Forming and Shaping

  • Published on
    12-Feb-2016

  • View
    220

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Materi Proses Manufaktur forming and shaping pada logam

Transcript

<ul><li><p>Forming and ShapingKelompok 8Muthiah Hanifah (21070111140105)Agit Fathan H (21070114140122)Desy Rebekka (21070114130112)Yineka Tobing(21070114120058)</p></li><li><p>PRINSIP DAN KARAKTERISTIK ROLLING</p><p>Rolling merupakan salah satu proses pengerjaan panas (Hot Working Process) dari proses pembentukan logam (Metal Forming Process). Pada proses pengerjaan hot working process, tidak ada terjadi kenaikan tegangan lulur, kekerasan maupun penurunan keuletan bahan. </p></li><li><p> Beberapa keuntungan menggunakan proses pengerjaan panas adalah:Energi yang dipakai kecil, karena logam akan bersifat lunak pada temperatur tinggi, berarti logam lebih mudah dibentuk.Flow ability tinggiDifusi cepat karena temperatur yang tinggi, sehingga pori pori karena efek pengelasan ukurannya dapat berkurang selama deformasi berlangsung. Ductikity dan touhness meningkat</p></li><li><p> Beberapa kerugian menggunakan proses pengerjaan panas adalah:Terjadi oksidasiToleransi rendah akibat adanya pemuaian suhu atau pendinginan yang tidak merata, secara metalurgis akan menyebabkan ukuran butir produk menjadi tidak bervariasi tergantung pada suhu deformasi terakhir, setelah deformasi dan faktor-faktor lainnya.Struktur dan sifat logam tidak uniformPerlu peralatan tahan panasKontaminasi tidak dapat dikurangi</p></li><li><p> Rolling sendiri mempunyai arti sebagai suatu proses dimana ketebalan dari benda kerja direduksi dengan menggunakan daya tekan dan menggunakan dua buah roll atau lebih. Roll berputar untuk menarik dan menekan secara silmultan terhadap benda kerja yang berada diantaranya. </p></li><li><p> Rolling juga dapat diartikan sebagai proses fabrikasi di mana logam, plastik, kertas, kaca, dilewatkan melalui sepasang (atau pasangan) dari gulungan. Ada dua jenis rolling proses, yakni datar dan bergulir. Bentuk akhir dari produk tersebut biasanya digolongkan sebagai lembar (dengan ketebalan kurang dari 3 mm) atau piring (biasanya ketebalan lebih dari 3 mm). Rolling juga diklasifikasikan sesuai dengan suhu logam digulung. Jika suhu logam di atas suhu rekristalisasi, maka proses ini disebut sebagai rolling panas. Jika suhu logam di bawah suhu rekristalisasi nya, proses ini disebut sebagai cold rolling. Proses lain juga disebut sebagai 'bending panas' adalah induksi membungkuk, dimana bagian dipanaskan dalam bagian-bagian kecil dan diseret ke radius yang diperlukan.</p></li><li><p> Cold rolling adalah proses pengerjaan logam di mana logam cacat dengan melewatkan melalui rol pada suhu di bawah suhu rekristalisasi nya. Cold rolling meningkatkan kekuatan luluh dan kekerasan logam dengan memperkenalkan cacat dalam struktur kristal logam. Cacat ini mencegah lebih tergelincir dan dapat mengurangi ukuran butir dari logam, sehingga di Hall-Petch pengerasan. Cold rolling yang paling sering digunakan untuk mengurangi ketebalan plat dan lembaran logam.</p></li><li><p> Cold rolling adalah metode dingin yang bekerja pada logam. Ketika logam dingin bekerja, maka terjadi cacat mikroskopis yang berbentuk nukleasi di seluruh wilayah yang mengalami kecacatan. Cacat ini dapat berupa cacat titik (kekosongan pada kisi kristal) atau cacat garis (setengah pesawat tambahan atom macet di kristal). Cacat tersebut menumpuk melalui deformasi, kemudian menjadi semakin lebih sulit untuk diselip gerakan gerakan yang kurang gesit. Hal ini menyebabkan terjadinya pengerasan pada logam.</p></li><li><p> Selama proses rolling dingin terjadi, maka logam akan lebih banyak menyerap energy dari pada proses lainya. Beberapa energy tersebut digunakan untuk nukleasi dan memindahkan cacat (dan kemudian merusak logam). Sisa dari energi tersebut akan dilepaskan sebagai panas. Sementara cold rolling meningkatkan kekerasan dan kekuatan logam dan juga menghasilkan penurunan yang besar dalam daktilitas. Jadi logam tersebut akan diperkuat dengan rolling dingin yang lebih sensitif terhadap kehadiran retak dan rentan terhadap patah getas</p></li><li><p> Pada prosess pengerolan, benda dikenai tegangan kompresi yang tinggi yang berasal darai gerakan jepit roll dan tegangan geser-gesek permukaan sebagai akibat gesekan antara roll dan logam. Selama proses roll, tegangan ini mengakibatkan terjadinya deformasi plastis.Produk akhir dari proses ini adalah logam plat dan lembaran (sheet), dimana umumnya plat mempunyai tebal lebih dari in. Lembaran umumnya mempunyai ketebalan kurang dari in. Tujian utama pengerollan adalah untuk memperkecil tebal logam.Biasanya terjadi sedikit pertambahan lebar, penurunan panjang mengakibatkan pertambahan panjang.</p></li><li><p>FLATT ROLLINGGambaran pengerolan datar diperlihatkan gambar, dimana plat lembaran (strip) dengan tebal (h0) sebelum masuk ke celah roll (roll gap) akan dikurangi menjadi hf dengan sepasang roll yang ber-putar pada poros dengan tenaga putar dari motor listrik.</p></li><li><p> Sebuah logam yang telah dikeraskan dengan rolling dingin dapat dilunakkan oleh anil. Anil akan meringankan tekanan, memungkinkan pertumbuhan butir, dan mengembalikan sifat asli dari paduan. Daktilitas juga dipulihkan oleh anil. Dengan demikian, setelah anil, logam mungkin dingin lanjut digulung tanpa patah.</p></li><li><p> Pengerollan datarDalam flat rolling ini, pekerjaan terjadi dengan proses terjadinya jepitan di antara dua gulungan sehingga ketebalannya dikurangi dengan jumlah yang disebut draft:d = ke tfdi mana :d: Draftke: mulai ketebalantf: ketebalan akhir</p></li><li><p> Semakin meningkatnya rolling tersebut dan bekerja secara ekstra, akan menyebabkan penyebaran. Penyebaran diperkirakan terjadi karena keteguhan volume deformasi plastik. Karena materi yang dikompresi dalam arah terlalu tebal, baik panjang dan lebar dan akan meningkat asalkan bahan tersebut tidak dibatasi dalam arah lebar.</p></li><li><p> Penyebaran akan lebih parah dengan rasio yang rendah dari lebar ke ketebalan dan koefisien gesek yang rendah, karena ada resistensi kecil mengalir ke arah lebar. Cara menghitung rasio lebar-to-ketebalan dapat dihitung sebagai berikut:w / t Ratio = lebar awal / ketebalan awal</p></li><li><p>Setelah bergulir, persentase spread dapat dihitung sebagai berikut:Penyebaran% = (lebar lebar-awal Akhir) / (lebar awal) * 100%</p></li><li><p> Kontak pekerjaan gulungan sepanjang busur kontak. Untuk menghitung panjang busur, dapat menggunakan rumus perkiraan berikut:L = (R * d) 0,5Dimana :L: panjang kontak perkiraanR: gulungan radiusd: rancangan</p></li><li><p> Jika rasio lebar-ke-ketebalan besar, maka spread akan diabaikan dan (ketegangan pesawat) pada kondisi ini dapat diasumsikan. Plane strain (ketegangan pesawat) berarti bahwa deformasi terjadi hanya dalam dua arah (dalam pesawat); longitudinal (rolling) arah dan arah melintang.Angka ini menunjukkan kontak panjang antara pekerjaan dan gulungan, awal dan akhir kecepatan kerja. Selain kecepatan gulungan pekerjaan tersebut memasuki kesenjangan antara gulungan pada vo kecepatan dan keluar di vf kecepatan. Karena laju aliran volume konstan dan ketebalan menurun, vf harus lebih besar dari vo.</p></li><li><p> Kecepatan permukaan rool vr lebih besar dari vo dan lebih kecil dari vf. Ini berarti bahwa tergelincir terjadi antara pekerjaan dan gulungan. Hanya pada satu titik di sepanjang kontak, tidak ada tergelincir (gerak relatif) antara kerja dan gulungan. Titik ini disebut dengan titik netral. Penyebaran diperkirakan karena keteguhan volume deformasi plastik. Karena materi yang dikompresi dalam arah ketebalan, baik panjang dan lebar akan meningkat asalkan bahan tersebut tidak dibatasi dalam arah lebar.</p></li><li><p> Dalam bergulir, gaya gesekan adalah penting karena bertanggung jawab untuk menarik lembar antara gulungan. Bergulir tidak mungkin (lembar tidak akan ditarik) jika draft besar. Draft maksimum untuk sukses bergulir adalah:dmax = 2 RDi mana:dmax: rancangan maksimum untuk sukses bergulir: koefisien gesekanR: gulungan radius</p></li><li><p> Seperti dapat dilihat dari persamaan, jika adalah nol, maka dmax juga nol (bergulir tidak mungkin). Cacat pada bergulir dapat berupa permukaan atau cacat struktural. Cacat permukaan termasuk skala and roll tanda.</p></li><li><p> Cacat struktural meliputi:1. Tepi bergelombang: kelenturan gulungan menyebabkan lembar lebih tipis di tepi, yang cenderung memanjang lebih. Karena ujung-ujungnya dibatasi oleh material di pusat, mereka cenderung kusut dan membentuk tepi bergelombang.2. Pusat dan tepi retak: disebabkan oleh bahan keuletan yang rendah dan meluncur dari tepi.3. Alligatoring: Hasil dari deformasi homogen atau cacat dalam ingot pemain asli. Cacat lainnya mungkin termasuk tegangan sisa (dalam beberapa kasus tegangan sisa yang diinginkan).</p></li><li><p>Flat Rolling PracticeBatang baja yang tidak dilebur akan dituang ke dalam cetakan dan diubah bentuknya dengan dua tahap:Tahap ini dengan melakukan pengerolan (rolling) menjadi barang setengah jadi seperti bloom, bilet dan slab.Tahap selanjutnya adalah diprosesnya bloom, bilet dan slab menjadi pelat, lembaran, batangan, bentuk profil atau lembaran tiffs (foil).</p></li><li><p>Rolling MillsRolling mills merupakan proses untuk membentuk logam dari bentuk billet menjadi bentuk yang diinginkan dengan menggunakan gaya tekan. Prinsip dari rolling mill adalah untuk mengurangi ketebalan menggunakan mesin yang dinamakan Rolling Mill Stand atau biasa disebut mill stand.</p></li><li><p> Mill stand pada rolling mill terdiri dari sepasang roll yang digerakkan oleh motor listrik. Selain roll, mill stand juga dilengkapi dengan bantalan dan dipasang dalam mill stand dengan mekanisme screw-down.</p></li><li><p>Jumlah maksimum deformasi yang dapat dicapai pada single rolling pass (satu kali reduksi) ditentukan oleh roll separating force maksimum, torsi maksimum, diameter work roll, koefisien gesekan, kekuatan mekanik benda kerja, dan lebarnya benda kerja yang di-rolling.</p></li><li><p>Roll biasanya rentan terhadap bending, hal ini dapat menyebabkan ketidakseragaman hasil dari logam yang dikerjakan. Oleh sebab itu, rolling mill yang lebih kompleks dirancang dengan menggunakan back-up roll. </p></li><li><p>Beberapa mesin mill standGambar jenis jenis mill standa) Mesin roll dua tingkat (two-high roll mill)b) Mesin roll tiga tingkat (three-high roll mill)c) Mesin roll empat tingkat (four-high roll mill)d) Mesin roll kluster (cluster mill)e) Mesin roll tandem (tandem roll mill)</p></li><li><p>1) Mesin Roll Dua Tingkat ( two high roll mill)Mesin rolling mill ini mempunyai diameter sekitar 0,6 sd 1,4 m yang dapat bekerja secara bolak-balik (reversing) atau searah (nonreversing). Rol yang bekerja searah selalu berputar pada arah yang sama dan logam selalu dimasukkan dari sisi yang sama. Roll yang bekerja bolak-balik berputar dengan arah putar roll yang dapat dibalik, sehingga logam bisa dimasukkan dari sisi yang lain.1. Lembaran logam bergerak antara rol kemudian dihentikan2. Arah rol dibalik, benda kerja dimasukkan dari sisi yang lain.3. Pada interval tertentu logam diputar agar penampang univorm dan butir-butir logam merata.</p></li><li><p>2)Mesin roll tiga tingkat ( three high roll mill)Keuntungan:a. Pembalikan arah putar rol tidak diperlukan seperti mesin roll tingkat dua, sehingga tidak ada gaya kelembaman yang harus diatasi.b. Biaya lebih murah</p><p>Kelemahan:a. Diperlukan mekanisme elevasib. Ada sedikit kesulitan untuk mengatasi kecepatan rol</p></li><li><p>3)Mesin roll tingkat empat ( four high roll mill) Mill stand ini menggunakan dua rol dengan diameter lebih kecil yang bersentuhan langsung dengan benda kerja / logam dan dua rol pendukung (back up rolls) untuk menahan rol yang berdiameter lebih kecil. Roll stand ini biasanya digunakan untuk lembaran yang lebih lebar.</p></li><li><p>4)Mesin roll kluster (cluster mill )Mill stand ini mempunyai dua roll yang berdiameter lebih kecil dan langsung bersentuhan dengan benda kerja seperti mesin roll tingkat empat. Pada cluster mill, terdapat empat roll pendukung dan penggunaannya sama dengan mesin roll tingkat empat.</p></li><li><p>5)Mesin roll tandem ( tandem roll mill )Mill stand ini terdiri dari beberapa pasang rol, sehingga dapat dioperasikan secara kontinu sampai dicapai ketebalan benda yang diinginkan.</p></li><li><p>Contoh operasi atau metode pengerol-an yang lain:1) Pengerolan Cincin ( ring rolling )Pengerolan cincin tidak hanya digunakan untuk mengurnagi ketebalan tetapi juga memperbesar diameter cincin. </p><p>SHAPE ROLLING OPERATIONS</p></li><li><p>2) Pengerolan ulir ( thread rolling )Pengerolan ini menggunakan cetakan datar (flat dies) yang digunakan untuk membuat ulir luar. Gambar (1) menunjukkan awal proses pengerolan ulir dan gambar (2) merupakan akhir dari proses pengerolan ulir.</p></li><li><p> PRINSIP DAN KARAKTERISTIK FORGING</p><p>Forging adalah proses pembentukan logam secara plastis ( tidak dapat kembali ke bentuk awalnya) dengan memberikan gaya tekan pada logam yang akan dibentuk.Forging merupakan termynologi (dilakukan dalam suhu-suhu tertentu). Pada pembentukan ini, benda kerja di pukul atau ditekan dengan perkakas melalui beberapa tahapan.</p></li><li><p>Prinsip dari proses forging itu sendiri yaitu :1) Perangkat yang dapat digunakan untuk proses Forging dapat berupa perangkat manual atau martil tekan atau mesin forging khusus.2) Gaya tekan yang diberikan dapat berupa gaya tekan manual maupun gaya tekan mekanis (HIDROLIS ataupun PNEUMATIS).3) Operasi tempa normalnya dilakukan pada temperatur tinggi atau hot working, terutama untuk benda kerja ukuran besar.4) Sebagian operasi tempa dilakukan pada temperatur rendah atau cold working untuk benda kerja berukuran relatif kecil.</p></li><li><p>5)Produk hasil tempa memiliki struktur serat/garis alir yang searah dengan kekuatan yang diharapkannya.6)Garis alir proses tempa cenderung mengikuti pola bentuk luar benda tempanya.7)Pada umumnya proses tempa diaplikasikan untuk menghasilkan bentuk-bentuk yang tak beraturan, dengan ukuran mulai dari bentuk ukuran kecil sampai besar.8)Proses forging ( penempaan ) harus dilakukan secara bertahap.</p></li><li><p>Karakteristik dari proses forging itu sendiri yaitu :1) Tidak membutuhkan mesin forging khusus melainkan dapat menggunakan alat manual.2) Menggunakan gaya tekan dalam prosesnya.3) Benda benda yang diproduksi melalui hasil forging memiliki karakter berbeda beda. Ada sebagian benda yang harus dalam temperatur tinggi ada pula yang harus dalam temperature rendah.4) Dalam proses forging akan meningkatkan kekuatan material,struktur lebih menyatu dan seragam, mengurangi proses permesinan lanjut, danakan menghemat material karena mengurangi material sisa.5) Proses forging terbagi menjadi berbagai jenis proses forging yang berbeda beda untuk menghasilkan benda benda ( produk ) yang berbeda pula.</p></li><li><p>Mesin otomatis yang dapat digunakan dalam proses forging , diantaranya :HammerProses ini diprioritaskan untuk membuat benda kerja yang sederhana dan skala produksi kecil. Prosesnya lama dan hasilnya tergantung dari skill operator.</p><p>PressUntuk benda kerja dengan penampang tebal dan besar digunakan press forging. Prinsip dari press forging adalah penekanan secara perlahan-lahan pada benda kerja sampai menghasilkan aliran logam yang uniform.</p></li><li><p>Material yang biasa digunakan untuk proses ForgingCarbonAlloy Steel and Super AlloysStainless SteelAluminum AlloysHigh Temperature AlloysMagnetic SteelBrassCopperNikel bassed AlloysCobalt based AlloysTitaniumSilicon Iron</p></li><li><p>Proses-proses forging1. Open Die Forging2. Impression Die Forging3. Flashless Forging4. Upset Forging5. Swaging6. Roll Forging7. Hubbing</p></li><li><p>OPEN DIE FORGINGOpen die forging adalah penempaan yang dilakukan dengan me...</p></li></ul>