6-1 MODUL 6 PROSES PEMBENTUKAN LOGAM

MODUL 6
PROSES PEMBENTUKAN LOGAM
Materi ini membahas tentang proses pembuatan logam bukan besi. Tujuan
instruksional khusus yang ingin dicapai adalah (1) Menjelaskan perbedaan antara
proes pengerjaan secara panas dan pengerjaaan secara dingin, (2) Membedakan
struktur akhir logam pada pengerjaan panas dan dingin, (3) Membedakan proinsip
kerja jenis-jenis proses pembentukan.
6.1. Pendahuluan
Pada pembuatan benda setengah jadi, maka baja yang telah dituang
menjadi balok atau batang diberi bentuk selesai yang dikehendaki melalui
penggilingan, pengempaan, perentangan, atau penuangan.
Di dalam pembuatannya, pabrik baja memenuhi pesanan menurut standar
baja batang (bundar, bujur sangkar, pipih, segi enam, segi delapan) digiling
panas, ditempa atau direntang licin, poros direntang atau diasah. Baja kawat;
direntang keras atau dipijarkan. Lembaran; digiling panas atau dingin (lembar
halus, menengah, kasar, dan lembar ketel). Baja profil (L,T.I,Z) digiling panas.
Pipa; tanpa sambungan atau dilas.
6.2. Klasifikasi Proses Pembentukan
Proses pembentukan logam terbagi dua yaitu pengerjaan secara panas dan
pengerjaan secara dingain.
Gambar 6.1 Skema proses pembentukan logam
6-1
A. Pengerjaan secara panas (Hot Working)
Hot working adalah proses pembentukan secara plastis terhadap logam
atau paduan yang dilakukan di atas temperatur rekristalisasi-nya.
Karena proses tersebut logam tidak akan mengeras, maka dapat dilakukan
pembentukan dengan cepat dan terus menerus sesuai dengan keinginan. Logam
tidak hanya menjadi mallable pada suhu tinggi, tetapi juga lebih lunak, karena
rekristalisasi selalu terjadi selama proses.
Pengerjaan panas akan mengurangi penggunaan tenaga dan waktu selama
proses, serta menghasilkan bentuk butiran halus dan seragam pada saat
rekristalisasi.
Kekurangan hot working; mempunyai permukaan buruk kerena oksidasi
dan sisik akibat proses tersebut dan ketelitian ukuran umumnya lebih sulit dicapai.
Biasanya setelah hot working diikuti dengan proses pengerjaan dingin
yang akan memperbaiki kualitas permukaan dan ketelitian ukuran.
B. Pengerjaan secara dingin (Cold Working)
Cold working adalah proses pembentukan secara plastis terhadap logam
atau paduan yang dilakukan di bawah temperatur rekristalisasinya.
Disamping untuk memperbaiki kualitas permukaan dan ketelitian ukuran,
cold working khusus digunakan untuk beberapa operasi yang tidak dapat
dilaksanakan secara panas, terutama drawing, karena ductility biasanya akan
berkurang pada suhu tinggi sehingga tegangan tariknya berkurang sehingga
material dapat putus dengan mudah.
Gambar 6.2 Perubahan struktur pada rolling dingin
6-2
Gambar 6.3 Perubahan struktur pada rolling panas.
Gambar 6.4 Skema pembuatan barang jadi dan setengah jadi dari bahan dasar.
6-3
6.3. Penggilingan (Rolling)
Penggilingan diterapkan untuk pembuatan benda setengah jadi dengan
bentuk penampang seragam (lembaran, batang, pipa, profil). Penggilingan dapat
dilakukan secara hot working dalam keadaan pijar dan cold working pada suhu
ruang.
Pada proses penggilingan panas, dua roll yang ditumpu mendatar dan
digerakkan berputar berlawanan arah, menangkap blok baja (slabs, blooms,
billets) yang didatangkan dalam keadaan pijar putih di atas jalur gelinding, dan
menariknya melalui antara keduanya. Selama pelaluan, maka benda gilingan
tersebut direntangkan pada arah memanjang dengan tekanan gilingan, strukturnya
dimampatkan, penampangnya diperkecil, dan diberi bentuk dan ukuran.
Gambar 6.5 Penggilingan panas (hot working) a). proses perentangan pada
penggilingan b). proses penggilingan c). mesin penggerak gilingan.
Penggilingan dingin dilakukan sebagai kelanjutan penggilingan panas jika
dikehendaki permukaan yang mengkilap dan ukuran yang tepat. Kulit terak
disingkirkan sebelumya melalui pengetsaan. Pada penggilingan dingin, kekuatan
meningkat dan keuletan menurun.
Menurut tata susun gilingan, maka dapat dibedakan; instalasi giling duo,
instalasi giling duo ganda, instalasi giling trio, dan instalasi giling kwarto.
6-4
Gambar 6.6 Tata susun gilingan di dalam instalasi giling blok dan
gelondongan a). instalasi giling duo b). instalasi giling trio c).
instalasi giling kwarto d). instalasi giling duo ganda.
Gambar 6.7 Profil giling (a). profil antara untuk gelegar I (b). profil antara
untuk gelegar L (c). berbagai hasil akhir.
6.4. Penempaan (Forging).
Penempaan bisa dilaksanakan secara hot working atau cold working, bisa
dilakukan dengan menumbuk atau menekan benda kerja kedalam cetakan yang
akan memberikan bentuk sesuai dengan bentuk cetakan. Prinsip kerjanya dapat
dilihat pada gambar 6.8. Pada operasi ini ada aliran logam dalam die yang
disebabkan oleh timpaan yang bertubi-tubi. Untuk mengatur aliran logam selama
penimpaan, operasi dibagi atas beberapa langkah. Setiap langkah merubah bentuk
benda kerja secara bertahap, dengan demikian aliran logam dapat diatur sampai
terbentuk benda kerja. Jumlah langkah tergantung pada ukuran dan bentuk benda
kerja, kualitas tempa logam dan toleransi yang dipersyaratkan.
Jenis-jenis proses penempaan seperti; penempaan timpa, penempaan tekan,
penempaan upset, dan penempaan roll.
6-5
Gambar 6.8 Penempaan timpa dengan dies tertutup.
6.5. Penekanan (Ekstrusi)
Ekstrusi bisa dilaksanakan secara hot working dan cold working. Logamlogam yang bisa dikerjakan pada proses ini adalah umumnya logam-logam lunak
seperti ; timah, tembaga, aluminium, magnesium, dan logam-logam paduannya.
Keuntungan proses ekstrusi antara lain ; kemungkinan membuat berbagai
jenis bentuk berkekuatan tinggi, ketepatan ukuran, penyelesaian permukaan yang
baik pada kecepatan produksi yang tinggi, dan harga dies yang relatif murah.
Prinsip ekstrusi seperti halnya mengeluarkan pasta dari tubenya. Prinsip
ini ada dua cara yaitu ekstrusi langsung (forward) dan elstrusi tak langsung
(backward).
Pada ekstrusi langsung, billet bulat yang telah dipanaskan dimasukkan
dalam ruang die, balok dummy dan ram kemudian ditempatkan pada posisi
masing-masing. Logam diekstrusi melalui lubang pada die sampai tersisa bahan
sedikit saja.
Pada ekstrusi tak langsung, hampir sama dengan ekstrusi langsung hanya
disini bagian yang diekstrusi ditekan keluar melalui bagian dalam ram. Gaya yang
diperlukan lebih rendah karena tidak ada gesekan antara billet dan dinding
kontiner.
6-6
Gambar 6.9 Diagram ekstrusi langsung dan ekstrusi tak langsung
6.6. Drawing
Drawing biasa dilaksanakan secara cold working, tapi pada produksi
tertentu hot working bisa dilaksanakan dalam keadaan terbatas. Dalam hal ini
bahan dasar bisa dalam bentuk sheet metal, kawat, batang atau tube, maka bentukbentuk yang dapat dihasilkan sesuai dengan bahan dasarnya.
Yang termasuk proses drawing adalah cupping, deep drawing, tube
drawing, wire drawing.
Cupping (proses pembentukan mangkuk)
Gambar 6.10 Skema proses cupping
Deep drawing
Seperti halnya cupping, tetapi deep drawing membentuk kedalaman yang
lebih besar dari pada diameternya.
6-7
Gambar 6.11 Skema proses deep drawing
Tube Drawing
Tube drawing digunakan untuk membentuk tube tanpa sambungan.
Gambar 6.12 Skema proses tube drawing
Wire Drawing
Pada dasarnya sama dengan tube drawing, terutama untuk mengecilkan
diameter-diameter kawat yang dikerjakan secara kontinu melalui rangkaian
drawing dies.
Gambar 6.13 Skema wire drawing
6.7. Pembengkokan (Bending)
Bending merupakan proses forming secara
cold working
yang
menyebabkan perubahan plastis dari logam sekitar garis sumbunya dengan sedikit
atau tidak ada perubahan penampang sama sekali.
6-8
Gambar 6.14 Jenis-jenis proses pembengkokan (forming)
6.8. Pembuatan pipa dan tabung (Pipe and Silinder Production)
Pipa dan tabung dapat dibuat secara hot working dengan sistem
penyambungan butt-welded pipe (las lantak) dan lap-welded pipe (las tumpuk).
A. Lap welded pipe
Proses ini terutama digunakan untuk pipa-pipa dengan diameter yang lebih
besar dari 50 sampai 400 mm dengan panjang 7 meter. Perbedaannya dengan
butt-welding adalah disamping tepi dari skelp yang tirus, juga terdapat madrel
dan pasangan roll untuk membentuk sambungan las.
Gambar 6.15 Skema proses pembuatan lap-welded pipe.
B. Butt-welded pipe
Proses butt-welded pipe menggunakan bahan dasar pipa dari skelp. Pipa tidak
dibentuk dari suatu gelondongan, tetapi dari sklep yang telah dipanaskan
sampai temperatur tempa melalui suatu dapur kemudian ditarik memasuki
sebuah roll yang membentuknya jadi silinder
6-9
Gambar 6.16 Skema pembuatan butt-welded pipe.
C. Pelubangan tembus (piercing)
Piercing digunakan untuk membentuk tube berdinding tebal tanpa sambungan
dan dilaksanakan secara hot working. Tube tersebut dibentuk dari billet
berpenampang bulat, ujung billet ditandai dengan centre punch kemudian
dipanaskan serta didorong dalam arah longitudinal diantara dua buah roll
besar berbentuk tirus dan cembung yang berputar dengan arah yang sama.
Putaran roll-roll menyebabkan billet tertarik dan berputar, selain itu billet juga
tertekan sehingga meyebabkan crack pada sumbu utamanya (bersamaan
dengan itu mandrel
ditekan masuk menembus
cracking) sehingga
terbentuklah lubang tabung tersebut.
Untuk mencapai ukuran yang diinginkan, tabung yang dihasilkan tadi
dimasukkan lagi kedalam roll dan mandrel yang berbeda.
Gambar 6.17 Skema proses pelubangan tembus (piercing).
6-10
6.9. Rangkuman
Proses pembentukan bahan menjadi bahan setengah jadi dan jadi terdiri
dari proses pengerjaan yaitu pengerjaan secara panas dan pengerjaaan secara
dingin. Kedua sistem pembentukan ini memiliki kelebihan dan kekurangan,
namun pada penerapannya dilakukan secara bersama-sama atau salah satunya
yang tergantung dari jenis bahan yang dikerjakan. Jenis-jenis proses pembentukan
logam adalah pengerolan, penempaan, ekstrusi, drawing, pembengkokan, dan
pembuatan pipa.
6.10. Soal-soal Latihan
1. Jelaskan defenisi dari proses pengerjaan secara panas dan proses pengerjaan
secara dingin?.
2. Jelaskan keuntungan dan kerugian dari proses pengerjaan secara panas dan
proses pengerjaan secara dingin?.
3. Jelaskan perbedaan struktur akhir logam yang dikerjakan secara panas dan
dingin?
4. Jelaskan prinsip kerja proses pengerolan dan bentuk apa saja yang dihasilkan
dari proses pengerjaan ini?
5. Jelaskan prinsip kerja proses ekstrusi dan bentuk apa saja yang dihasilkan dari
proses pengerjaan ini?
6. Jelaskan prinsip kerja proses pengempaan dan bentuk apa saja yang dihasilkan
dari proses pengerjaan ini?
7. Jelaskan prinsip kerja proses tube drawing, deep drawing, dan fire drawing?
8. Jelaskan metode pembuatan pipa dan tabung (Pipe and Silinder Production).
6-11