Proses Pembentukan Logam

Transkripsi

1 Proses Pembentukan Logam ` Disusun Oleh: Nama : Adong Panjaitan Nim : Kelas : ME-4E Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan 2017

2 Kata Pengantar Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala berkatnya sehingga saya dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Makalah ini disusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Teknik Pembentukan Dasar Harapan saya semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga saya dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik. Makalah ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang saya miliki sangat kurang. Oleh kerena itu saya harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini. Medan, Juni 2017 Penulis

3 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.... DAFTAR ISI... BAB I PENDAHULUAN... A. Latar Belakang... B. Tujuan... BAB II PEMBAHASAN... A. PROSES DRAWING B. PROSES PIERCING C. PROSES ROLLING D. PROSES SPINNING E. PROSES SWAGING F. PROSES POWDER WELDING BAB II PENUTUP A.

4 BAB I Pendahuluan A. Latar belakang Dengan semakin kembangnya teknologi di jaman sekarang, saya membuat makalah ini untuk mengetahui lebih luas tentang proses-proses pembentukan logam diantaranya adalah proses Drawing,Piercing,Rolling,Spinning,Swaging dan Powder Welding. Karena proses tersebut sangat dibutuhkan dalam dunia industri. Di dalam industri manufaktur logam, suatu proses pembentukan logam baik primer maupun sekunder seperti pengerolan (rolling), spinning, penarikan(drawing) adalah pekerjaan yang harus dilakukan dengan menentukan atau memilih kapasitas mesin serta perkakas dan peralatan yang akan digunakan untuk proses tersebut. B. Tujuan Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut a. Mengetahui proses-proses pembentukan logam b. Mengetahui cara pembentukan logam

5 BAB II Pembahasan A.PROSES DRAWING Drawing merupakan proses pengubahan bentuk dingin dari lembaran logam untuk menghasilkan benda yang mempunyai kedalaman tekan seperti pada pembuatan mangkuk (kup). Proses ini dilakukan dengan meletakan lembaran (blank) diantara dua penjepit yang salah satunya juga sekaligus berfungsi sebagai cetakan. Lembaran kemudian ditekan pada bagian yang tak berjepit sehingga bahan lembaran akan mengalir masuk ke dalam cetakan dan menghasilkan benda jadi sama dengan bentuk cetakannya. Pada proses ini terjadi aliran material disebabkan tekanan blank holder yang digunakan tidak terlalu besar. Selama proses, ketebalan benda lebih kurang sama dengan ketebalan lembaran awal dan luas permukaan lembaran sebelum dibentuk sama dengan luas permukaan benda setelah dibentuk. Pada proses ini perlu diperhitungkan besarnya tekanan penjepit disekeliling blank untuk menghindari pengkerutan bagian tepi ataupun perobekan mangkuk. Bentuk pengujian deep drawing yang biasanya dilakukan yaitu pengujian swift, dimana blank lingkaran dibentuk menjadi mangkuk beralas datar seperti tampak pada gambar berikut ini: Gambar 1.proses drawing Pada proses deep drawing, blank mengalami tiga jenis deformasi yang berbeda. Deformasi dan keadaan tegangan yang terjadi pada daerah-daerah yang berbeda selama proses deep drawing diperlihatkan pada gambar berikut ini: Gambar 2.Bagian blank yang mengalami deformasi Pada daerah tenagh blank (bagian yang kontak langsung dengan alat tekan) terjadi regangan tarik biaksial sehingga pada daerah ini terjadi penipisan. Blank yang berada di laur daerah penekanan (diantara penjepit) pada saat akan masuk kedalam cetakan akan mengalami penarikan ke arah radialnya. Keliling lingkaran akan terus menerus menyusut dari keliling awal D menjadi d. Penyusutan terjadi pada daerah ini karena adanya regangan tarik pada

6 arah radial akibat gaya tekan dari alat tekan (punch) serta regangan tekan pada arah tegak lurus radial (arah keliling) Pada saat masuk ke cetakan, mula-mula terjadi pembengkokan atau bending, kemudian dilanjutkan dengan pelurusan (straightening) akibat melewati kelengkungan cetakan membentuk dinding kup akibat gaya tekan dari punch yang memasuki lubang cetakan. Gaya tekan dari punch mengakibatkan dinding kup mengalami penarikan pada arah sejajar dengan arah gerakan punch Beban tekan dari dasar kup diteruskan ke bagian dinding. Umumnya daerah yang sering mengalami robek dalam deep drawing terletak pada bagian dinding sedikit di atas jari-jari kelengkungan dasar kup. Pada daerah ini terjadi peregangan bidang (plane strain) yang mengakibatkan penipisan bahan. Robek akan terjadi apabila tegangan tarik yang terjadi pada daerah ini melebihi kekuatan tarik bahan Gaya tekan yang dibutuhkan untuk membentuk blank menjadi kup merupakan jumlah gaya idela untuk pengubahan bentuk, gaya gesek dan gaya penyusutan ketebalan pada bagian dinding. Gaya penekanan ideal untuk menekan blank masuk ke dalam cetakan terus bertambah dengan makin dalamnya penekanan akibat terjadinya pengerasan regang. Gaya penekanan yang terjadi pada daerah penjepit terus bertambah sampai keadaan maksimum dan kemudian berkurang dengan makin berkurangnya daerah blank yang terjepit

7 B.PROSES PIERCING Piercing merupakan proses pengerjaan panas untuk membuat pipa tanpa sambungan (seamless pipe) dengan bahan baku berupa billet (batang bulat dan padat) Dengan demikian hasil dari proses ini tidak terdapat suatu garis penghubung hasil sambungan. Batang logam padat yang telah dipanasi dengan salah satu ujungnya berlubang ditengahtengahnya sebagai penunjuk bagi mandrel, dimasukkan ke dalam roll yang sumbunya membentuk 6 % terhadap sumbu benda kerja. Roll berputar searah, dan bentuk roll lebih kecil dibandingkan dengan diameter bahan. Pada saat batang dimasukkan, batang akan terbawa oleh putaran dari roll dan karena adanya sudut kemiringan batang seakan-akan ditarik oleh kedua roll. Produk Piercin C.PROSES ROLLING Rolling atau pengerolan logam adalah sebuah proses untuk mengurangi ketebalan atau luas penampang dari suatu logam atau benda kerja, dengan melewatkan benda kerja pada sepasang roll yang berputar dengan arah yang berlawanan. Celah atau gap diantara dua roll yang berputar lebih kecil dari ketebalan logam yang akan masuk. Benda kerja terjepit diantara dua roll, sehingga muncul gaya gesek yang diperlukan untuk menggigit dan menarik benda kerja agar dapat melewati roll. Benda kerja yang melewati roll berputar akan mengalami tegangan tekan dan tegangan geser permukaan. Deformasi dari proses ini akan menyebabkan benda kerja bertambah panjang, sedangkan luas penampang atau ketebalannya akan berkurang. Gambar 5.proses Rolling

8 Jenis Jenis Proses Pengerolan a) Proses Pengerolan Panas (Hot Rolling) Hot rolling merupakan operasi pengerolan yang dilakukan pada temperature lebih tinggi dari temperature rekristalisasi. Biasanya bahan kerja yang digunakan dalam proses pengerolan panas berupa potongan besar logam dalam bentuk slab atau bloom untuk tahap berikutnya, sehingga pada akhirnya diperoleh bentuk batang, plat, atau lembaran. Pada proses pengerolan panas ini, deformasi tidak menyebabkan terjadinya penguatan logam. Tegangan alir bahan akan semakin kecil dengan semakin tingginya temperature operasi. Energi deformasi yang dibutuhkan menjadi lebih kecil pada temperature yang lebih tinggi. Dengan demikian, maka deformasi dapat dilakukan pada benda kerja yang berukuran relative besar dengan total deformasi besar. Keuntungan dari pengerolan panas adalah : Bebas dari tegangan sisa Sifat-sifatnya lebih homogen Gambar 6.proses pengerolan panas Sedangkan beberapa kekurangan dari pengerolan panas ini yaitu : Dimensi kurang akurat Terjadi oksidasi pada permukaan rolan b) Proses Pengerolan Dingin (Cold Rolling) Cold rolling merupakan proses pengerolan yang dilakukan pada temperature dibawah temperature rekristalisasi benda kerjanya. Pengerolan dingin ini biasanya dilakukan setelah proses pengerolan panas. Proses pengerolan dingin ini menghasilkan kualitas permukaan yang lebih baik, dan kesalahan dimensional yang lebih kecil daripada hasil proses pengerolan panas. Bahan baku untuk proses pengerolan dingin ini biasanya adalah hasil dari proses pengerolan panas. Proses pengerolan dingin ini akan menyebabkan terjadinya mekanisme penguatan pada benda kerja yang diikuti dengan turunnya keuletan. Benda kerja menjadi lebih kuat, lebih keras, dan lebih rapuh. Pada proses pengerolan dingin ini, tegangan alir benda kerja menjadi semakin meningkat.

9 Pada saat benda kerja mengalami pengerolan dingin, terjadi perubahan yang mencolok pada struktur butir dan pergeseran atom-atom. Untuk pengerolan dingin diperlukan tekanan yang lebih besar daripada pengerolan panas, karena material akan mengalami deformasi plastis bila tegangan melebihi batas elastis. Karena tidak mungkin terjadi rekristalisasi selama pengerolan dingin, tidak terjadi pemulihan dari butir yang mengalami perpecahan. Keuntungan dari proses pengerolan dingin antara lain : Produknya lebih tipis daripada produk pengerolan panas Benda kerjanya menjadi lebih kuat dan lebih keras Sedangkan beberapa kekurangan dari pengerolan dingin antara lain : Membutuhkan proses pengerjaan panas setelah pengerolan, untuk menyeimbangkan lagi sifat mekanik produk D.PROSES SPINNING Spinning atau biasa disebut dengan metal spinning, spin forming, atau metal turning adalah salah satu cara pembentukan/pengolahan logam (metal forming) dengan memutar logam (biasanya berbentuk seperti kepingan disc atau tabung) dengan kecepatan tinggi dan membentuknya menggunakan alat khusus. Proses spinning bertujuan untuk membuat produk yang simetris aksial, seperti peralatan memasak. Metal spinning tidak bekerja dengan cara memotong atau menghilangkan material sebagaimana dilakukan pada proses pengerjaan kayu atau logam. Spinning bekerja dengan cara membentuk lembaran logam menjadi bentuk yang diinginkan dengan pemutaran lembaran logam secara sangat cepat. Spinning dapat dilakukan menggunaan mesin bubut manual ataupun menggunakan mesin bubut otomatis CNC. Spinning banyak digunakan oleh pengrajin dalam hal pembuatan alat-alat industri. Semua bahan logam yang bersifat ulet (ductile) dapat dilakukan proses ini, seperti stainless steel, alumunium, dan logam lainnya. Proses Kerja Spinning Proses spinning terbilang cukup sederhana. Blok cetakan produk dipasang pada bagian drive mesin bubut. Kemudian, lempeng logam yang menjadi bahan dasar produk dijepitkan terhadap blok tersebut oleh bantalan bertekanan (pressure pad). Blok dan lempeng logam berputar bersamaan saat mesin dinyalakan. Saat mesin berputar, diberikan gaya khusus kepada lempengan dengan menggunakan berbagai tuas khusus sedimikan hingga lempeng logam tersebut berdeformasi mengikuti bentuk blok. Tahap selanjutnya adalah merapikan tepi serta ujung produk yang sering kali masih tajam dan kurang rapi. Tahap ini dilakukan dengan mengikis sedikit-demi-sedikit bagian ujung dan tepi benda kerja hingga didapatkan ujung dan tepi yang halus. Untuk produk sederhana, hanya dibutuhkan satu blok cetakan. Namun, jika produk yang ingin dihasilkan memiliki bentuk yang kompleks dan rumit, penggunaan blok cetakan lebih dari satu dapat dilakukan sesuai dengan kebutuhan. Karena diameter produk selalu lebih kecil daripada diameter awal, produk setelah proses kerja haruslah lebih tebal, memanjang secara radial, atau melengkung melingkar daripada sebelum dilakukan proses kerja. Selain spinning, terdapat pula istilah Hot Spinning. Hot spinning hampir sama dengan spinning biasa, hanya saja terdapat penambahan perlakuan terhadap lempengan logam, yakni memanaskan lempengan logam sehingga molekul-molekul logam mengalami perenggangan. Dengan pemanasan, gaya yang diperlukan untuk mendeformasi logam menjadi lebih kecil.

10 Penerapan Spinning sangat tepat diterapkan untuk memproduksi alat-alat sederhana dan berskala besar karena waktu dan biaya yang diperlukan dalam proses spinning cukup kecil. Sebagai contoh adalah produk kaleng minuman. Logam yang Digunakan Hampir semua logam dapat dilakukan proses spinning, namun hanya sedikit bahan yang bekerja secara baik. Alumunium adalah salah satunya. Alumunium memiliki sifat elastis dan mudah dibentuk sehingga memudahkan proses spinning dengan hasil yang baik (kemungkinan cacat kecil). Selain itu, stainless steel juga memiliki elastisitas yang baik, bahkan lebih baik daripada alumunium (50%-68% elongasi). Dari rentang Austenitic dari stainless steel, 201 dan 301 memiliki kemampuan elongasi terbaik. Demikian pula, semakin rendah kadar karbon dalam baja ringan semakin mudah terbentuk. Tembaga memiliki kemampuan elongasi yang baik (dapat diubah bentuknya) namun perlu membutuhkan perlakuan khusus saat pengerjaan guna menghindari terjadinya patah dan retak. Kuningan juga memiliki karakteristik hampir sama dengan tembaga, hanya saja memiliki kekerasan lebih tinggi sehingga membutuhkan gaya yang lebih besar. Beberapa logam lainnya yang dapat dilakukan proses spinning adalah titaium, magnesium (pada 600 F), perak, emas, dan lain lain, namun logam logam tersebut membutuhkan perlakuan yang khusus untuk menghindari gagal produksi. Proses pembentukan dengan spinning ini dilakukan penekanan secara bertahan di seluruh permukan pelat yang akan dispin atau diputar. Proses penekanan dengan putar ini tidak boleh dilakukan sekaligus dengan penekanan yang keras. Hasil penekan keras akan memberikan dampak kerusakan pada permukaan pelat. Kemungkinan lain juga dapat menyebabkan pelat menjadi robek atau pecah. Tool yang digunakan pada proses spinning ini mempunyai bentuk-bentuk seperti pada gambar disamping yakni: Bulat, pipih, bulat melengkung, pipih tajam, bulat kecil lurus. Tang-kai holdernya terbuat dari bahan kayu dengan panjang sekitar 200 mm. Gambar diatas menjelaskan tempat dudukan tool pembentuk dari proses spinning. Tool ditahan pada pin yang terletak pada tool rest machine. Mesin spinning yang digunakan adalah mesin bubut dengan meja yang lebih pendek. Pelat atau material diletakkan diantara mal pembentuk dan dijepit oleh kepala lepas. Tool ditekan dengan menggunakan tangan pada saat dilakukannya proses pemutaran tool ditekankan ke

11 pelat. Karena proses spinning ini dilakukan pada saat berputar makan bentuk-bentuk yang dihasilkan mempunyai bentuk yang simetris. Proses spinning diperlihatkan pada gambar dibawah, Langkah-langkah proses ini ditunjukan melalui beberapa pandangan. Pada pandangan atas terlihat posisi tool menekan pelat yang sedang berputar. Pelat dijepit diantara mal pembentuk dan diapit oleh balok yang berhubungan dengan kepala lepas. Proses pembentukan deng-an spin ini dimulai dari pusat sumbu pelat dan ditekan sambil pelat ditarik keluar. Proses ini dilakukan secara bertaha. Pengulangan ini dimaksukan agar pembentukan merata pada seluruh permukaan pelat Pembentukan terjadi akibat adanya penekanan yang dilakukan padapelat dengan tool. Tenaga yang digunakan untuk menekan tool ini merupakan tenaga tangan manusia. Karena pekerjaan ini dilakukan secara manual maka skill atau latihan untuk melakukan proses ini sangat diperlukan. E.PROSES SWAGING Swaging adalah proses pengurangan diameter benda kerja yang berbentuk bulat baik solid meupun berongga dengan cara penempaan berulang kali. Gambar proses swaging

12 Disini die berfungsi sebagai hammer.proses swaging juga dapat membentuk bentuk kerucut dan mengurangi diameter dalam maupun diameter luar penampang F.PROSES POWDER WELDING Submerged arc welding (SAW) adalah proses pengelasan yang menggunakan elektroda terkonsumsi secara kontinu dan menggunakan pelindung las yang disediakan oleh butir-butir flux. Gambar mesin las SAW Proses otomatis terjadi pada pemakanan elektroda yang disuplai oleh lilitan elektroda. Pada proses ini flux dijatuhkan ke area pengelasan menggunakan bantuan hopper dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Selanjutnya flux tersebut tertimbun secara menyeluruh sehingga mencegah percikan las, spatter, dan radiasi yang berbahaya. Flux di dekat busur kemudian cair dan tercampur dengan cairan logam untuk menghilangkan kotoran serta memadat pada bagian atas sambungan las. Flux yang memadat di atas las tersebut membentuk slag yang mirip menyerupai kaca. Slag dan sisa flux yang tidak tercampur melindungi logam las dari atmosfer dengan sangat baik. Selain itu slag dan flux tersebut juga mengisolasi panas dari area las. Panas yang terisolasi menyebabkan pendinginan relatif lambat sehingga diperoleh kualitas sambungan las yang baik (tough dan ductile). Sisa-sisa flux yang tidak tercampur tadi selanjutnya disedot kembali ke penampungan flux dan dapat dimanfaatkan kembali. Aplikasi Submerged Arc Welding (Kelebihan SAW) Submerged arc welding secara meluas digunakan pada fabrikasi baja bentuk-bentuk struktur (seperti I-beam yang dilas); menyambung pipa, tangki, dan bejana berdiameter besar (baik sambungan longitudinal maupun circumferential); dan mengelas komponen mesin-mesin besar.

13 Ketebalan plat yang dapat dilas sebesar lebih dari 25 mm. Material yang dapat dilas menggunakan SAW antara lain: baja karbon rendah, baja paduan rendah, dan stainless steel. Kekurangan Submerged Arc Welding Submerged arc welding tidak dapat digunakan untuk mengelas baja karbon tinggi, tool steel, dan sebagian besar logam non ferro. Karena SAW memanfaatkan gravitasi untuk menyediakan butir flux, maka benda kerja yang dilas selalu diorientasikan secara horizontal. Metode penyediaan butir flux dengan memanfaatkan gaya gravitasi juga menuntut proses SAW menggunakan plat yang sering diletakkan pada bagian bawah sambungan selama proses pengelasan. Gambar 1. Submerged Arc Welding (SAW).