Metal Forming

  • Published on
    30-Dec-2015

  • View
    55

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

(123010132) T.I-C Metal FormingPrinsip Dasar Metal FormingPrinsip dasarpembentukan logam,metal forming adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastik. Dengan gaya luar ini akan terjadi perubahan bentuk benda kerja secara permanen. Pembentukan umumnya bertujuan untuk mendapatkan suatu produk logam sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Selain itu pembentukan memungkinkan diperoleh sifat-sifat mekanik tertentu sesuai dengan yang dibutuhkan atau yang dipersyaratkan.Pembentukan logam selalu mengunakan perkakas yang berfungsi sebagai pemberi gaya luar dan pengarah bentuk yang diinginkan.Deformasi Secara MakroskopisSecara makroskopis, deformasi dapat dilihat sebagai perubahan bentuk dan ukuran.. Perubahan bentuk yang terjadi dapat dibedakan atas deformasi elastis dan deformasi plastis. Deformasi elastis adalah perubahan yang terjadi pada material bila ada gaya yang bekerja, serta akan kembali kebentuk dan ukuran semula bila gayanya ditiadakan. Sedangkan deformasi plastik adalah perubahan bentuk yang permanen, meskipun gayanya telah dihilangkan.Bila suatu material diberi gaya sampai daerah plastis, maka perubahan bentuk yang terjadi adalah gabungan antara deformasi plastis dengan deformasi elastis atau biasa disebut deformasi total. Bila gaya dihilangkan, maka deformasi elastis akan hilang pula, sehingga perubahan bentuk yang ada hanyalah deformasi plastis.

Gambar 1. Konsep Dasar Pembentukan LogamDeformasi Secara MikroskopisPerubahan mikroskopik yang terjadi setelah logam mengalami deformasi dapat diamati melalui observasi mikroskop. Pada Gambar 2 dapat dilihat perubahan struktur mikro baja karbon rendah setelah mengalami deformasi plastis. Perubahan tampak pada bentuk butir yang semula cenderung bundar dengan sumbu yang sama atauequiaxial grains, menjadi butiran berbentuk pipih memanjang atauelongated grains.Semakin besar deformasi yang dialami oleh logam, semakin pipih struktur butirannya.

Gambar 2. Struktur Mikro Sebelum dan Setelah DeformasiDeformasi Secara AtomikSecara mikro, perubahan bentuk, baik deformasi elastis maupun deformasi plastis, terjadi dengan adanya pegeseran kedudukan atom-atom dari tempatnya yang semula. Pada deformasi elastis, adanya gaya luar akan menggeser atom-atom ke tempat kedudukkan atom yang baru, dan atom-atom tersebut akan menempati kedudukan atom semula bila tegangan dihilangkan. Pada deformasi ini pergeseran kedudukan atom-atom relatif kecil, sehingga deformasi elastis yang terjadi juga relatif kecil.Pada deformasi plastis, atom-atom yang bergeser akan menempati kedudukan atom baru yang stabil. Ini berati atom-atom tersebut akan tetap berada pada kedudukan yang baru walaupun gaya dihilangkan. Secara mikroskopis perubahan bentuk yang terjadi adalah permanen.

Gambar 3. Deformasi Secara Atomik

a) Proses Pengerjaan Panas Pada Logam, Hot Working

Pengertian DefinisiPengerjaan panas pada logam merupakan proses deformasi pada logam yang dilakukan pada kondisi temperature dan laju regangan tertentu sehingga proses deformasi dan proses recovery terjadi secara bersamaan. Deformasi dilakukan di atas temperature rekristalisasi. Pada temperature ini, pengerasan regang dan struktur butir yang terdeformasi akan segera tergantikan dengan struktur baru yang bebas regangan. Struktur baru bebas regangan dimungkinkan karena selama proses deformasi selalu diiringi dengan proses rekristalisasi. Temperatur Pengerjaan PanasPengerjaan panas umumnya dilakukan pada temperature di atas 0,6 temperature lebur dengan laju regangan antara 0,5 sampai 500 detik-1. Sedangkan temperature rekristalisasi dapat diperkirakan dengan formula berikut:Trek= 0,4 0,5 Tm(K)Trekadalah temperature rekristalisasiTmadalah temperature lebur bahan logamSelama proses deformasi selalu terjadi proses rekristalisasi dari butir-butir yang terdeformasi, sehingga benda kerja tidak mengalami pengerasan regang atau selalu dalam keadaan bebas regangan dan lunak. Semakin tinggi temperature, semakin rendah tegangan alir material. Dengan demikian tingkat deformasi yang dapat dilakukan semakin besar dengan semakin tingginya temperature. Temperatur Terrendah Pengerjaan panasBatas bawah dari temperature pengerjaan panas ditentukan oleh temperature terendah di mana laju rekritalisasi masih dapat mengimbangi mekanisme pengerasan regang. Pada umumnya semakin tinggi deformasi semakin rendah temperature rekristalisasinya. Artinya, temperature terrendah untuk pengerjaan panas menjadi lebih rendah jika deformasi dilakukan pada tingkat yang lebih tinggi. Temperatur Tertinggi Pengerjaan PanasBatas atas dari temperature pengerjaan panas ditentukan oleh temperatur di mana telah mulai terjadinya oksidasi berlebihan atau temperature titik leleh logamnya. Umumnya temperatur tertinggi pengerjaan panas dibatasi sampai 100 Fahrenheit di bawah titik leburnya. Batas ini didasari oleh kemungkinan terdapatnya segregasi bahan logam yang memiliki titik lebur yang lebih rendah. Tahapan Operasi-Proses Pengerjaan Panas Secara umum, proses pengerjaan panas dilakukan secara bertahap. Pada tahap awal dan antara, pengerjaan panas cenderung dilakukan pada temperature yang relative tinggi. Hal ini untuk memanfaatkan tegangan alir yang lebih rendah. Gaya deformasi menjadi lebih rendah. Pada tahap akhir biasanya dilakukan pada temperature yang lebih rendah. Dilakukan sedikit di atas temperatur rekristalisasi. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan struktur butiran yang halus. Sebagian produk akhir pengerjaan panas mensyaratkan struktur butir yang halus. Sebagai usaha untuk memastikan agar mendapatkan struktur butir yang halus, maka pengerjaan panas pada tahap akhir dilakukan dengan tingkat deformasi yang lebih tinggi.Keuntungan Pengerjaan Panas Untuk Deformasi Logam1. Energy deformasi relative rendah2. Kemampuan alir logam relative lebih tinggi3. Mengurangi ketidakseragaman atau segregasi unsur kimia4. Mengurangi porositas5. Mengurangi struktur coran, butir kolumnar menjadi lebih halus6. Memecah dan mendistribusikan inklusi non logam menjadi lebih kecil dan memanjang7. Meningkatkan keuletan dan ketangguhan benda kerjaKeterbatasan Pengerjaan Panas Pada Deformasi Logam1. Terjadi oksidasi pada permukaan logam, kehilangan sebagian logam menjasi kerak/karat2. Terjadi dekarburisasi pada permukaan, khusus baja3. Terjadi penurunan kualitan permukaan akibat ter-rolling lapisan oksida4. Dimensi produk Kurang akurasi karena sulit memperhitungkan factor ekspansi dan konstraksi yang terjadi.5. Ada kemungkinan terjadi hor shortness atau rapuh panas6. Terjadi ketidak homogenan struktur pada permukaan dengan bagian dalam akibat perbedaan temperature dan deformasi.Jenis Pengerjaan Panas:

1. Pengerolan panas/dingin (Rolling)Rolling atau dalam bahasa Indonesia teknik disebut pencanaian adalah proses reduksi atau pengurangan luas penampang atau pengurangan ketebalan atau proses pembentukan logam melalui deformasi dengan melewatkan benda kerja pada satu pasang roll yang berputar dengan arah berlawanan.proses Rolling bisa dilakukan melalui Hot Working maupun Cold Working Skematika dari proses pencanaian ditunjukkan pada gambar di bawah:

Proses Pembentukan Logam Teknologi Rolling, AnimasiCelah atau gap antara dua roll yang berputar lebih kecil daripada ketebalan H0bar atau logam yang akan masuk. Benda kerja terjepit diantara dua roll, sehingga timbul gaya gesek yang diperlukan untuk menggigit dan menarik benda kerja, bar atau lembaran agar dapat melewati roll.Batang atau lembaran logam yang melewati roll berputar akan mengalami tegangan tekan dan tegangan geser permukaan. Tegangan geser menimbulkan tegangan gesek antara permukaan roll dengan benda kerja. Gaya gesek ini bertanggung jawab untuk menarik benda kerja agar dapat masuk ke dalam celah roll. Deformasi akan menghasilkan benda kerja menjadi bertambah panjang dengan luas penampang atau tebal yang menurun.Jumlah deformasi atau reduksi yang dicapai dalam operasi pencanaian flat/datar biasanya dihitung dari pengurangan ketebalan dan dapat ditentukan dengan menggunakan formula sebagai berikut:R = 100% x ( H0- H1) / H0R = besar reduksi dinyatakan dalam persen,H1= tebal benda kerja setelah rolling, tebal akhirH0= tebal benda kerja sebelum rolling, tebal awalMesin yang digunakan untuk melakukan proses pencanaian logam disebut Rolling Mill Stand atau biasa disebut mill stand saja. Mill Stand pada Rolling mill terdiri dari satu pasang roll yang digerakkan oleh motor listrik yang mentransmisikan gaya torsi melalui gigi dan cardans. Roll dilengkapi dengan bantalan dan dipasang dalam stand dengan mekanisme screw-down.Mill stand dibatasi oleh nilai maksimum dari roll separating force dan torsinya. Sedangkan Jumlah maksimum deformasi (reduksi ketebalan) 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.Roll berdiameter kecil akan menghasilkan bidang kontak rolling menjadi kecil, sehingga mengakibatkan rendahnya nilai absolut dari maximum roll separating force dan torsi. Sehingga akan membatasi besarnya deformasi yang diperlukan untuk mencapai pengurangan ketebalan tertentu.Roll umumnya rentan terhadap bending dan hal ini menyebabkan tidak seragamnya distribusi ketebalan benda kerja yang dihasilkan. Untuk itu, rolling mill yang lebih Kompleks dirancang dengan menggunakan back-up roll untuk mengurangi efek bending:

Gambar2. Skematika Teknologi Tipe Mill Stand Pada Rolling MillBerdasarkan pada daerah temperature operasinya, proses rolling dikelompokan menjadi dua teknologi yaitu hot rolling dan cold rolling. Proses Canai Panas, Hot RollingHot rolling adalah operasi pencanaian yang dilakukan pada temperature yang lebih tinggi daripada temperature rekristalisasi. Pada proses Hot rolling, deformasi tidak menyebabkan terjadinya penguatan logam. Tega

Recommended

View more >