarak potong (clearance) dan tingkat keuletan dari lembaran metal tersebut. Ketumpulan alat potong mempengaruhi besar punggung bukit pada tepi. Tinggi, bentuk dan ukuran tepi bukit dapat mempengaruhi bagusnya pembentukan pada proses berikutnya. Beberapa proses

deburring akan dijelaskan pada bagian 26.8.

Gambar 16.3 (a) Pengaruh dari celah (c) diantara punch dan die pada daerah deformasi pada shearing. Semakin besar celah, material cenderung akan tertarik ke die disbanding ke shearing. Pada prakteknya celah biasanya antara 2%-10% dari ketebalan plat (b) bentuk Microhardness (HV) untuk sebuah 6.4mm ( 0.25in) Thick AISI 1020 hot-rolled stell pada daerah yang dipotong. Sumber: After H. P. Weaver and K. J. Weinmann

Punch force (gaya potong/tekan). Gaya yang dibutuhkan punch pada dasarnya ditentukan dari kekuatan potong lembaran metal dan total daerah yang akan dipotong sepanjang batas terluar. Gaya maksimum punch, F, dapat diperkirakan dari persamaan

F = 0.7TL(UTS) (16.1)

Dimana T adalah ketebalan, L adalah total panjang (keliling) yang dipotong (seperti keliling pada lubang), dan UTS adalah batas kekuatan tarik (maksimum) dari material. Ketika clearance meningkat gaya potong berkurang, dan gesekan antara punch dan die juga berkurang. Efek daripada bentuk punch dan die pada gaya potong akan dijelaskan pada bagian 16.2.3.

Gesekan antara punch dan benda kerja dapat meningkatkan gaya potong dengan baik. Lagipula, sebagai tambahan gaya pada punch, sebuah gaya dibutuhkan untuk melepaskan punch dari lembaran metal setelah punch memotong. Ini adalah gaya kedua yang mana gaya itu adalah arah kebalikan dari gaya potong punch, hal ini sulit untuk diperkirakan sebab banyak faktor yang terlibat dalam operasi.

16.2.1 Shearing Operations

Operasi shearing yang paling sering digunakan adalah punching yaitu dimana bagian yang dipotong adalah skrap nya, atau mungkin juga akan digunakan beberapa tujuan lain dan blanking yaitu dimana bagian yang dipotong adalah komponen yang akan digunakan sedangkan sisanya adalah skrap. Operasi-operasi berikutnya akan dijelaskan secara keseluruhan dengan lengkap di akhir judul ini, pada umumya operasi-operasi tersebut dilakukan dengan mesin CNC yang penggantian toolholdernya cepat. Mesin seperti ini sangan bermanfaat sekali untuk membuat prototipe dari lembaran logam yang memerlukan beberapa operasi untuk diproduksi.

Die Cutting. Berikut ini adalah operasi pemotongan yang terdiri dari proses dasar pemotongan (gambar 16.4b)

• Perforating : pelubangan banyak lubang pada lembaran logam

• Notching : memotong sebagian dari sudut atau tepi lembar logam

• Lancing : memisahkan sebagian tanpa membuang bagiannya

Komponen yang dibuat dengan proses-proses ini memiliki kegunaan yang bervariasi, terutama dalam perakitan dengan komponen-komponen lain. Proses perforating lembar metal denga diameter lubang antara 1 – 75 mm digunakan untuk membuat penyaring, lembar saringan, ventilasi, sebagai pelindung mesin, untuk mengurangi suara bising dan mengurangi berat dan sruktur dari komonen yang telah dibuat. Komponen-komponen tersebut dilubangi dengan motor penekan pada kecepatan rata-rata 300.000 lubang per menit, menggunakan dies dan peralatan khusus.

Fine Blanking. Tepi yang halus dan siku dapat dihasilkan dengan proses fine blanking (gambar 16.5a). salah satu dasar desain die ditunjukan pada gambar 16.5b. bentuk v dari rongga penekan atau tempat tumbukan mengunci lembar logam dengan press pada ukurannya dan mencegah jenis penyimpangan kekasaran pada material ditunjukan pada gambar 16.2b dan 16.3. Proses fine blanking yang telah dikembangkan pada tahun 1960-an, menggunakan clearance yang dianjurkan 1 % dari tebal material dan mungkin batasnya kebanyakan antara 5 – 13 mm. tolransi ukuran yang diijinkan kebanyakan diatas ± 0.05 mm dan kurang dari ± 0.025 mm dengan kedudukan tepi yang tegak lurus.

Slitting. Operasi shearing bisa dilakukan oleh dua pasang pisau yang berbentuk lingkaran seperti pembuka kaleng (gambar 16.6). pada proses slitting kedua pisau saling mengikuti pada sebuah garis lurus, sebuah garis lingkaran, atau garis berbelok. Tepi sliting memiliki punggung bukit atau bagian yaga melengkung tipis, yang mungkin terbantuk diatas permukaan lembar logam karena tekanan pengerolan diantara dua rol potong. Jika tidak dilakukan dengan baik, operasi slitting bisa menyebabkan beberapa macam distorsi atau kekasaran pada tepi pemotongan.

Gambar 16.4 (a) Punching ( piercing dan blanking) (b) contoh dari berbagai macam operasi die-cutting dari lembaran plat logam

Gambar 16.5 ( a ) perbandingan tepi yang di potong yang dibuat dengan konvensional ( kiri ) dan teknik fire blanking ( kanan ) ( b ) ilustrasi pengaturan untuk fine blanking. Sumber : Courtesy of Feintool U. S. Operations

Gambar 16.6 Slitting dengan pisau berputar. Proses ini mirip dengan pembuka kaleng

Steel rules. Logam yang tipis dan lentur (seperti kertas, kulit dan karet) dapat di-blanking dengan sebuah steel-rule die. Die seperti itu terdiri dari sebuah pemotong yang dikeraskan dan dibengkokan seperti bentuk produk yang akan dibuat (konsepnya hamper sama dengan pemotong kue) dan dan menempatkan pemotong tersebut pada dasar permukaan yang rata dan kaku. Die tersebut ditekan pada lembar logam yang diletakan pada permukaan yang rata, dan lembar tersebut dipotong seperti bentuk steel rule atau

die nya.

Nibbling. Pada proses nibbling mesinnya disebut nibbler, menggerakan punch yang lurus kecil ke atas dan ke bawah dengan cepat pada die . lembar logam diberi jarak dan lubang dibuat banyak secara tumpang tindih. Menggunakan kontrol manual atau otomatis, lembar logam dapat dipotong sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Sebagai tambahan untuk fleksibilitasnya, keuntungannya adalah dapat membentuk bentukan yang sulit, Seperti yang ditunjukan pada gambar 16.4b, bisa diproduksi menggunakan punch standar. Prosesnya ekonomi untuk produksi dalam jumlah kecil karena tidak

Scrap in shearing. Jumlah skrap (bagian yang dihilangkan) yang dihasilkan pada proses

shearing sangat penting dan dan bisa mencapai 30% pada beberapa stamping yang besar

(lihat table 40.3). skrap menjadi faktor penting dalam ongkos pembuatan. Dan hal tersebut pada hakikatnya dapat dikurangi dengan mengefisiensi pengaturan bentuk lembar logam yang akan dipotong (nesting, lihat pada gambar 16.51). teknik desain dengan bantuan computer telah dikembangakn untuk mengurangi skrap pada dari opersi

shearing.

16.2.2 Tailor-welded blanks

Dalam banyak proses pembentukan lembar logam yang telah dijelaskan secara kesluruhan pada judul ini, yaitu benda kerja blanking selalu menggunakan satu lembar logam dan satu ketebalan yang dipotong dari sebuah lembar yang besar. Variasi penting untuk keadaan ini menggunakan laser seam butt welding (lihat bagian 30.7). untuk lebih dari lembar logam dengan bentuk dan ketebalan yang berbeda. Karena menggunakan ketebalan yang berbeda tipis, kelurusan yang sesuai sebelum pengelasan sangat penting. Setelah disatukan dengan las sesudah itu baru dibentuk ke bentuk akhir (lihat contoh 16.2).

Teknik ini berkembang menjadi penting, terutama pada industri otomotif. Karena setiap sub-bagian sekarang bisa memiliki ketebalan, nilai, lapisan atau sifat lain yang berbeda, proses tailor-welded blank memerlukan beberapa sifat pada daerah blanking yang diinginkan. Syaratnya adalah :

• Mengurangi skrap

• Mengurangi kebutuhan las titik

• Memiliki ketepatan ukuran yang baik

Gambar 16.7 Produksi sebuah sisi luar panel body mobil dengan laser butt-welding dan stamping. Sumber After M. Geiger and T. Nakagawa

Gambar 16.8 Contoh dari komponen body otomotif yang di butt-welding dan stamping. Sumber : After M. Geiger

16.2.3 Karakter dan tipe die shearing

Variasi corak dan tipe die shearing akan dijelaskan pada bagian ini

Clearance. Karena sifat pembentukan dari part yang di shearing bisa mempengaruhi kualitas pada tepi potong, kontol clearance sangat penting. Penentuan clearance tergantung pada

• Tipe material dan hasil heattreatment nya

• Ketebalan dan ukuran dari blank material

• Kedekatan tepi material pada tepi potong shearing atau tepi origin material

Pada umumnya clearance terbatas antara 2 sampai 8% dari ketebalan material, tapi mungkin bisa mencapai paling kecil 1% (fine blanking) atau paling besar 30%. Clarance yang paling kecil , lebih memiliki kualitas tepi yang baik. Jika tepi potong kasar dan tidak baik, bisa diperlakukan sebuah proses yang disebut shaving (gambar 16.9a), dimana kelebihan tepi potong pada material dihilangkan dengan cara dipotong, seperti juga yang digambarkan pada gambar 21.3.

Sebagai sebuah garis batas umum, (a) clearance untuk material yang lembut kurang dari nilai material yang keras; (b) semakin tebal lembar logam, maka clearance yang diberikan juga harus senakin besar; dan (c) perbandingan antara diameter lubang dan ketebalan lembar kurang, maka clarance nya besar. Dalam menggunakan clearance yang besar, harus memperhatikan harga kekakuan dan kelurusan dari tekanan die, dan settinganya.

Bentuk punch dan die. Catatan pada gambar 16.2a permukaan punch dan die rata. Karena seluruh ketebalan dipotong pada saat yang bersamaan, gaya pada punch ditingkankan dengan cepat pada saat memotong. Dimanapun lokasi yang akan menjadi daerah potong saat tertentu dapat dikontrol dengan mengarahkan sudut (beveling) permukaan punch dan die (gambar 16.10). bentuk ini biasa digunakan pada beberapa

pemotong kertas , yang bisa kamu observasi dengan melihat ujung punch. Pengaturan sudut dapat dilakuakn untuk memotong lembar yang tebal karena hal tersebut dapat mengurangi gaya awal pemotongan. Hal tersebut juga dapat mengurangi tingkat kebisingan operasi, karena operasinya lebih lembut.

Gambar 16.9 Ilustrasi skematik dari proses shaving . (a) shaving pada hasil tepian shear. (b ) shearing dan shaving disatukan dalam satu proses

Gambar 16.10 Contoh dari penggunaan dari angle pada punch dan die

Pada gambar 16.10c ujung punch membentuk sudut simetri dan pada gambar 16.10d bentuk die yang membentuk sudut simetri. Oleh karena itu, tidak ada aksi gaya lateral pada punch yang menyebabkan distorsi. Untuk lebih jelas , punch pada gambar 16.10b memiliki satu sisi miring, dan pada punch berlaku gaya lateral. Dan konsekuensinya, punch dan setting tekanannya pada belakngan ini keduanya harus memiliki kekakuan lateral yang cukup maka kedua hal itu tidak dapat membuat sebuah

(hal seperti itu mungkin terjadi pada titik B atau D pada gambar 16.2a), dan menyebabkan kerusakan.

Compound dies. Beberapa operasi yang dilakukan pada lembar yang sama dibentuk dengan satu kali tekanan pada tempat yang sama dengan menggunakan compound dies (gambar 16.11). operasi yang dikombinasikan seperti itu pada umumnya terbatas sebab prosesnya sedikit lambat dan dan produksi die-nya otomatis menjadi lebih mahal dari pada operasi potong yang dilakukan sendiri-sendiri, terutama untuk bentuk die yang rumit.

Gambar 16.11 ilustrasi skematik: (a) sebelum dan (b) sesudah blanking washer pada compound die. Perhatikan gerakan terpisah die ( untuk blanking ) dan punch ( untuk puching lubang pada washer ) (c) skema die. Perhatikan bahwa part diikat pada strip sampai operasi terkhir selesai.

Progressive dies. Part yang membutuhkan beberapa operasi untuk produksi bisa dibuat dengan kapasitas produksi yang tinngi dengan menggunakan progressive die. Lembar logam yang dimasukan berupa gulungan, operasi yang berbeda (seperti punching, blanking, dan notching) dilakukan pada tempat yang sama pada mesin dan setiap tekanan nya terdiri dari beberapa macam punch (gambar 16.11c). sebagi contohnya sebuah part yang dibuat dengan progressive dies ditunjukan pada gambar 16.11d; part itu adalah bagian bulatan kecil sebagai tempat ujung plastic pada alat penyemprot.

Transfer die. Pada settingan sebuah transfer die, lembar logam mengalami operasi yang berbeda pada tempat yang berbeda pada mesin yang diletakan sejajar pada garis lurus atau lingkaran. Setelah setiap lngkahnya selesai pada satu tempat, part tersebut dipindahkan ke tempat berikutnya untuk operasi lainnya.

Tools and die material. Bahan dari alat dan die untuk memotong pada umumnya terbuat dari baja (untuk tingkat produksi yang tinggi) dan karbida (lihat tabel 5.7). pelumasan sangat penting untuk memperawet pemakaian alat dan die, dan juga meningkatkan kualitas tepinya.

16.2.4 metode pemotongan lembar logam miscellaneous

Pada umumnya sangat banyak metode pemotongan lembar logam terutama plat :

• Laser-beam cutting adalah proses penting (bagian 26.7) biasanya digunakan dengan peralatan yang dikontrol komputer untuk memotong variasi bentuk yang konsisten, dalam beberapa macam ketebalan, dan tidak menggunakan die. Laser beam cutting juga bisa dikombinasikan dengan shearing dan punching. Proses ini berbeda dan merupakan proses pelengkap. Part yang memiliki bentuk tertentu bisa diproduksi dengan baik oleh satu proses; beberapa bentuk lainnya dapat diproduksi dengan baik oleh proses lainnya. Mesin kombinasi yang memiliki kedua kemampuan telah didesain dan dibuat (lihat juga contoh 27.1).

• Water jet cutting adalah sebuah prose pemotongan yang efektif digunakan untuk macam-macam bahan logam dan sama baiknya dengan bahan non logam (bagian 27.8)

• Memotong dengan sebuah band saw (pita gergaji); metode ini adalah proses pemotongan dengan yang menghasilkan chip.

• Friction sawing mencangkup sebuah piringan atau mata pisau dengan mengikis lembar atau plat dengan kecepatan yang tinggi.

• Flame cutting adalah metode umum lainnya, terutama untuk plat yang tebal; metode ini kebanyakan digunakan pada pembuatan kapal dan komponen alat-alat berat.

16.3 Karakteristik dan kemampuan pembentukan lembar logam

Setelah bentuk blank yang diinginkan dipisahkan dari lembar yang besar atau gulungan, benda kerja tersebut dibentuk ke beberap variasi bentuk dengan beberapa proses umum yang dijelaskan pada akhir judul ini. Sekarang kita akan me-review secara singkat beberapa karakteristik dari lembar logam yang memiliki beberapa efek pada beberapa operasi pembentukan, seperti yang dituliskan pada tabel 16.2.

Eleongasi. Proses pembentukan lembar logam jarang memiliki perpanjangan searah seperti pada uji tarik. Tapi bagaimanapun, hasil observasi dari uji tarik berguna dan dibutuhkan untuk mengetahui sifat dari logam yang akan diproses. Meninjau kembali dari bagian 2.2 bahwa specimen yang diuji tarik pertama mengalami perpanjangan yang seragam, dan kemudian ketika gayanya melebihi titik puncak kekuatan tarik material (ultimate tensile strenght) spesimen mulai mengalami necking (pengecilan penampang setelah titik puncak) dan perpanjangan (elongasi) tidak lagi seragam.

Karena pada saat pembentukan lembar material selalu direnggangkan, elongasi yang seragam sangat dibutuhkan untuk pembentukan yang bagus. Perpanjangan sesungguhnya adalah pada saat necking mulai terjadi sama dengan angka pada

strain-hardening exponent (n) ditunjukan pada Eq. (2.8). dengan begitu, nilai n yang tinggi

terjadi pada satu lempat saja atau di beberapa titik,tergantung pada strain-rate sensivity (m) dari pada material; ini juga berhubungan dengan yang ditunjukan Eq. (2.3). semakin tinggi nilai m maka titik necking-nya juga menjadi banyak. Penyebaran titik necking dibutuhkan pada operasi pembentukan lembar. Sebagai tambahan elongasi seragam dan necking, total elongasi (perpanjangan) dari spesimen (untuk panjang 55 mm) juga faktor yang penting untuk daya bentuk lembar logam.

Yield-point elongation. Baja karbon rendah dan campuran almunium dan magnesium memperlihatkan sifat yang disebut yield-poin elongation_ keduanya memiliki titik yield atas dan titik yield bawah. Dalam lucer’s brand sifat ini (stretcher-strain marks atau jalaran) pada lembar tersebut (gambar 16.12b). semua ini dielongasikan oleh tekanan pada permukaan lembar, seperti yang bisasa ditemukan pada peralatan yang umumnya untuk alat rumah tangga (gambar 16.12c). tanda-tanda ini biasanya tidak dapat ditemukan pada produk akhir, karena sifat kekasaran pada permukaan berkurang dan karena kesulitan untuk proses pelapisan dan pengecatan.

Metode yang biasa digunakan untuk menghindari tanda ini (stress-strain marks ) yaitu menghilangkan atau mengurangi titik luluh elongasi dengan mengurangi tebal lembar material 0.5 – 1.5% denga cold rolling (proses penipisan material dengan digiling melewati 2 roll). Walaupun perna terjadi peregangan, titik luluh elongasi akan muncul kembali setelah beberapa hari pada suhu kamar atau beberapa jam pada suhu yang lebih tinggi. Untuk mencegah kejadian yang tidak diinginkan, material dibentuk dalam batas waktu tertentu (dengan mempertimbangkan jenis bajanya.).

Anisotropy. Faktor penting yang mempengaruhi pembentukan lembar logam anisotropy (kelangsungan) lembar. Melihat kembali bahwa anisotropy diperoleh ketika proses termo-mekanikal (mekanik dengan panas) lembar, dan ada dua jenis anisotropy

crystallographic anisotropy (orientasi butir yang lebih baik) dan mechanical fibering

(merapikan pengotor, pemasukan, mengisi kekosongan sepanjang ketebalan lambar). Keterkaitan subjek ini dijelaskan pada bagian selanjutnya 16.4.

Grain size. Seperti yang telah dijelaskan pada bagian 1.4, ukuran butir mempengaruhi sifat mekanik dan mempengaruhi penampilan permukaan pada part yang dibentuk (orange peel/kulit jeruk). Semakin kecil butir kekuatan logam semakin kuat; dan semakin kasar butir penampilan permukaan juga semakin kasar. Pada ASTM bentuk butir no 7 atau lebih baik (table 1.1) lebih dianjurkan untuk operasi pembentukan lembar yang umum.

Gambar 16.12 (a) pemanjangan yield-point pada contoh sheet metal. (b) kumpulan luders bands low

carbon stell sheet. (c ) sisa mulur pada bagian bawah baja dapat digunakan pada prduk rumah tangga.

Resistansi lekukan lembar logam. Lekukan-lekukan umumnya ditemukan pada mobil, peralatan dan furniture kantor. Lekukan selalu disebabkan oleh gaya dinamik dari objek yang bergerak menekan lembar logam. Untuk contoh, Pada panel otomotif khusus, kecepatan kejut mencapai 45m/s. pada hal tersebut itulah yang disebut dynamic yield stress (atau titik tegangan luluh dibawah nilai tertinggi pempentukannya) daripada tegangan luluh statis yang hal tersebut adalah parameter kekuatan yang penting.

Gaya dinamik cenderung mengakibatkan lekukan-lekukan pada satu area, sedangkan gaya statis cenderung menyebarkan area yang dilekukan. Fenomena ini biasanya ditunjukan dengan mencoba melekukan sebuah lembar logam yang rata (datar), pertama dengan menekan palu ball-pen pada lembar tersebut lalu memukulnya dengan palu. Catatan bagaimana lokalisasi lekukan terjadi berada pada kasus yang terakhir. Resitansi lekukan part lembar loagam dapat ditemukan pada (a) meningkatnya ketebalan lembar dan meningkatnya yield-stress , dan (b) berkurangnya modulus elastisitas dan kekakuan seluruh panel meningkat. Oleh karena itu, kekakuan panel ditembatkan pada pada tepi nya yang memiliki resistansi lekukan yang rendah sebab tingginya harga kekakuannya.

16.4 Test Kemampuan Bentuk untuk Lembar Logam

Kemampuan bentuk lembar logam adalah teknologi yasng besar dan ketertarikan ekonomik, dan hal tersebut pada umumnya mendefinisikan kemampuan lembar logam yang mengalami pembentukan sesuai dengan bentuk yang diinginkan tanpa mengalami kegagalan, seperti necking, retak atau robek. Seperti yang akan kita lihat secara keseluruhan pada akhir judul ini , lembar logam (dipertimbangkan ukuran part) dimungkinkan mengalami dua dasar perubahan bentuk : (1) stretching dan (2) drawing . ada perbedaan yang penting antara dua mode ini, dan parameter perbedaanya terlibat untuk menentukan kemampuan pembentukan untuk dua kondisi yang berbeda ini. Bagian ini menjelaskan metode umum yang digunakan untuk memprediksi kemampuan bentuk. Cupping test. Test yang paling dulu dikembangkan untuk memprediksi kemampuan bentuk lembar logam adalah cupping test (gambar 16.13a). pada erichsen test, lembar specimen dicekam diantara dua bulatan , die yang rata, dan bola baja atau punch yang bulat ditekan pada lembaran sampai mulai retak untuk dimunculkan pada specimen yang di stretching. Kedalaman punch, d, pada daerah yang mengalami keretakan adalah sebuah ukuran dari kemampuan pembentukan lembaran logam. Meskipun hal ini dan beberapa test yang serupa mudah untuk dilakukan, tetapi tidak dapat disimulasikan pada suatu kondisi tertentu pada operasi pembentukan sebenarnya, dan karena tidak dapat diutamakan, khususnya pada part yang rumit.

Gambar 16.13 (a) Sebuah test kelengkungan ( erichsen test ) untuk menentukan kemampuan bentuk dari sheet metal ( b ) Bulge-test pada plat baja pada kelebaran bermacam-macam. Contoh yang palaing kanan adalah subjec simple tention. Contoh yang paling kanan dengan equal biaxsial streching. Sumber :

Gambar 16.14 (a ) tegangan pada perubahan sirkular kisi. ( b) Forming limit diagram ( FLD ) untuk bermacam sheet metal. Walaupun ketegangan mayor selalu positif. (meregang ) ketegangan minor bisa saja positif atau negatif. R adalah anistropy normal plat. Seperti yang digambarkan pada gambar 16.4 Sumber : After S.S. Hecker

Gambar 16.15 Pola perubahan kisi dan butiran sheet metal selama perubahan, Sumber mayor dan minor dari lingkaran digunakan untuk menentukan koordinate pada forming- limit diagram pada gambar

Diagram batas pembentukan. Sebuah kemajuan yang signifikan dalam mengetest kemampuan pembentukan lembaran logam adalah pengembangan dari diagram batas pembentukan seperti yang ditunjukan pada gambar 16.14. FLD digunakan pada logam-logam khusus yang dikonstruksi dengan penandaan lembaran logam-logam dengan pola lingkaran (lihat gambar 16.15), menggunakan elektokimia atau teknik fotoprinting. Hasil blanking kemudian di-strectching dengan menggunakan sebuah punch (gambar 16.13a), dan deformasi dari lingkaran-lingkaran tadi diamati dan diukur pada bagian yang mengalami keretakan (necking dan tearing). Meskipun diameternya 2.5-5 mm untuk meningkatkan kecermatan pengukuran, lingkaran harus dibuat sekecil dan sepraktis mungkin.

Untuk memperbaiki hasil stretching yang tidak sama dengan simulasi proses pembentukan lembaran logam yang sebenarnya , specimen dipotong dalam lebar yang berbeda beda (gambar 16.13) dan kemudian dilakukan test pada specimen tersebut. Ingat bahwa sebuah specimen kotak (jauh di sebelah kanan pada gambar) membentuk peregangan aksial ganda (seperti meledakan sebuah balon yang berbentuk bola), sedangkan batas specimen (jauh di sebelah kiri gambar) mendekati bentuk peregangan aksial tunggal (hal tersebut adalah tegangan yang sederhana). Setelah berbagai macam test dilakukan, terutama pada lembar logam dan pada luasan yang berbeda , diagram batas pembentukan menunjukan batas-batas antara kegagalan dan keamanan (gambar 16.14b).

Dalam masa perkembangan diagram limit batas pembentukan, mayor minor peregangan enginering seperti yang diukur dari deformasi bulatan sebenarnya dapat diperoleh. Dengan catatan pada gambar 16.14a bahwa bulatan sebenarnya telah dibentuk menjadi ellips. Sumbu utama ellips menunjukan arah mayor dan besarnya peregangan. Peregangan utama adalah peregangan eginering pada arah tersebut dan hal itu selalu positif, karena lembar telah diregangkan. Sumbu minor dari ellips menunjukan besarnya pengkerutan atau penyusutan pada arah garis lintang.

Bagaimanapun, bahwa peregangan minor bisa menjadi positive atau negatif. Untuk contohnya, jika bulatan ditempatkan pada titik tengah dari specimen uji tarik dan kemudian diregangkan dengan searah (uji sederhana). Specimen tersebut akan lebih mengecil ketika diregangkan (seperti efek perbandingan pison), maka peregangan minor akan negative. (Sifat ini bisa mudah ditunjukan dengan meregangkan sebuah bahan karet dan mengamati perubahan dimensi yang dialaminya.) Pada sisi lain, jika kita menempatkan bulatan pada sebuah balon karet berbentuk bola dan memompanya maka peregangan minor dan mayor keduanya positif dan memiliki besaran yang sama.

Dengan membandingkan daerah permukaan bulatan dengan bulatan yang telah berdeformasi pada lembar yang telah dibentuk, kita juga dapat menentukan seberapa tebal lembar yang telah berubah ketika berdeformasi, kita mengatahui bahwa jika area bulatan yang terdeformasi itu lebih besar dari bulatan sebelumnya, maka lembar menjadi lebih tipis. Fenomena ini dapat mudah diilustrasikan dengan meniup sebuah balon dan melihatnya maka balon tersebut akan menjadi lebih transparan tergantung diregangkannya (karena balon tersebut telah menjadi lebih tipis).

Data yang diperoleh dari lokasi yang berbeda pada setiap sampelnya ditunjukan pada gambar 16.13b dan tertera pada gambar 16.14b.dan kurvanya menunjukan batasan antara titik gagal dan titik aman untuk setiap tipe logam, dan seperti yang dicatatkan, kurva tertinggi adalah tingkat pembentukan yang paling baik dari bahan logam tersebut. Seperti yang diharapkan, perbedaan material dan kondisi (seperti pekerjaan dingin dan perlakuan panas) memiliki dagram bantas pembentukan yang berbeda.

Menggunakan alumunium campuran pada gambar 16.14b sebagai contoh, jika lokasi bulatan tertentu pada lembar mengalami peregangan mayor dan minor dengan plusnya 20% dan minusnya 10% berturut-turut, maka tidak akan ada robek pada lokasi specimen tersebut. Di sisi lain jika peregangan mayor dan minor plusnya 80% dan minusnya 40% berturut-turut, pada lokasi lain, maka akan menimbulkan robek pada daerah specimen tersebut. Sebuah sampel dari part lembar logam yang dibentuk dengan pola grid ditunjukan pada gambar 16.15. dengan catatan deformasi dari pola bolat pada vesinitas robek ada pada lembar yang dibentuk.

Hal itu sangat penting melihat bahwa pada diagram batas pembentukan terdapat sebuah tekanan peregangan minor dari 20% hubungan peregangan mayoryang lebih tinggi dari sebuah tarikan positif peregangan minor pada besaran yang sama. Dengan kata lain hal tersebut sangat diinginkan bahwa peregangan minor menjadi negatif (dengan makna, penyusutan pada arah minor). Pada pembentuka part yang rumit, alat khusus dapat didesain untuk mendapatkan keuntungan dengan memanfaatkan efek peregangan minor pada pembentukan.

Efek dari ketebalan lembaran pada diagram batas pembentukan adalah menaikan kurva pada gambar 16.14b. semakin tebal lembar, kurva pembentukannya semakin tinggi, dan lebih dapat dibentuk. Disisi lain, pada operasi pembentukan aktual, benda yang tebal tidak mudah dibengkokan seperti pada plat tipis tanpa retak (seperti yang dijelaskan pada bagian 16.5 bending ). Gesekan dan pelumasan pada pertemuan antara punch dan permukaan lembar logam juga faktor prnting pada hasil test. Dengan pengolesan pelumasan yang baik peregangan pada lembar didistribusikan lebih tidak seragam pada punch. Juga seperti yang diharapakan dan tergantung pada material dan sensitifitas potongnya, kekasaran permukaan, dalamnya garis permukaan dan cacat hal itu dapat mengurangi kemampuan bentuk secara signifikan dan menjurus ke arah perobekan lebih awal dan kegagalan dari part tersebut.

16. 5 Bending sheet, plates dan tubes

Bending adalah operasi pembentukan umum pada industri. kita selalu melihat pada bodi

otomitif, peralatan, penjepit kertas, dan lainnya, berapa banyak part yang dibentuk dengan bending. Lagipula, bending juga dapat menambah kekakuan pada part dengan mengrangi momen inersianya. Sebagai contoh, bagaimana korugasi, pinggiran roda, manik-manik dan klem penjepit meningkatkan kekakuannya tanpa menambah beratnya. Sebagai contoh yang spesifik, amatilah diametri kekakuan sebuah logam bisa dengan atau tidak dengan sirkumferensi beading (lihat juga beading).

Istilah yang digunakan pada bending sebuah lembar atau plat ditunjukan pada gambar 16.16. bahwa bagian luar tekukan mengalami peregangan dan bagian dalam tekukan mengalami pengkerutan. Karena ada efek poison, lebar dari part (panjang

bending, L) menjadi lebih kecil pada bagian luarnya dan dan lebih besar pada bagian dalam daripada lebar sebenarnya (bisa dilihat juga pada gambar 16.17c) fenomena ini dapat mudah diamati dengan membengkokan sebuah penghapus karet kotak dan diamati perubahan bentuknya.

Gambar 16.16 Bending terminology. Ingat bahwa radius bending diukur pada permukaan inner part

Gambar 16.17 (a) dan (b) adalah effect dari perpanjangan inklusi ( pengelupasan) pada peristiwa crak, seperti fungsi tujuan dari proses benduig yang mengarah pada proses asli pengerolan pada lembaran (c)

crak pada lapisan luar pada potongan alumunium membentuk bengkokan dengan sudut 90 0 _{, juga tercatat}

Seperti ditampilkan padaa gambar 16.16, kelonggaran tekuk, Lb , adalah jarak dari aksis netral pada penekukan dan digunakan untuk menentukan panjang dari lembaran untuk bagian yang akan ditekuk, posisi pada aksis netral, bagaimanapun bergantung pada radius dan derajat penekukan (seperti yang dituliskan pada material mekanik) Rumus untuk kelonggaran bending diberikan dengan :

Lb = a (R + kt)

Dimana sudut

α

adalah sudut tekuk ( radian) , T adalah luas lembaran, R adalah Radius Bending dan R adalah konstan, pada prakteknya R nilainya bermacam – macam dari 0,33 ( untuk R < 2 T) sampai 0,5 (untuk R > 2T) , catatan untuk kasus yang sesuai, netral axis adalah pusat dari luas lembaran , k = 0,5 dan karena itu

Lb =

α

            + 2 1 R

Radius Tekuk minimum, Radius Tekuk minimum keretakan pertama terlihat pada bagian luar serat pada lembaran yang tertekuk ini menunjukan radius tekuk minimum, ini dapat ditunjukan seperti tekuk tarik, pada bagian luar dan dalam serat pada lembaran selama proses bending diberikan dengan :

e =

₍

_2R/1_T

₎

₊₁

Demikian, sepetti R/T mengurangi ( ini adalah , seperti rasio pada radius bending menjadikan luas permukaan semakin kecil), tegangan tarik pada bagian luar serat meningkat, dan material akhirnya menghasilkan kracking. Radius tekuk biasanya diperlihatkan ( berbanding terbalik) pada sebagai sarat pada luas permukaan , seperti 2T, 3T, 4T dab seterusnya, ( Lihat table 16.3) demikian , sebuah 3T radius tekuk minimum diindikasikan sebagai radius terkecil juga dimana lembaran dapat dibengkokan tanpa retak tiga kali dari luas permukaannya.

Disana juga terjadi hubungan yang terbalik antara kemampuan benda ditekuk dan pengurangan tarik pada area material, bending radius minimum R , itu diperlukan

R = T      50 ₋₁ r

Gambar 16.18 Hubungan antara rasio R/T dan pengurangan kerenggangan area sheet metal. Catat bahwa, sheet metal dengan pengurangan kerenggangan 50% dapat melengkung dengan sendirinya seperti menekuk selembar kertas tanpa retak. Sumber : After. J. Datsko and C. T. Yang.

Dimana R adalah ketegangan pengurangan pada area lembaran plat logam. Demikian untuk r = 50, radius bending minimum adalah nol. Jadi, lembaran dapat terlipat dengan sendirinya (seperti menggulung) beberapa hal yang sama seperti kertas yang tertekuk untuk menambahkan kekuatan tekuk dari plat logam.

lingkungan / keadaan yang bertekanan tinggi , kemampuan tekuk yang tergentung pada kondisi bagian tepi lembaran, sejak daerah pinggiran yang kasar maka akan menjadi titik konsentrasi, kemampuan tekuk akan bertambah jika kekasaran bagian tepi juga bertambah.

Faktor lain yang nyata pada keretakan bagian tepi adalah banyaknya bentuk dan kekerasan dari inklusi pada lembaran logam dan banyaknya dari perlakuan dingin bagian tepi selama proses shearing (pemotongan), karena titik yang terbentuk, inklusi bentuk pada pengupasan adalah lebih merusak dari pada inklusi bentuk putaran (lihat juga gambar 2.23). Perlawanan pada retakan daerah tepi selama proses tekuk dapat dilakukan dengan menghilangkan daerah cold-working (perlawanan dingin) dengan mencukur atau proses machining pada bangun tepi, atau dengan proses annealing untuk memperbaiki kegetasan.

Anisotropy dari lembaran adalah factor lain yang penting pada kemampuan tlekuk hasil penggulungan dingin pada anisotropy dikarenakan orientasi yang berlebih atau oleh penyeratan mekanikal, yang disejajarkan atau dibarengi dengan beberapa imputities, inklusi dan kekosongan yang mungkin terjadi, seperti yang terlihat gambar 1.13 mengutamakan daerah luar (seperti pada lembaran) the blank yang akan dibentuk (sekumpulan, lihat Fig 16.51) yang harus diperlihatkan pada pengujian pemotongan dengan tujuan yang tepat dari penggulungan logam, ini pilihan yang tidak selalu mungkin di praktekkan.

Spring back, karena semua material memiliki modulus elastisitas yang terbatas deformasi plastik biasanya diikuti oleh beberapa pengembalian elastis dimana penekanan dihilangkan (lihat gambar 2.3). Pada bending pengembalian ini disebut spring back. Dimana dapat diamati dengan mudah pada proses bending dan kemudian mengeluarkan bagian potongan dari logam atau kawat. Spring back, terjadi tidak hanya pada lembaran logam yang flat, tetapi juga pada padatan atau lembah (cekungan) batang dan pipa dari beberapa belahan yang bersilangan, seperti yang tercatat pada Gambar. 16.19. Sudut tekuk akhir setelah spring back, lebih kecil daripada sudut bagian yang telah ditekuk dan derajat ahir bending lebih luas daripada sebelum spring back terjadi.

Spring back dapat dijumlahkan dengan perkiraan dalam pernyataan radius Ri dan Rf (Gambar 16.19) seperti : 1 ET RiY 3 ET RiY 4 Rf Ri 3 +       −       =

Catatan dari rumus ini jika Spring back terjadi (a) seperti R/T ratio dan tegangan tarik, Y, dari material yang bertambah dan (b) adalah modulus elastis, E, berkurang.

Gambar 16.19 Spring back pada proses bending. Komponen cenderung kembali setelah dibending. Dan menjadikan radius tekuk lebih besar. Pada kondisi tertentu, hal ini memungkinkan sudut tekukan terakhir lebih kecil dari yang sebenarnya ( negative spring back )

Gambar 16.21 Kebanyakan operasi die bending menunjukkan dimensi bukaan die , W, digunakan dalam menghitung tenaga bending.

Dalam V-die bending (Gambar 3.16.20 dan 16.21) ini memungkinkan material untuk menunjukkan negative spring back kondisi ini disebabkan oleh deformasi alami yang baru saja terjadi setelah punch, menyelesaikan operasi bending pada akhir pukulan (tekanan) Negatif Spring back tidak terjadi pada air bending (bending udara) ditunjukan pada Gambar 16.22a (juga disebut free bending) karena tidak adanya paksaan seperti pada pembebanan V-die pada bend (tekuk) area.

Compensasi untuk spring back. Spring back pada operasi forming biasanya terkompensasi oleh overbending part (Gambar 16.20 a dan b). beberapa trial mungkin perlu untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Metode lainnya adalah untuk mencetak bend area dengan menandai itu untuk mengurangi tegang local yang tinggi antara ujung dari punch dan permukaan die. (Gambar 16.20 dan d). Sebuah cara yang diketahui seperti

bottoming (mendasari) sebuah punch, cara lainnya adalah stretch bending, ini dimana part ditandai untuk ketegangan ketika sedang dibending (lihat juga stretch forming,

Gambar 16.22 Contoh dari bermacam pengoperasian bending

Bending Force. Bending force untuk lembaran dan plat dapat dihitung dengan mengansumsikan proses jika proses ini salah satu dari bending sederhana pada balok persegi panjang, seperti yang sebutkan pada teks on mechanic of solid. Demikian,

bendingforce adalah sebuah fungsi dari kekuatan dari metarial, lebar L, dari bend,

Ketebalah T, pada lembaran dan pembukaan die W, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.21, Friksi yang dikeluarkan, maksimum bending force, P, adalah.

P = W KYLT 2

Dimana faktor di dapat dari 0.3 dari penyekatan die, sekitar 0,7 untuk sebuah U-die sekitar 1,3 untuk V-die dan Y adalah yield stress / tegangan tarik dari material. Untuk sebuah V-die, Contoh (16.7) seringkali modifikasi seperti :

P =

W LT (UTS) 2

Dimana UTS (Ultimate Tensile Stregth dari material). Ini persamaan digunakan dengan baik untuk situasi dimana radius ujung punch dan tebal lembaran relatif mengecil dibandingkan pada saat die membuka, W

Kekuatan pada die bending berubah disepanjang siklus bending ini ditambah dari nol sampai maximum dan mungkin bisa berkurang ketika bending terselesaikan.

16.22) Bagaimanapun pukulan tidak ditambah kembali setelah ini dimulai untuk mengurangi, seperti tidak memiliki pertahanan untuk pergerakan bebas yang menurun.

16.6 macam - macam bending dan hubungan operasi

Press-brake forming, lembaran metal atau plate dapat di bend (tekuk) dengan

perlengkapan sederhana menggunakan sebuah tekanan, lembaran atau narrow strips (potongan samping) sepanjang 7 m atau lebih panjang biasanya di bentuk (lekuk) dengan sebuah press brake, mesin memiliki die yang panjang dalam mekanik atau press hidrolik dan sesuaian khusus untuk produksi kecil yang terus, seperti dapat in Gambar 16.23. Peralatannya simple dan pergerakannya hanya naik dan turun dan mereka biasanya diadaptasikan untuk jenis bentuk yang luas, juga proses dapat automatis dengan mudah untuk biaya rendah, dan produksi tinggi yang terus menerus material die untuk press

brake mungkin dapat diantaranya dari kayu keras (untuk tegangan material rendah dan

produksi kecil), karbit untuk material kuat dan abrasive dan juga dipilih untuk meningkatkan umur die. Untuk aplikasi yang paling sering bagaimanapun baja karbon dan gray-iron dies biasanya digunakan.

Gambar 16.23 (a) sampai ( e ) ilustrasi skema bermacam operasi bending pada press brake. ( f) ilustrasi skema dari press brake. Sumber : Country of verson Allsteel Company

Bending dalam 4 slide mesin. Bending dengan potongan yang relative pendek dapat dikerjakan dengan mesin seperti yang ditampilkan pada Gambar 16.22b pada mesin ini pergerakan lateral dari die, terkontrol dan sinkron dengan pergerakan vertical die menyesuaikan / untuk mengisi part sehingga menjadi bentuk yang diinginkan proses ini digunakan untuk pembuatan pipa dan saluran bushing, fasterner dan component mesin yang bermacam.

Roll bending, dalam proses ini ( Gambar 16.22) plat dibentuk menggunakan peralatan roll, dengan mengatur jarak antara ketiga roll. Berbagai bentuk lekukan dapat dihasilkan. Proses ini fleksibel dan digunakan dengan luas untuk pembentukan plat, aplikasinya seperti dandang(ketel) termos dan berbagai macam jenis struktur yang berliku. Gambar

16.22d, menunjukan garis potongan bending denga roll yang selalu mengikuti polyurethane, dimana menyesuaikan pada perubahan bentuk seperti roll atas yang keras meneruskan potongan.

Beading, pada beading, keliling dari lembaran logam dibentuk kedalam sebuah dies, (gambar 16.24) the bead memberikan kegetasan kedalam part dengan menghasilkan moment inersia pada seksi ini.selain itu, beads juga menambahkan penampakan permukaan dan mengeliminasi pembongkaran ketajaman bagian tepi yang dapat menimbulkan resiko.

Gambar 16.24 ( a ) Bead forming dengan single die ( b ) sampai ( d ) bead forming dengan dua die dalam press brake

Flanging, ini adalah proses dari pembentukan bagian tepi dari lembaran metal, biasanya mencapai 90 derajat, dalam shrink flanging, gambar 16.25a, proses flange ditujukan untuk mengurangi tegangan gelinding, dimana jika berlebihan, dapat menyebabkan bagian tepi dari flanging menjadi kerut, kerutan ini pada dasarnya dihasilkan dengan berkurangnyaradius dari lekukan flange. Pada strech flanging, keliling flange ditujukan untuk tegangan tariknya, jika terlalu banyak, dapat berkerut dengan mudah pada kelilingnya.

Gambar 16.25, berbagai macam operasi flanging (a) flanging pada lembaran datar (b) dimpling, (c) pelubangan lembaran metal dari flanging. Pada operasi ini, tidak ada persiapan pelubangan sebelum punch diturunkan. Catatan, bagaimanapun, kekasaran bagian tepi selama keliling dari flange. (d) flanging pada pipa. Catatan pinggiran flange menjadi jarang.

Gambar 16.26 ( a ) Ilustrasi skema dari proses roll forming ( b ) contoh dari roll forming cross section. Sumber ( b ) Courtesy of sharon Custom Metal Forming, Inc.

Roll forming. Proses ini, yang juga disebut contour-roll forming atau cold-roll forming, digunakan untuk pembentukan lembaran logam yang lebar dan produksi besar. dimana melalui suatu satuan gulungan, potongan plat logam dibengkokkan dalam langkah yang berurutan (Gambar .16.26). potongan yang dibentuk kemudian adalah potongan panjang yang khusus dan panjangnya spesifik secara terus-menerus.

Produk roll-formed khas adalah panel, bingkai gambar dan pintu, saluran selokan, tabung dan pipa dengan klem pelipat kunci ( lihat bagian 32.5). Panjang part, bagiannya terbatas hanya oleh jumlah material menyediakan kepada gulungan dari stock yang bergulung itu. ketebalan lembar plat pada umumnya terbentang dari sekitar 0,125 sampai 20mm. Pembentukan, kecepatannya biasanya di bawah 1,5 m/s, walaupun mereka dapat yang jauh lebih tinggi untuk aplikasi khusus.

Urutan proses dan disain dari gulungan ( yang mana pada umumnya dengan mesin controling) memerlukan pengalaman yang harus dipertimbangkan. toleransi dimensional dan springback, seperti halnya memotong dan tekuk untuk potongan, harus dipertimbangkan. gulungan biasanya dibuat dari baja karbon atau besi dan mereka mungkin adalah unsur logam pelapis kran disepuh untuk suatu penghabisan permukaan yang lebih baik menyangkut produk yang dibentuk dan untuk perlawanan pengausan yang lebih baik menyangkut gulungan itu. pelumas mungkin digunakan untuk mengurangi pengausan gulungan, untuk meningkatkan penghabisan permukaan, dan pendingin gulungan dan lembaran yang sedang dibentuk

Tube bending and forming. membengkokkan dan membentuk pipa dan bagian cekungan lain memerlukan mesin khusus karena kecenderungan untuk tekukan dan lipatan, seperti ketika berusaha menekuk suatu potongan pipa tembaga atau bahkan plastik udara pembungkus soda. Metoda bending yang paling tua adalah suatu pipa akan kemasan pertama yang partikel butir lepas dengan di dalam nya ( biasanya pasir) dan menekuknya ke dalam suatu peralatan yang sesuai. Fungsi dari pengisi akan mencegah pipa dari tekukan didalamnya. Setelah pipa menjadi bengkok, pasir ditumpahkan. Pipa juga dapat diisi dengan berbagai isi internal fleksibel ( Gambar.16.27 ) dengan tujuan yang sama sepeti pasir tersebut. Haruslah diperhatikan jika (dikarenakan tentang kecenderungan yang lebih rendah nya untuk penekukan ) suatu pipa yang tebal untuk dibentuk untuk suatu radius tekukan besar dapat dibengkokkan dengan aman tanpa penggunaan pengisi atau plugs. Dan juga pipa hydroforming ( bagian 16.8)

Pembentukan pipa dan bentuk - bentuk pipa seperti yang berbeda-beda juga bisa dilakukan menggunakan tekanan cairan internal ( menggantikan penyumbat dari polyurethane ) dengan akhir dari pipa yang seperti disegel oleh mekanik. Dalam proses ini ( tabung hydroforming), komponen diperluas kedalam suatu gerak membuka die pada tekanan hingga 600 MPA. die kemudian dibuka untuk memindahkan bagian yang dibentuk ( Gambar 6.28b)

Gambar 16.27 metode pembengkokan pipa. Pengisian tambalan pipa dengan particulate material seperti pasir sering digunakan untuk mencegah melipatnya pipa selama pembengkokan. Pipa juga dapat dibengkokkan oleh suatu teknik yang terdiri dari dari suatu pegas yang keras, seperti sekerup yang diselipkan di atas pipag. pemeriksaan antara OD dari pipa dan ID keretakan kecil, sehingga tabung tidak akan terdapat kekusutan dan tekukan adalah seragam

Gambar 16.28 ( a ) sebuah bulging dari tubular part dengan flexsibel plug. ( b ) produksi dari fitting untuk plumbing oleh expanding tubular blanks dibawah tekanan internal. Sumber : After J. A. Schey

Dimpling, pieching , dan flaring. pada dimpling ( gambar. 16.25), suatu lubang yang pertama dihantam dan kemudian memperluas ke dalam flange,. flange juga barangkali yang diproduksi dengan penembusan dengan suatu bentuk pukulan ( gambar.16.25c). bagian akir tabung juga dapat diflange dengan proses yang sama ( gambar 16.25d). manakala sudut tekukan kurang dari 90 derajat. Perabot dengan pengepasan bentuk akhir kerucut disebut flaring. kondisi dari tepi ( lihat gambar 16.3) adalah penting dalam operasi ini.meregangkan material menyebabkan tegangan-tarik tinggi sepanjang batas luar dimana dapat didorong kearah retakan dan sobekan pada flange.

Seperti perbandingan diameter flange dengan lubang diameter yang bertambah, regangan meningkat dengan proporsional. tergantung pada kekasaran tepi, akan ada kecenderungan untuk pecah sepanjang diameter tepi dari flange. untuk mengurangi kemungkinan ini, pemotongan atau penekanan bagian tepi mungkin dipotong dengan suatu alat tajam ( lihat gambar 16.9) untuk meningkatkan ujung permukaan bagian tepi.

Heaming dan seaming. Pada proses heaming ( juga disebut perataan), tepi dari lembar dilipat di atas bagian itu sendiri ( gambar 16.23c). heaming meningkatkan kekakuan part, meningkatkan penampilan nya, dan menghapuskan tepi yang tajam. seaming melibatkan sambungan dua tepi pelat logam heaming (gambar.16.23d) seaming ganda adalah dibuat oleh proses serupa menggunakan bentuk secara khusus alat penggulung untuk kedap dan sambungan kedap udara, seperti diperlukan di kotak makanan dan minuman.

Bulging. proses ini melibatkan penempatan suatu bentuk tabel, yang berbentuk kerucut, atau curva linear die ke dalam suatu split female die dan kemudian mengekspandingnya, pada umumnya dengan suatu penyumbat polyurerthane ( gambar.16.28a). punch kemudian ditarik kembali, penyumbat kembali ke bentuk asli, dan part yang dibentuk dipindahkan dengan pembukaan die yang memisah. produk khas dibuat adalah pitchers air, barrel bir dan manik-manik drum minyak. karena komponen dengan bentuk kompleks, busi ( sebagai ganti menjadi silindris) mungkin dengan tujuan menerapkan tekanan yang lebih tinggi pada daerah part yang kritis. keuntungan utama menggunakan busi polyurethane adalah bahwa mereka adalah sangat bersifat tahan abrasi , melicinkan ,and pelumas, lagipula, tidak merusakkan ujunh permukssn yang sedang dibentuk.

Segmented dies. Ini adalah dies yang terdiri dari segmen individu yang ditempatkan di dalam part itu dibentuk dan diperluas dengan mesin dalam satu arah radial. mereka kemudian ditarik kembali untuk memindahkan part yang dibentuk itu. Segmented dies secara relatif mahal, dan dapat digunakan untuk produksi masal.

contoh 16.3 pabrikasi bellows

bellows (embusan) dimanufaktur dengan bulging proses, seperti ditunjukkan di gambar 16.29 setelah tabung membengkak pada bermacam penempatan yang sama jauh, dimampatkan di sekitar axis ke yang roboh seragam daerah yang membengkak, begitu membentuk bellows. material tabung harus mampu mengalami tegangan yang besar melibatkan sepanjang proses peruntuhan tanpa menghasilkan retak.

Gambar 16.30 Ilustrasi skema dari proses stretch forming. Lapisan alumunium untuk pesawat dapat dibuat dengan metode ini. Sumber : Courtesy of Cyril Bath Co.

Strecth forming. Pada stretch forming, pelat logam adalah diclamping sepanjang tepinya dan yang diregangkan pada male dies( dari blok atau dari pukulan). Die bergerak ke atas, mengarah ke bawah atau jalan sisi yang tergantung pada disain tertentu dari mesin ( buah ara 16.30) pembentukan peregangan digunakan terutama untuk membuat pesawat terbang panel kulit pesawat ,badan pesawat terbang, dan sarung kapal. alumunium kulit untuk boeing 767 dan 757 pesawat terbang, sebagai contoh, adalah dibuat oleh stretch forming dengan suatu kekuatan tekanan 9 MN. lembar segi-empat adalah 12mx 2.5 x 6.4 mm. walaupun proses ini biasanya digunakan untuk produksi volume rendah, adalah hemat

Pada kebanyakan operasi, yang kosong adalah lembar segi-empat yang diclamping sepanjang tepi lebih dangkal nya dan meregangkan menurut panjang, begitu membiarkan material untuk menyusutkan pada jarak. mengendalikan jumlah peregangan adalah penting dalam rangka mencegah retakan. Pembentukan peregangan tidak bisa menghasilkan komponen dengan pinggiran yang jelas dengan sudut kembali ( tekanan pada permukaan dari die.) berbagai accesorry peralatan dapat menggunakan bersama dengan peregangan membentuk, mencakup lebih lanjut pembentukan dengan kedua-duanya female dan male die part di bawah tegangan. dies untuk stretch forming biasanya dibuat dari campuran logam seng, baja, plastik, atau kayu. kebanyakan aplikasi tidak memerlukan minyak pelumas.

Deep Drawing

Banyak part dibuat dari pelat logam adalah silindris atau berbentuk box, seperti pot dan panci, semua jenis kotak untuk makanan dan minuman (gambar 16.31), baja tahan-karat dapur bakcuci ,canisters, dan bahan bakar tangki/tank permobilan. komponen seperti pada umumnya dibuat dengan proses suatu tekanan suatu pelat logam flat yang kosong ke dalam suatu lubang die walaupun proses biasanya disebut deep drawing ( karena kemampuan nya untuk memproduksi komponen lebih dalam), juga digunakan untuk membuat komponen yang dangkal atau mempunyai kedalaman moderat. ini adalah salah satu proses pabrik logam paling utama sebab dari penggunaan luas dari pembuatan produk.

Di proses dasar deep-drawing, di sekitar pelat logam yang kosong ditempatkan di atas suatu lingkar pembukaan die dan ditempatkan pada tempatnya blankholder atau hold-down ring (gambar 16.32b). gerakan punch mengarah ke bawah dan memukul blank ke dalam rongga, sehingga membentuk suatu cangkir.m Variabel yang penting di dalam deep drawing adalah properti dari pelat logam, perbandingan diameter blank, Do: garis tengah punch, Dp:toleransi, c, diantara punch dan die : radius punch, Rp: radius sudut die, Rd: kekuatan blank holder : dan pemberian minyak pelumas dan friksi antara semua permukaan yang berhubungan.

Selama operasi drawing, pergerakan dari blank ke dalam rongga dies mengurangi induksi sampai menekan kedalam flens, pinggiran roda itu, dimana cenderung menjadikan flens,untuk mengerut selama drawing. Fenomena ini dapat didemonstrasikan dengan hanya menekan potongan bundar ke dalam suatu rongga, seperti suatu gelas minum. pengerutan dapat dikurangi atau dihapuskan jika blank holder tetap dibawah penjagaan kekuatan tertentu. dalam rangka meningkatkan capaian, penting kekuatan ini dapat dikendalikan sebagai fungsi pergerakan pukulan.

Oleh karena orang banyak variabel melibatkan, pukulan itu force,f, sukar untuk mengkalkulasi secara langsung. Telah ditunjukkan, kekuatan pukulan maksimum itu, f maks dapat diperkirakan dari rumusan

Dimana penamaannya sama halnya di dalam gambar16.32b. ini dapat dilihat jika kekuatan meningkat seiring meningkatnya blankholder, ketebalan, perpanjangan, dan ratio(do/Dp). dinding dari gelas diperlakukan membujur ( vertical ) seperti tegangan-tarik dalam kaitan dengan kekuatan pukulan. pemanjangan di bawah tekanan ini menyebabkan dinding gelas untuk menjadi bahan pengencer dan, jika berlebihan, dapat menyebabkan retak gelas;

Gambar 16.32 (a) Ilustrasi skema dari proses deep drawing pada sheet metal stipper ring memungkinkan perpindahan cup dari punch. ( b) Variable proses dalam deep drawing, kecuali kekuatan

punch , f , Semua parameter yang ditunjukkan pada gambar adalah variable terpisah.

16.7.1 deep drwability

Dalam suatu operasi deep-drawing, kegagalan yang biasanya diakibatkan oleh penipisan dinding gelas di bawah tegangan-tarik membujur tinggi. jika kita mengikuti pergerakan dari material ketika itu mengalir ke dalam rongga die, itu dapat dilihat bahwa pelat logam (a) harus mampu untuk mengalami suatu pengurangan di dalam jarak dalam kaitan dengan pengurangan di garis tengah, dan ( b) harus menekan penipisan di bawah tegangan-tarik yang membujur dalam dinding gelas tersebut. Deep drawability biasanya dinyatakan oleh pembatasan gambar perbandingan ( LDR),

LDR=maximum blank diameter= Do Punch diameter Dp

Gambar 16.33 Tegangan pada contoh tensile test yang dipindah dari selempeng sheet metal. Tegangan ini digunakan untuk menentukan Anistropy normal dan planar dari sebuah sheet metal.

Apakah suatu pelat logam dapat ditarik dalam dengan sukses ke dalam sepanjang suatu part bentukan gelas, telah ditemukan menjadi suatu fungsi anisotropi yang normal digambarkan . dalam kaitan dengan tegangan spesimen mengalami dalam tegangan ( gambar.16.33)

R=Width strain =εω

Thickness strain ε t (16.11) Dalam rangka menentukan besar R, suatu percobaan tarik spesimen yang pertama disiapkan dan diperlakukan untuk suatu pemanjangan 15% sampai 20%. tegangan sebenarnya pada lembar plat telah dihitung dan dibahas dalam bagian 2.2. sebab lembaran plat pada pengerolan dingin yang biasanya mempunyai anisotropi di dalam

planar petunjuknya, R nilai dari suatu spesimen pemotongan dari suatu lembaran metal

digulung akan tergantung pada orientasinya berhubungan dengan arah yang bergulung. Untuk kondisi ini , nilai rata-rata, Ravg dapat dihitung dengan :

Jika tulisan di bawah garis adalah sudut berhubungan dengan arah yang bergulung pada lembar plat tersebut. beberapa Ravg nilai-nilai khas disampaikan dalam tabel16.4. hubungan yang ditentukan antara Ravg dan LDR ditunjukkan di dalam fig 16.34. itu telah tidak dibentuk bahwa sifat mekanis pelat logam yang lain menunjukkan seperti konsisten suatu hubungan ke LDR seperti halnya Ravg , dengan penggunaan suatu percobaan tarik sederhana menghasilkan dan memperoleh anisotropi normal dari pelat logam, pembatasan gambar perbandingan dari suatu material dapat ditentukan

Gambar 16.34 Hubungan antara anisotropy normal rata-rata dan limiting drawing ratio untuk bermacam sheet metal

Earing. Di dalam drawing, tepi cups akan menjadi garis yang berombak/berkerut, kejadian ini disebut earing ( gambar .16.35). Ears harus dilakukan pada pembentukan cups sebab mereka harus dipotong sedikit untuk membuang bagian yang tidak bermanfaat dan mengganggu pengolahan cups lebih lanjut , yang akan mengakibatkan sisa skrap. Earing disebabkan dari lembar oleh planar anisotropi dan jumlah earing

yang yang diproduksi mungkin dua orang, empat, atau delapan, tergantung pada pengolahan sejarah dan ukuran dari lembaran plat logam. Jika lembaran plat logam lebih kuat dalam petunjuk menggulung dibanding garis melintang kepada arah yang bergulung dan kekuatan bervariasi yang seragam berkenaan dengan orientasi, kemudian dua earing akan membentuk. jika lembar mempunyai kekuatan tinggi pada orientasi berbeda, kemudian earing akan lebih membentuk

Planar anisotropi dari lembaran plat ditandai oleh ∆R. digambarkan dalam kaitan dengan directional R menilai dari persamaan

∆R=Ro-2R45+R 90 2

Ketika delta ∆R=0, tidak terjadi pembentukan ear. tingginya dari ear meningkat sama dengan peningkatan ∆R.Ini dapat dilihat drawabilias itu ditingkatkan oleh suatu nilai Ravg dan ∆R rendah. biasanya, pelat logam dengan Ravg tinggi juga mempunyai ∆R nilai-nilai tinggi. pelat logam susunan sedang dikembangkan secara terus menerus untuk meningkatkan drawabilitas dengan pengendalian jenis campuran logam unsur-unsur dalam material seperti halnya berbagai pengolahan parameter selama penggulungan lembar.

Praktek deep-drawing

Petunjuk tertentu telah dibuat untuk keberhasilan praktek deep-drawing. tekanan blank holder biasanya dipilih 0.7 sampai 1,0% dari jumlah kekuatan akhir dan kekuatan-tarik dari pelat logam. Terlalu tinggi kekuatan blank holder meningkatkan kekuatan pukulan dan menyebabkan dinding cups untuk tersayat. Pada sisi lain, jika blankholder kekuatan terlalu rendah, Pengerutan akan terjadi.

Toleransi pada umumnya 7 sampai 14% lebih besar dibanding ketebalan lembaran plat jika jaraknya terlalu kecil, the blank mungkin ditembus oleh tekanan tersebut. sudut radian dari tekanan dan die adalah juga parameter yang penting. jika mereka terlalu kecil, mereka dapat menyebabkan retak di sudut; jika mereka adalah terlalu besar, dinding cangkir akan terjadi pengerutan..

Draw beads (Gambar.16.36) adalah diperlukan untuk mengendalikan aliran yang

kosong ke dalam rongga die. Beads membatasi tekanan yang terbuang pada pelat logam dengan membengkokkan dan meluruskan sepanjang siklus drawing. Mereka dengan demikian meningkatkan kekuatan memerlukan untuk menarik lembar ke dalam cavity die fenomena ini dapat didemonstrasikan dengan mudah dengan penempatan suatu potongan kertas atau almunium menggagalkan melalui jari seseorang dalam pengaturan similiar Lihat gambar13.36a. Anda akan catat bahwa suatu kekuatan tersebut. Jadi harus diperhatikan untuk untuk tidak terkena jari anda. Draw beads juga membantu ke arah mengurangi yang diperlukan kekuatan blankholder, sebab lembar yang bermanik-manik mempunyai suatu kekakuan yang lebih tinggi ( oleh karena itu momen-inersia lebih tinggi ) oleh karena itu kecenderungan untuk mengerutkan. Drawing garis tengah manik-manik dapat terbentang dari 13 sampai 20 mm yang belakangan ini bisa diterapkan dalam pengecapan besar, seperti pada panel pada mobil.

Draw beads juga bermanfaat di dalam gambar komponen nonsymmetric dan

box-shaped, sebab mereka dapat menyajikan berbagai kesulitan penting dalam pengerjaan ( gambar.16.36 b dan c). Melihat pada gambar 16.36C, sebagai contoh, bahwa berbagai bagian part menyangkut yang mengalami jenis kelainan bentuk yang berbeda

selama drawing. ( mengingat juga prinsip pokok material mengalir di direction paling sedikit perlawanan.)

Gambar 16.36 Ilustrasi dari skema draw bed

Dalam rangka menghindari sobek/tersayatnya pelat logam selama pembentukan, tersebut sering diperlukan untuk menyertakan faktor berikut :

• Penempatan dan disain yang sesuai draw beads

• luasan radius die

• Pemberian minyak pelumas efektif

• Bentuk dan ukuran blank

• Memotong/Terputus sudut segi-empat atau penyiku yang kosong pada 45 untuk mengurangi tegangan-tarik dikembangkan selama drawing

• Penggunaan blank dari cacat internal dan eksternal

Ironing (pengerasan). melihat pada gambar16.32 bahwa jika jarak antara punch dan die cukup besar, cups yang didrawing akan mempunyai dinding lebih tebal pada dindingnya dibanding pada dasar nya. Dikarenakan dinding tersebut terdiri dari material dari bagian titik tengah dan sebelah luar menjadi kosong, karenanya telah dikurangi di dalam titik tengah menjadi lebih tebal dibanding material yang constituting sisa dari