Deep Drawing

Deep Drawing

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali dijumpai berbagai macam peralatan yang dihasilkan dari proses Deep Drawing. Diantaranya: panci, kuali, kap mesin, dan peralatan-peralatan lainnya. Pada proses pembuatannya ada beberapa hal yang harus diketahui, yakni diantaranya kemampuan dari bahan material untuk diregang sedemikian rupa untuk membentuk profil sesuai dengan yang diinginkan. Jadi dapat diketahui sampai peregangan beberapa material mampu untuk menahannya.

Hal ini berguna untuk membuat profil sesuai dengan keinginan kita dan sesuai dengan kemampuan dari material tersebut agar hasil yang didapat memuaskan dan tidak memerlukan proses yang lebih rumit lagi.

1.2. Tujuan

Mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan bahan untuk dapat diregang dengan metoda Erichsen.

1.3 Manfaat

1. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan regang suatu bahan

2. Mengetahui proses pembentukan khususnya Deep Drawing

3. Mengetahui prosedur percobaan Deep Drawing

4. Mengetahui penanganan material hasil Deep Drawing

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Pengertian Proses Deep DrawingDeep Drawing atau biasa disebut drawing adalah salah satu jenis proses pembentukan logam, dimana bentuk pada umumnya berupa silinder dan selalu mempunyai kedalaman tertentu, sedangkan defiisi menurut P.CO Sharma seorang professor production technology drawing adalah Proses drawing adalah proses pembentukan logam dari lembaran logam ke dalam bentuk tabung (hallow shape) (P.C. Sharma 2001 : 88)Deep drawing adalah penarikan dalam pada suatu pelat yang termasuk proses sheet metal forming. Lembaran menjadi tabung/mangkuk. BK dalam bentuk lembaran yang pengerjaannya dalam temperatur kamar. Bahan dasar dari proses drawing adalah lembaran logam (sheet metal) yang disebut dengan blank, sedangkan produk dari hasil proses drawing disebut dengan draw piece.

Gambar D.1 Blank dan draw piece

2.2 Skema Proses Deep Drawing

Gambar D.2 Skema proses deep drawing

1. Kontak Awal

Punch bergerak dari atas ke bawah, blank dipegang oleh nest agar tidak bergeser ke samping, kontak awal terjadi ketika bagian-bagian dari die set saling menyentuh lembaran logam (blank) saat kontak awal terjadi belum terjadi gaya-gaya dan gesekan dalam proses drawing.

2. Bending

Selanjutnya lembaran logam mengalami proses bending, punch terus menekan kebawah sehingga posisi punch lebih dalam melebihi jari-jari (R) dari die, sedangkan posisi die tetap tidak bergerak ataupun berpindah tempat, kombinasi gaya tekan dari punch dan gaya penahan dari die menyebabkan material mengalami peregangan sepanjang jari-jari die, sedangkan daerah terluar dari blank mengalami kompresi arah radial. Bending merupakan proses pertama yang terjadi pada rangkaian pembentukan proses drawing, keberhasilan proses bending ditentukan oleh aliran material saat proses terjadi.

3. StraighteningSaat punch sudah melewati radius die, gerakan punch ke bawah akan menghasilkan pelurusan sepanjang dinding die, lembaran logam akan mengalami peregangan sepanjang dinding die. Dari proses pelurusan sepanjang dinding die diharapkan mampu menghasilkan bentuk silinder sesuai dengan bentuk die dan punch.

4. CompressionProses compression terjadi ketika punch bergerak kebawah, akibatnya blank tertarik untuk mengikuti gerakan dari punch, daerah blank yang masih berada pada blankholder akan mengalami compression arah radial mengikuti bentuk dari die.

5. TensionTegangan tarik terbesar terjadi pada bagian bawah cup produk hasil drawing, bagian ini adalah bagian yang paling mudah mengalami cacat sobek (tore), pembentukan bagian bawah cup merupakan proses terakhir pada proses drawing.

2.3 Jenis-jenis Proses Deep DrawingProses deep drawing dibedakan atas:

1.Proses deep drawing tanpa pemegang bahan baku

a. Spesimen diletakkan di atas penahan

Gambar 4.2.3 Proses awal deep drawing

Keterangan:1. Punch

2. Spesimen

3. Penahan

b. Spesimen ditekan dengan punch

Gambar 4.2.4 Penekanan dengan punch

c. Spesimen telah selesai

Gambar 4.2.5 Hasil akhir deep drawing

Pada proses ini, bahan baku atau spesimen terjadi pengkerutan dan sobek.

2.Proses deep drawing dengan pemegang bahan baku

Pada proses ini, bahan baku atau spesimen tidak terjadi pengkaratan pada flens, sobek, atau variasi ketebalan yang tidak diinginkan. Maka aliran logam selama berlangsungnya proses penarikan harus dapat diatur. Hal ini biasanya dilakukan dengan menggunakan pemegang bahan baku yang menekan bahan baku selama proses penarikan berlangsung, sehingga aliran logam dapat diatur.

Gambar 4.2.6 Proses deep drawing dengan pemegang bahan baku

3.Proses penarikan ulang (redrawing)

Karena reduksi maksimum rata-rata pada penarikan dalam (deep drawing) kira-kira sebesar 50 %, maka untuk pembuatan mangkuk yang bentuknya ramping dan panjang (seperti selorong peluru dan tabung-tabung dengan ujung tertutup), diperlukan operasi penarikan secara bertahap-tahap. Pengecilan mangkuk atau penarikan komponen untuk memperkecil diameternya dan memperbesar ketinggiannya dinamakan penarikan ulang (redrawing). Proses penarikan ulang digunakan jika produk tidak dapat dibuat dengan proses penarikan dalam satu tahap.

Ada 2 metode dasar dalam proses penarikan ulang:

a.Metode langsung

Metode langsung yaitu permukaan luar semula tetap merupakan permukaan luar hasil penarikan kembali.

Gambar 4.2.7 Metode langsungb.Metode tak langsung

Metode tak langsung yaitu pada metode ini mangkuk dibalikkan, sehingga permukaan luar hasil penarikan sebelumnya berubah menjadi permukaan dalam.

Gambar 4.2.8 Metode tak langsung2.4 LDR (Limited Drawing Ratio)

Batas rasio penekanan (limited drawing ratio) yaitu rasio maksimum diameter benda kerja terhadap diameter penekan (Do/Dp), dimana proses penekanan dapat terjadi tanpa adanya kegagalan.

Dimana:Do = diameter benda kerja

Dp = diameter punch

2.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi proses deep drawing:

1.Material bahan baku

Keuletan suatu material dan kekuatan luluh anisotropi normal suatu material bahan baku akan menentukan keberhasilan proses penarikan dalam (deep drawing). Material yang memiliki sifat kekuatan luluh yang rendah, keuletan yang tinggi dan anisotropi normal yang besar baik untuk proses penarikan dalam.

Lembaran material yang dapat dilakukan dengan proses deep drawing adalah seng, baja rel panas, alumunium, tembaga, kuningan, titanium dan lain-lain.

2.Celah antara cetakan dan penekan

Clearence (C) adalah faktor utama yang menentukan bentuk dan kualitas sisi penekan. Dengan penambahan clearance, sisi penekan menjadi lebih kasar dan daerah deformasi menjadi lebih besar. Material ditarik menuju daerah clearance dan sisi penggeseran menjadi lebih lengkung. Dalam prakteknya jika clearance terlalu besar, lembaran logam cenderung untuk ditarik bahkan mengalami deformasi geser.

Celah antara cetakan dan penekan secara umum sekitar 7 % sampai 14 % lebih besar dari tabel lembaran bahan baku. Celah ini diperlukan untuk menjamin terjadinya aliran logam ke dalam cetakan tanpa terjadi proses penyetrikaan.

Apabila celahnya sangat kecil, proses penyetrikaan akan semakin besar. Apabila celahnya sangat kecil, bahan baku akan mengalami proses penusukan dan pengguntingan oleh penekan.

Besarnya celah dirumuskan:

Dimana:C = kelonggaran

t = tebal pelat

k = konstanta (0,07)

3.Gesekan

Permukaan bahan baku yang berhubungan dengan cetakan dan permukaan pemegang bahan baku akan mengalami gesekan selama proses penarikan. Besarnya gaya gesekan yang terjadi dapat didekati secara matematis:

Dimana:F = gaya gesek

= koefisien gesek

N = gaya tekan pemegang bahan baku

Gesekan yang terjadi menimbulkan kerugian karena akan membesarnya gaya. Untuk menurunkan koefisien gesekan dapat dilakukan dengan pemberian pelumas pada spesimen dan punch.

Tujuan diberikan pelumas:

mencegah terjadinya pengelasan tekan

memperpanjang umur perkakas Deep Drawing

4.Kecepatan penekanan

Laju penekanan tergantung pada sifat mekanik material bahan baku. Material yang memiliki kekuatan luluh rendah dan keuletan tinggi mampu menerima kecepatan penekanan relatif tinggi tanpa robek. Untuk material yang mempunyai kekuatan yang tinggi digunakan kecepatan penekanan yang rendah.

5.Jari-jari profil cetakan dan profil penekanan

Jari-jari profil cetakan (rd) digunakan untuk menentukan besarnya tegangan tarik radial yang diperlukan untuk pembengkokan plastis bahan baku pada profil cetakan. Jari-jari profil cetakan yang besar akan menurunkan tegangan tarik radial yang diperlukan. Namun memperbesar kemungkinan terjadinya keriput pada tabung dihasilkan.

Besar jari-jari profil cetakan dapat dihitung dengan persamaan:

Dimana:Do = diameter bahan baku

Dp = diameter penekan

Untuk penekanan, jari-jari profil penekan menentukan keberhasilan proses terutama yang berkaitan dengan penipisan. Batas rasio penekanan (limited drawing ratio) yaitu rasio maksimum diameter benda kerja terhadap diameter penekan (Do/Dp), dimana proses penekanan dapat terjadi tanpa adanya kegagalan.

Dimana:Do = diameter benda kerja

Dp = diameter punch

2.6 Cacat Pada Deep Drawing

Cacat yang terjadi pada Deep Drawing ini adalah :

1. Earing

Gambar 4.2.9 Earing2. Wrinkling

Gambar 4.2.10 Wrinkling3. Puckering

Gambar 4.2.11 Puckering2.7 Aplikasi dari Produk Deep DrawingMetoda deep drawing sering digunakan dalam pembuatan produk rumah tangga, seperti : panci, westafel, gelas, mangkuk, wajan penggorengan anti lengket, dll.

Gambar 4.2.12 Contoh Produk Deep DrawingBAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

1. Spesimen

2. Jangka sorong

3. Pelumas

4. Kaca Pembesar ( lup )

3.2Skema Alat

1. Mesin UTM

Gambar 4.3.1 Mesin UTM

3.3Prosedur Percobaan

1.Ukur ketebalan spesimen. Ambil beberapa sisi pengujian dan tentukan nilai rata-ratanya. Buang hurr yang terdapat pada pinggir lembaran.

2.Lumasi dengan gemuk (grease) kedua sisi permukaan spesimen dan ujung penekan secukupnya.

3.Masukkan bahan yang akan diuji ke dalam mesin dan jepit yang benar.

4.Posisikan jarum dial indicator ke nol. Putarlah tuas dalam arah yang benar.

5.Amati dengan seksama permukaan spesimen dengan bantuan alat pembesar (loop) untuk melihat bahwa robek sudah terjadi.

6.Bila robek sudah terlihat, hentikan penekanan spesimen. Lihat dan catat kedalaman penekanan yang terjadi pada dial indikataor. Pembacaan dalam mm pada dial menunjukkan nilai IE.

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN4.1 Data Hasil PercobaanA. Variasi tebal Plat.

Tabel 4.4.1 Data Percobaan Variasi Tebal Plat

Tebal Plat (mm)Temperatur

(oC)Waktu Holding (menit)IE (mm)Bentuk Cacat

0,3300303,91

3,75

3,49Retak lurus

Retak Lurus

Retak Melingkar

0,5300308,78

8,42

8,6Retak Lurus

Retak Melingkar

Retak Melingkar

B. Variasi Lama HoldingTabel 4.4.2 Data Percobaan Variasi Lama HoldingTebal Plat (mm)Temperatur

(oC)Waktu Holding (menit)IE (mm)Bentuk Cacat

0,53000

15

30

457,45

6,87

8,76

10,24Retak Lurus

Retak Melingkar

Retak Lurus

Retak Melingkar

4.2 Grafik

Gambar 4.4.1 Grafik Tebal Plat VS IE

Gambar 4.4.2 Grafik Holding VS IE4.3 AnalisaPada praktikum deep drawing dilakukan pada hot working (pengerjaan panas). Pada percobaan pertama yaitu variasi tebal plat didapatkan, pada tebal plat 0,3 mm dengan temperature 300 oC dan waktu holding 30 menit didapatkan kedalaman maksimum 3,91 mm dengan bentuk cacat retak lurus, 3,75 mm dengan bentuk cacat retak lurus dan 3,49 dengan bentuk retak melingkar.

Pada tebal plat 0,5 mm, didapatkan kedalaman maksimum 8,38 dengan bentuk cacat retak lurus, 8,42 dengan bentuk cacat retak melingkar dan 8,6 dengan bentuk cacat retak melingkar.

Pada percobaan kedua dengan tebal plat 0,3 dan temperature 300 oC. Dilakukan dengan waktu holding bervariasi yaitu 0 menit kedalaman maksimum 7,45 dan cacatnya retak lurus, 15 menit dengan kedalaman maksimum 6,87 dan cacat retak melingkar, 30 menit dengan kedalaman maksimum 8,76 dan cacat retak lurus dan 45 menit kedalaman maksimum 10,24 dan cacat reta. Namu k melingkar.

Pada bentuk robekan yang terbentuk, ada dua jenis yakni berupa retak lurus dan melingkar. Hal ini sesuai dengan teori pada data yang didapatkan juga terlihat bahwa sobekan berupa garis lurus baru terbentuk akibat perlakuan termal, berupa penahanan yang lebih lama. Hal ini menunjukkan bahwa pada keadaan biasa, tanpa pemanasan. Pada ketebalan apapun, material bersifat isotropic sehingga retaknya melingkar, namun perlakuan termal menjadi anisotropik.

Perbedaaan IE (kedalaman maksimum) didapatkan pada data karena pemanasan yang tidak seragam pada semua bagian benda kerja dan cacat yang terbentuk adalah cacat lurus dan cacat retak melingkar.

Retak yang terbentuk berawal dari kontak awal, ketika punch berkontak langsung dengan workpiece. Namun belum ada transfer gaya, lalu workpiece terjadi proses bending dan terjadi kompresi pada setiap bagian.

Saat punch melewati radius die, terjadi pelurusan pada workpiece yang telah masuk ke dies dan terbentuk hasil silinder sesuai bentuk die. Ketika punch telah masuk sempurna mengalami compression arah radial, sehingga terjadi penekanan pada workpiece.

Ketika compression terjadi dapat terjadi retak seperti retak lurus atau retak melingkar dan langsung terjadi tension pada saat punch kembali ke posisi semula.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan deep drawing (penarikan dalam) yang telah kami lakukan, maka dapat kami simpulkan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan suatu bahan untuk diregang dapat terbukti setelah kita melakukan percobaan. Bahan material yang digunakan pada praktikum deep drawing (penarikan dalam) kali ini adalah aluminium. Nilai IE (kedalaman maksimum) yang kami dapatkan adalah berbeda-beda. Clearence yang digunakan akan sangat mempengaruhi besar bentuk cacat yang terjadi. Gesekan dapat kita antisipasi hingga sedikit berkurang dengan menggunakan gemok (grease) sebagai pelumas dan pelicin.

5.2 Saran

Pada praktikum yang telah kami lakukan ini, pastilah dalam praktikum kami tidak luput dari kesalahan. Untuk mengantisipasi kesalahan yang mungkin akan terjadi, maka saya menyarankan kepada praktikan selanjutnya agar memperhatikan beberapa hal yang harus diperhatikan berdasarkan pengalaman kami, yaitu:

Ukur tebal pelat yang akan digunakan dengan hati-hati dan cermat

Pelajari prosedur praktikum dengan benar

Telitilah dalam menggunakan alat

Telitilah dalam mencatat data

DAFTAR PUSTAKA

Burns. Foundarymans Handbook. Pergamon Press. Tokyo, 1986.

Kalpakjian S., Manufakturing Processes for Engineering Materials, Addison-Wisley.

Singapore, 1991.Sriati Djaprie., Teknologi Mekanik. Penerbitrlangga. Jakarta, 1992.

TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM1. Sebutkan beberapa faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil proses

penarikan dalam (deep drawing)?

Jawab:

1. Material bahan baku

2. Celah antara cetakan dan penekan

3. Gesekan

4. Kecepatan penekanan

5. Jari-jari profil penekanan

2. Sebutkan beberapa perbedaan antara pure drawing dan pure streatching? Dislokasi manakah yang akan terjadi kemungkinan terbesar robek pada spesimen dari kedua pengujian tersebut?

Jawab:

- Pure drawing: metode murni penarikan yang mana bahan di daerah penampang penekan praktis tidak mengalami deformasi plastis.

- Pure streatching: peregangan dan deformasi plastis yang terjadi lebih dominan berlangsung pada bahan di daerah penekan. Dislokasi yangakan terjadi kemungkinan terbesar robek pada spesimen adalah pada pengujian pure drawing. Karena pada puredrawing tidak terjadi deformasi plastis, sehingga hanya sedikit sekali terjadinya perubahan tebal pelat. Sedangkan pada pure streatching terjadi deformasi plastis, sehingga terjadi perubahan besar pada ketebalan pelat dan terjadi perpanjangan kedalaman cekung, dan kemungkinan terjadinya robek lebih kecil dari pure drawing.3. Sebutkan beberapa perbedaan antara isotropik dan anisotropik? Apa pengaruhnya terhadap sifat-sifat bahan?

Jawab: - Isotropik: kekuatan regangan atau tegangan pada setiap sumbu x, y, dan z adalah sama, maka retak yang terjadi adalah dalam bentuk lingkaran.

- Anisotropik: kekuatan regangan atau tegangan pada setiap sumbu x, y, dan z ada yang tidak sama, maka retak yang terjadi adalah dalam bentuk garis lurus.

4. Seperti apakah bentuk robek yang akan terjadi bila dua bahan yang diregang dengan metode Erichsen memiliki sifat yang berbeda, yaitu yang satu sifatnya Isotropik dan yang satunya lagi sifatnya Anisotropik?

Jawab:a. Retak melingkar (isotropik)

b. Retak lurus (anisotropik)

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM1. Perbedaan isotropik dan anisotropik adalah bentuk retak yang terjadi pada benda kerja. Isotropik berbentuk retak melingkar dan anisotropik berbentuk retak lurus.

2. Cacat-cacat pada deep drawing adalah

a. Wrinkling

b. Puckering

c. EaringLDR (Do/Dp)maks en

C = t + kt1/2

F = N

rd = 0,035 [50 + (Do Dp)] 2

LDR (Do/Dp)maks en

Laporan Akhir Praktikum Teknik Manufaktur IIPage 83