Makalah Proses Penempaan (Forging process)

A. METAL FORMING

Divisi Metal Forming adalah penyedia global terkemuka solusi berkualitas tinggi pengolahan logam, tabung sangat khusus dan bagian, strip baja khusus, serta komponen kompleks untuk industri otomotif.

Divisi Logam Pembentukan adalah produsen global terkemuka tabung dilas dan bagian berongga, bagian khusus terbuka, serta custom-made tabung khusus dan bagian presisi, yang adalah kualitas tertinggi. Divisi ini menyediakan industri otomotif dan dihormati pemasok dengan rangkaian lengkap bagian ditekan di segmen tubuh-in-putih serta komponen struktural sebagai sangat inovatif. Selain itu, menghasilkan cold-rolled strip baja khusus dengan tingkat tinggi stabilitas dimensi, toleransi sangat ketat, dan kualitas permukaan yang sangat baik. Divisi ini juga merupakan penyedia solusi produk canggih di segmen high-bay gudang, rak sistem dan keselamatan jalan dan juga beroperasi di industri energi dan pemanasan.

B. SHEET METAL FORMING

Lembaran logam hanyalah logam yang dibentuk menjadi potongan-potongan tipis dan datar. Ini adalah salah satu bentuk dasar yang digunakan dalam pengerjaan logam dan dapat dipotong dan dibengkokkan ke dalam berbagai bentuk yang berbeda. Benda sehari-hari yang tak terhitung jumlahnya yang dibangun dengan logam lembaran. Ketebalan dapat bervariasi secara signifikan, sangat tipis ketebalan dianggap foil atau daun, dan buah lebih tebal dari 6 mm (0,25 in) dianggap piring.

Lembaran logam tersedia dalam potongan datar atau sebagai jalur melingkar. Kumparan dibentuk dengan menjalankan lembaran kontinu logam melalui slitter gulungan.

Ketebalan lembaran logam umumnya ditentukan oleh ukuran, tradisional non-linear yang dikenal sebagai pengukur. Nomor mengukur lebih besar, lebih tipis logam. Umumnya digunakan berkisar baja lembaran logam dari 30 mengukur sampai sekitar 8 gauge. Gauge berbeda antara Ferrous (besi based) logam dan logam nonferrous seperti aluminium atau tembaga, Tembaga diukur dengan ketebalan oleh Ounce.

   

                                      Gambar . Sheet  metal forming.

C. BULK DEFORMATION

Massal deformasi adalah pengolahan benda kerja yang memiliki luas permukaan yang relatif kecil terhadap volume (atau permukaan daerah untuk ketebalan).
Dalam proses deformasi massal, ketebalan atau penampang perubahan benda kerja.

D. PROSES PENEMPAAN  (FORGING)

Penempaan(forging) adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan mempergunakan gaya tekan untuk mengubah bentuk atau ukuran dari logam yang dikerjakan. Proses tempa bisa dilakukan dengan 2 cara yaitu pengerjaan panas(hot working) dan pengerjaan dingin (cold working). Penempaan (forging) bisa dilakukan dengan manual atau dengan mesin hidrolis karena bisa membuat tekanan yang dan membutuhkan tenaga yang besar pula. Tetapi jika menggunakan tenaga pneumatik, tenaga yang dihasilkan lebih kecil.

Dua jenis pengerjaan mekanik dimana logam mengalami deformasi plastik dan perubahan bentuk adalah pengerjaan panas dan pengerjaan dingin. Pada pengerjaan panas, gaya deformasi yang diperlukan adalah lebih rendah dan perubahan sifat mekanik tidak seberapa. Pada pengerjaan dingin, diperlukan gaya yang lebih besar, akan tetapi kekuatan logam tersebut akan meningkat dengan cukup berarti .

Suhu rekristalisasi logam menentukan batas antara pengerjaan panas dan dingin .Pengerjaan panas logam dilakukan di atas suhu rekristalisasi atau di atas daerah pengerasan kerja. Pengerjaan dingin dilakukan di bawah suhu rekristalisasi dan kadang-kadang berlangsung pada suhu ruang. Suhu rekristalisasi baja berkisar antara 500 ºC dan 700 ºC.

Keuntungan dalam pengerjaan panas sebagai berikut:

1.    Porositas dalam logam dapat dikurangi. Batangan  setelah dicor umumnya   mengandung banyak lubang-lubang tersebut tertekan dan dapat hilang oleh karena pengaruh tekanan kerja yang tinggi

2.    Ketidakmurnianan dalam bentuk inklusi terpecah-pecah dan tersebar dalam logam.

3.    Butir yang kasar dan butir berbentuk kolum diperhalus. Hal ini berlangsung di daerah rekristalisasi.

4.    Sifat-sifat fisik meningkat, disebabkan oleh karena penghalusan butir. Keuletan dalam logam meningkat.

5.    Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk baja dalam keadaan panas jauh lebih rendah dibandingkan dengan energi yang dibutuhkan untuk pengerjaan dingin

Gambar Proses penempaan.

a.    Penempaan palu

Pada proses penempaan logam yang dipanaskan ditimpa dengan mesin tempa uap diantara perkakas tangan atau die datar. Penempaan tangan yang dilakukan oleh pandai besi merupakan cara penempaan tertua yang dikenal. Pada proses ii tidak dapat diperoleh ketelitian yang tinggi dan tidak dapat pula dikerjakan pada benda kerja yang rumit. Berat benda tempa berkisar antara beberapa kilogram sampai 90 Mg

Gambar 1. Diagram yang menggambarkan jumlah pas dan urutan mereduksi penampang bilet 100 x 100 mm menjadi batang bulat.

b.    Penempaan Timpa

Perbedaan penempaan palu dan penempaan timpa terletak pada jenis die yang digunakan. Penempaan timpa menggunakan die tertutup, dan benda kerja terbentuk akibat impak atau tekanan, memaksa logam panas yang plastis, dan mengisi bentuk 

Gambar 2. Mesin tempa uap dengan rangka terbuka.

Suhu tempa untuk baja 1100° – 1250°C, tembaga dan paduannya: 750-925°C, magnesium: 370-450°C benda tempa dengan die tertutup mempunyai berat mulai dari beberapa gram sampai 10 Mg.


Gambar 3. Penempaan timpa dengan die tertutup.

Dikenal dua jenis mesin penempaan timpa yaitu: palu uap dan palu gravitasi. Pada palu uap pembenturan tekanan impak terjadi akibat gaya palu dan die ketika mengenai die bawah tetap. Pada gambar 4. terlihat palu piston. Untuk mengangkat palu digunakan udara atau uap. Dapat diatur tinggi jatuhnya dengan program, oleh karena itu dapat dihasilkan benda kerja yang lebih uniform. Palu piston dibuat dengan kapasitas mulai dari berat palu 225 Kg sampai 4500 kg. Palu piston banyak digunakan di industri perkakas tangan, gunting, sendok, garpu, suku cadang, dan bagian pesawat terbang.

Keuntungan dari operasi penempaan ialah struktur kristal yang halus dari logam, tertutup lubang-lubang, waktu pemesinan yang meningkatnya sifat-sifat fisis. Baja karbon, baja paduan besi tempa, tembaga paduan aluminium dan paduan magnesium dapat ditempa. Kerugian ialah timbulnya inklusi kerak dan mahalnya die sehingga tidak ekonomis untuk membentuk benda dalam jumlah yang kecil.

            Gambar 4. Palu piston.                                              Gambar 5. Mesin tempa impak

c.    Penempaan Tekan

Pada penempaan tekan, deformasi plastik logam melalui penekanan berlangsung dengan lambat, yang berbeda dengan impak palu yang berlangsung dengan cepat. Mesin tekan vertikal dapat digerakkan secara mekanik atau hidrolik. Pres mekanik yang agak lebih cepat dapat menghasilkan antara 4 dan 90 MN (Mega Newton).

d.    Penempaan Upset

Gambar 6. Penempaan upset

Pada penempaan upset batang berpenampaan rata dijepit dalam die dan ujung yang dipanaskan ditekan sehingga mengalami perubahan bentuk seperti terlihat pada gambar 6. Panjang benda upset 2 atau 3 kali diameter batang, bila tidak benda kerja akan bengkok.

E. PENGEROLAN  ( ROLLING)

Rolling biasanya merupakan proses pertama yang digunakan untuk mengubah material menjadi produk kasar. Material yang tebal diroll menjadi blooms, billets, atau slab atau bentuk-bentuk ini bisa dibuat langsung dari continuous casting

Bahan dasar dan produk roll:

Bloom: mempunyai penampang melintang segi empat atau bujur sangkar dengan                              ketebalan lebih besar dari 6 inches dan lebarnya ≤ 2x tebal.

Billet: biasanya lebih kecil dari bloom, penampang lintang bujur sangkar atau                                  lingkaran. Dibuat dengan beberapa kali forming seperti rolling atau extrusi.

Slab:  segiempat utuh dengan lebar penampang ≥ 2x tebal. Slab dapat diproses lebih                     lanjut menjadi plate, sheet, atau strip

Dari sudut pandang tonase, rolling merupakan proses yang dominan dalam manufaktur dan peralatan hot roll dan pelatihannya cukup canggih yakni terstandarisasi. Salah satu efek dari operasi pengerjaan panas pengerolan ialah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi.

Gambar 1. Pengaruh pengerolan panas pada bentuk dan besar butir.

  Gambar 2. Produk pengerolan

F. EXTRUSION

Ekstrusi adalah proses yang digunakan untuk membuat objek dari, tetap cross-sectiona. profile. Sebuah materi didorong atau ditarik melalui die dari penampang yang diinginkan. Dua keuntungan utama dari proses ini berulang proses manufaktur lainnya adalah kemampuannya untuk menciptakan sangat kompleks lintas-bagian dan bahan kerja yang rapuh, karena bahannya hanya bertemu tekan dan geser tegangan. Hal ini juga membentuk bagian selesai dengan selesai permukaan yang sangat baik.

Ekstrusi mungkin terus-menerus (secara teoritis memproduksi bahan tanpa batas panjang) atau semi-kontinyu (memproduksi banyak potongan-potongan). Proses ekstrusi dapat dilakukan dengan material panas atau dingin.

Umumnya bahan diekstrusi termasuk logam, polimer, keramik, beton dan bahan makanan. Rongga berongga dalam bahan diekstrusi tidak dapat diproduksi dengan menggunakan cetakan ekstrusi sederhana datar, karena tidak akan ada cara untuk mendukung penghalang pusat mati.

Plastik ekstrusi adalah proses manufaktur volume tinggi di mana baku plastik bahan dilebur dan dibentuk menjadi profil berkesinambungan. Ekstrusi menghasilkan barang-barang seperti pipa / tabung, cuaca stripping, pagar, pagar dek, window frame, film plastik dan lembaran, pelapis termoplastik, dan isolasi kawat.