Transcript PENGERJAAN DINGIN LOGAM

PENGERJAAN DINGIN
LOGAM
OBJECTIVES
• Mahasiswa dapat menerangkan proses pengerjaan
dingin logam
AGENDA
• Prinsip Pengerjaan Dingin
• Proses Pengerjaan Dingin
• Proses Pembentukan Berenergi Tinggi
• Proses-proses Lain
8-1
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
PRINSIP PENGERJAAN DINGIN
Pengerjaan dingin adalah pembentukan logam
plastis pada suhu di bawah suhu rekristalisasinya.
secara
Akibat pengerjaan dingin :
Pada pengerjaan dingin akan terjadi perpecahan butir,
pergeseran
atom-atom,
dan
distorsi
kisi
sehingga
menyebabkan terjadinya perubahan sifat fisik, seperti :
 suhu rekristalisasinya pada umumnya meningkat,
 kekuatan dan kekerasannya meningkat,
 keuletan menurun.
8-2
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Keuntungan pengerjaan dingin :
 Pengendalian dimensinya lebih baik;
 Permukaan tidak teroksidasi dan mulus;
 Kekuatan dan kekerasannya meningkat.
Kerugian pengerjaan dingin :
 Diperlukan tekanan dan peralatan dengan kapasitas yang
lebih tinggi;
 Struktur butir mengalami distorsi atau perpecahan,
sehingga bila mengalami pengerjaan dingin secara berlebihan bahan menjadi rapuh; Pada umumnya pengerjaan
dingin dilakukan untuk perubahan dimensi yang tidak
terlalu besar.
8-3
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
PROSES PENGERJAAN DINGIN
Penyelesaian Tabung :
Tabung yang dibentuk dengan
pengerolan panas pada umumnya dilanjutkan dengan penarikan dingin untuk memperoleh
dimensi yang lebih akurat dan
penyelesaian permukaan yang
lebih baik.
Tahapan proses :
 Permukaan tabung dibersihkan dengan larutan asam
untuk menghilangkan kerak;
Figure 8.1 Process of cold-drawing tubing
8-4
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
PROSES PENGERJAAN DINGIN
Penyelesaian Tabung :
Figure 8.1 Process of cold-drawing tubing
 Diameter pada salah satu sisi
tabung direduksi sehingga
dapat masuk ke dalam die
(lubang die <  tabung);
 Tabung diberi pelumas untuk
mengurangi gesekan dan
meningkatkan kehalusan
permukaan;
 Ujung tabung dimasukkan ke
dalam die dan dijepit dengan
penjepit yang dihubungkan
dengan rantai mesin penarik
dengan daya berkisar antara
200 hingga 1300KN;
8-5
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
PROSES PENGERJAAN DINGIN
Penyelesaian Tabung :
 Permukaan dan diameter dalam tabung ditentukan oleh
mandrel yang dipasang di
dalam tabung (bila ketelitian
diameter dalam tidak menjadi masalah, mandrel ini dapat ditiadakan).
 Dengan penarikan ini dapat
dihasilkan tabung berdiameter kecil atau tabung tipis,
sebagai contoh jarum suntik
dengan  luar < 0,13 mm.
Figure 8.1 Process of cold-drawing tubing
8-6
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Pereduksi tabung :
 Tabung hasil penarikan
panas, ditarik sambil diputarkan melalui die semi lingkaran beralur tirus;
 Reduksi dan ukuran akhir
tabung ditentukan oleh
mandrel tirus yang ada
di dalam tabung;
Figure 8.2 Schematic of a tube reducer
 Die bergoyang maju-mundur ketika tabung melaluinya.
8-7
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Penarikan kawat :
 Batang kawat dibuat dari bilet yang dirol panas, kemudian
ditarik melalui beberapa die dan dibersihkan dengan
larutan asam untuk menghilangkan kerak dan karat;
 Selanjutnya dilapisi dengan lapisan pelindung untuk mencegah terjadinya oksidasi dan menetralkan sisa-sisa asam.
Cara penarikan kawat :
 Penarikan kawat bertahap, dan
 Penarikan kawat kontinu.
8-8
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Penarikan kawat bertahap :
 Gulungan kawat dipasang
kan di mesin dan salah
satu ujungnya dimasukkan
kan ke lubang penarik/die.
 Kawat ditarik melalui lubang die dengan memutar
ril penarik dan digulung;
Figure 8.3
Section through a die used for
drawing wires.
 Langkah ini diulang beberapa kali menggunakan die
dengan lubang lebih kecil
hingga diperoleh ukuran
kawat yang diinginkan.
8-9
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Penarikan kawat kontinu :
 Kawat ditarik melalui
beberapa die dan ril
penarik yang disusun
secara seri;
 Die umumnya dibuat
dari karbida tungsten
atau dari intan.
Figure 8.4
A continuous wire-drawing machine.
8-10
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Proses putar tekan (spinning) :
 Lembaran logam tipis ditekan
kan dengan penekan tangan
sambil diputar pada cetakan
sehingga terbentuk benda
mengikuti bentuk cetakan
(bentuk simetris);
 Cetakan dibuat dari kayu keras atau dari baja yang licin
bila digunakan untuk produk
massal;
Figure 8.5
Metal spinning operation
 Untuk mengurangi gesekan
antara bahan dengan alat penekan digunakan pelumas seperti sabun, malam,
timah putih dan minyak cat;
8-11
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Proses putar tekan (spinning) :
 Kelebihan :
Peralatan lebih murah dari
pada peralatan proses pres;
Produk baru dapat dihasilkan lebih dini.
 Kekurangan :
Diperlukan tenaga terlatih
 upah lebih tinggi;
Laju produksi lebih rendah.
Figure 8.5
Metal spinning operation
 Penggunaan :
 reflektor,
 bejana besar untuk prosesproses,
 alat-alat dapur, dll.
8-12
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Proses putar tekan-geser (shear spinning) :
Figure 8.6
Metal spinning operation
 Rol ditekankan pada pelat sehingga pelat terdesak mengikuti bentuk mandrel;
 Pada proses ini logam menipis secara merata, deformasi
yang terjadi merupakan kombinasi dari pengerolan dan
ekstrusi.
8-13
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Proses putar tekan-geser (shear spinning) :
Figure 8.6
Metal spinning operation
 Keuntungan :




bahan/benda lebih kuat,
menghemat bahan,
murah biayanya,
penyelesaian permukaan mulus.
 Penggunaan : pembuatan bejana bentuk konis.
8-14
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Proses tekan-tarik (stretch forming) :
Figure 8.7
Progressive
forming in a shear
spinning operation
in which a conical
shape is formed
from a flat plate.
 Lembaran logam dijepit dan die yang dipasang digerakkan
dalam arah vertikal sehingga menekan lembaran logam;
 Kemudian penjepit ditarik dalam arah horisontal, hingga
lembaran mengalami tegangan yang melampaui batas
elastis, sementara itu die memberikan bentuk pada
lembaran.
 Bahan die : kayu, plastik, atau baja.
8-15
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Proses tekan-tarik (stretch forming) :
Figure 8.7
Progressive
forming in a shear
spinning operation
in which a conical
shape is formed
from a flat plate.
 Keuntungan :
 Lembaran menipis secara merata;
 Deformasi tidak terlokalisir setempat.
 Kerugian :
 Pemakaian bahan boros karena bahan harus dijepit dan
tepi harus dipotong;
 Bahan menjadi ductile bila diregang 2 s/d 4%.
8-16
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Proses tekan-tarik (stretch forming) :
Figure 8.7
Progressive
forming in a shear
spinning operation
in which a conical
shape is formed
from a flat plate.
 Penggunaan :
 Bagian pesawat terbang;
 Panel baja;
 Pada industri kendaraan bermotor :
- penutup mesin,
- tutup bagasi,
- pintu.
8-17
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Penempaan dingin (cold forging) :
Penempaan dingin adalah pengerjaan logam yang
dilakukan pada suhu di bawah suhu rekristalisasinya
dengan gaya tekan atau gaya kejut (impact) sehingga
dapat mengubah bentuk logam mengikuti bentuk
cetakannya.
Jenis penempaan dingin :
 Penempaan ukuran (sizing);
 Penempaan dingin putar (rotary swaging);
 Pembuatan kepala baut, paku keling, dll.
Penempaan ukuran (sizing), meliputi penekanan benda
tempa, benda cor, atau potongan baja bentuk tertentu dengan tujuan memperoleh toleransi ukuran yang ketat dan
permukaan yang rata;
8-18
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Penempaan dingin putar (rotary swaging) :
Digunakan untuk mengurangi ukuran ujung batang
dan tabung dengan cetakan putar yang dapat dibuka tutup dengan cepat.
Figure 8.8
Illustrating the operation of dies in a swaging
machine.
Penggunaan :
 peralatan rumah tangga,
 pensil mekanis,
 ujung payung.
8-19
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Pembentukan kepala baut, paku keling, dll. :
 Batang (kawat) dimasukkan ke dalam rol pelurus
sampai titik tertentu,
kemudian dipotong;
 Potongan tersebut dimasukkan ke dalam die, kemudian dikempa dengan
pemukul (punch) secara
bertahap;
 Benda jadi dikeluarkan
dari die.
Figure 8.9
Types of cold-header dies.
8-20
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Pembentukan kepala baut, paku keling, dll. :
Penggunaan :
 pembuatan kepala paku
keling,
 pembuatan kepala baut,
 pembuatan kepala sekrup, dll.
Figure 8.10 Typical parts made by cold
heading from wire stock.
8-21
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Hobbing :
Hobbing adalah suatu teknik
pembuatan rongga cetakan
yang dilakukan dengan cara
menekankan sepotong baja keras (hob) ke dalam baja lunak.
Penggunaan :
 cetakan untuk industri
plastik,
 cetakan untuk cetak tekan
(die casting).
Figure 8.11 Die hob producing a mold
cavity by pressing into soft steel.
8-22
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Hobbing :
Keuntungan :
 dapat diperoleh rongga sejenis secara ekonomis,
 permukaan rongga mulus.
Kekurangan :
 diperlukan beberapa kali
penekanan dan anil secara
bergantian,
 diperlukan tenaga terlatih
 upah tenaga kerja mahal.
Figure 8.11 Die hob producing a mold
cavity by pressing into soft steel.
8-23
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Stempel (coining) dan cetak timbul (embossing) :
Figure 8.12 Illustrating the
difference between coining
and embossing.
Stempel :
Dilakukan dalam cetakan sedemikian sehingga logam
(benda tebuk) tidak dapat mengalir dalam arah lateral.
Benda tebuk harus lebih lunak daripada die dan punch.
Penggunaan : pembuatan mata uang logam.
8-24
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Stempel (coining) dan cetak timbul (embossing) :
Figure 8.12 Illustrating the
difference between coining
and embossing.
Cetak timbul :
Puch yang digunakan mempunyai lekukan sehingga hanya
menyentuh sebagian dari bahan tebuk. Disini terjadi proses
penarikan atau peregangan dan tidak memerlukan tekanan
yang tinggi.
Penggunaan : pelat nomor kendaraan.
8-25
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Cetak timbul putar (rotary embossing) :
 Digunakan cetakan
berupa silinder untuk
lembaran dan foil;
 Logam diumpankan
di sela rol yang berputar.
Figure 8.13 Rotary embossing.
8-26
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Keling (riveting) dan tagan (staking) :
Figure 8.14 Illustrating the
difference between riveting
and staking processes.
Keling :
Bagian yang akan disambung digurdi (drilled) terlebih
dahulu, kemudian dipasangkan paku keling. Kepala paku
keling ditahan dengan penahan dan pada bagian yang lain
ditekan dengan punch.
Penggunaan : - penyatuan kulit (skin) dengan rib pesawat
terbang,
- peralatan rumah tangga, dll.
8-27
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Keling (riveting) dan tagan (staking) :
Figure 8.14 Illustrating the
difference between riveting
and staking processes.
Tagan :
Bagian yang satu dengan bagian yang lainnya ditekan
dengan punch tangan yang berbentuk tajam atau berbentuk
cincin dengan tepi yang tajam sehingga kedua bagian
tersebut tersambung dengan erat.
Penggunaan : - pemasangan roda gigi pada poros putar.
8-28
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Pembentukan rol :
 Mesin ini terdiri dari beberapa pasangan rol yang secara progresif
memberi bentuk pada lembaran
logam yang diumpankan secara
kontinu dengan kecepatan 18 s/d
90 m/menit;
 Disamping pasangan rol horisontal, terdapat rol pembantu yang
dipasang dalam arah vertikal dan
rol pelurus;
 Strip logam, berasal dari gulungan
masuk ke dalam mesin, dan dirol
Figure 8.15 Cold roll tube-forming sehingga berbentuk pipa oleh lima
machine. Strip enters machine from coil
pasang rol sebelum dilas.
(not shown) and is bent to tubular
shape by five pairs of rolls before being
welded.
8-29
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Profil yang dapat dibuat dengan proses rol dingin :
A. Berbagai profil dari
gulungan strip logam;
B. Urutan tahap pembuatan rangka jendela.
Figure 8.16 Cold-rolled formed parts. A.
Miscellaneous parts formed from coiled strip. B.
Sequence of forming operation for window screen
section.
8-30
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Pelengkungan pelat (plate bonding) :
 Terdiri dari 3 buah rol, dua
buah tetap dan sebuah
dapat diatur tempatnya;
Figure 8.17 Plate-bending rolls.
 Lembaran logam dimasukkan diantara ketiga rol tersebut, kemudian rol yang
tidak tetap ditekan sehingga terjadi pelengkungan.
Penggunaan : untuk membuat benda silindris.
8-31
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Kampuh (seaming) :
Figure 8.18 Seams used in container
manufacture.
A. Kampuh sambungan luar
memanjang;
B. Kampuh sambungan dalam memanjang
C. Kampuh gabungan;
D. Kampuh ganda untuk
kemasan dengan alas rata;
E. Kampuh ganda untuk kemasan dengan alas melekuk ke dalam;
F. Kampuh atas dengan bahan perekat;
G. Kampuh las tahanan.
Penggunaan : pada pembuatan drum, ember, kaleng, dll.
8-32
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
PROSES PEMBENTUKAN BERENERGI TINGGI
Pembentukan dengan ledakan :
A. Pembentukan dengan penekanan cairan secara
langsung;
B. Operasi pengembangan;
C. Pembentukan dengan tekanan gas secara langsung;
D. Palu yang digerakkan
dengan gas.
Figure 8.19
tinggi
Cara pembentukan berenersi
8-33
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Pembentukan magnetik :
 Mula-mula kondensor yang
dirangkaikan secara paralel diberi tegangan E;
Figure 8.20 Skema suatu rangkaian elektromagnetik
 Saklar tegangan tinggi dion-kan, energi listrik yang
terhimpun mengalir melalui kumparan, menghasilkan medan magnit yang
sangat kuat;
 Medan ini menimbulkan arus induksi dalam bendakerja
yang konduktif yang terletak di dalam atau dekat
kumparan, dan menghasilkan gaya pada bendakerja;
 Bila gaya ini melebihi batas elastis bendakerja akan
mengakibatkan terjadinya deformasi permanen.
8-34
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Berbagai cara kemungkinan perubahan bentuk :
A. Kumparan dipasang disekeliling
tabung,
gaya
yang timbul mendorong
bahan menyatu dengan
erat disekeliling tabung;
Figure 8.21
magnetik
Berbagai cara pembentukan
B. Kumparan ditempatkan di
dalam bendakerja, gaya
yang timbul akan mendesak bahan mengikuti
bentuk kelapak (collar)
C. Bendakerja (pelat datar) diletakkan diantara kumparan
dan cetakan, gaya yang dihasilkan mendorong pelat
tesebut ke dalam rongga cetak sehingga menghasilkan
cetak timbul atau dipotong.
8-35
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
PROSES-PROSES LAIN
Ekstrusi Impak :
 Bahan tebuk diletakkan dalam
rongga cetak kemudian ditekan
dengan pons;
 Karena gaya cukup besar, logam
tertekan
ke
atas
disekitar
penekan (pons).
Penggunaan :
Figure 8.22
manufacture

kemasan tapal gigi,

selongsong peluru, dll.
Seams used in container
8-36
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
Penumbukan Peluru (Shot Peening) :
 Peluru halus disemburkan dengan
kecepatan tinggi mengenai permukaan meninggalkan jejak halus
sehingga terjadi aliran plastik
pada permukaan sedalam seperratusan mm;
Figure 8.23 Poros gandar yang
mengalami shot peening
 Regangan plastik ini dihalangi
lapisan di bawahnya, yang cendrung kembali kekeadaan mula,
sehingga lapisan luar dengan
tekanan dan lapisan dibawahnya
dengan tegangan;
 Pengaruh adanya tekanan pada lapisan luar menyebabkan
daya tahan fatiknya meningkat.
8-37
PENGERJAAN DINGIN LOGAM
SELESAI
8-38