FORGING.docx
-
Upload
dimaz-iyas-armezy -
Category
Documents
-
view
2 -
download
0
description
Transcript of FORGING.docx
FORGING
BAB 1 PENDAHULUAN
Latar belakangPerkembangan industri otomotif yang pesat saat ini menuntut industri perakitan mesin,motor,mobil dan lain-lain untuk bersaing ditiap tingkatan market.Agar semakin bersaing faktor teknologi desain ,efisiensi pekerjaan dan penekanan harga (cost) menjadi sangatlah penting,sehingga proses manufacturing pembuatan barang komoditi akan melibatkan:
a. cara yang paling efektif dan efisien sekaligus dapat mempertahankan kualitas yang tetap tinggi seperti penggunaan material,pemaksimalan waktu kerja dan penggunaan tool
b. berpatokan kepada prinsip dapat saling tukar (interchangeable)c. pemakaian biaya yang jauh lebih murah dari pesaingd. schedule delivery time (waktu pengiriman kepada konsumen)yang tepat waktue. dapat memberikan keuntungan
Salah satunya yaitu produk tempa (forging),FORGING adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan memberikan gaya tekan pada logam untuk mengubah bentuk dan atau ukuran dari logam yang dikerjakan.Proses forging dapat dikerjakan dengan dua cara yaitu:
1. proses pengerjaan panas (HOT WORKING PROSES)2. proses pengerjaan dingin (COLD WORKING PROSES)
proses pengerjaan panas dilakukan untuk bahan yang keras,dan proses pengerjaan dingin dilakukan untuk bahan yang lunak,pada proses pengerjaan ini tidak terjadi kenaikan tegangan lulur,kekerasan dan penurunan keuletan bahan.Forging dapat dikerjakan dengan cara manual atau dengan cara auto ( dengan mesin hidrolis yang menghasilkan tekanan tinggi ).jika menggunakan tenaga pneumatik tenaga yang dihasilkan relative kecil,maka hasil yang akan dicapai pun tidak akan sempurna oleh karena itu proses forging membutuhkan tenaga yang besar.Pencapaian produksi yang dituntut semaksimal mungkin serta mengurangi loss time seminimal mungkin merupakan tuntutan dari pengusaha sehingga untuk mensupport proses forging maka dibutuhkan proses-proses sebelumnya seperti cutting ,karena untuk produk masspro tersedianya material yang banyak merupakan salah satu syarat supaya proses forging berlangsung secara continue,untuk itulah proses cutting sangat diperlukan sehingga dimensi material yang dipakai harus sesuai dengan dimensi produk yang dibuat,inilah salah satu tantangan bagi para engineer dewasa ini yaitu pemanfaatan material yang seefisien mungkin guna untuk mereduce cost produksi .
BAB 2PEMBAHASANPengertian ForgingForging atau penempaan merupakan penekanan pada logam dengan daya tekan yang tinggi sehingga dapat dikatakan penempaan merupakan proses penumbukan pada benda kerja sehingga membentuk produk,karena penempaan merupakan proses merapatkan butir atau serat pada bahan baku (material),maka proses penempaan mempunyai kekuatan untuk ratio berat sehingga sangat baik untuk digunakan sebagai komponen-komponen mesin (pesawat angkat).dapat diartikan juga forging adalah suatu proses deformasi yang dilakukan dengan menekan benda kerja diantara dua cetakan (die),baik menggunakan beban tiba-tiba (impact) atau ditekan secara gradual hingga diperoleh bentuk akhir benda kerja yang diinginkan.Secara umum metode forging dapat dapat dikategorikan menjadi dua macam yaitu:A.forging hammer adalah metode atau cara pembentukan produk dengan cara menumbuk secara berulang,proses yang digunakan secara open die,sehingga produk yang dihasilkan mempunyai toleransi yang kurang baikB.forging press adalah metode forging dengan menggunakan mesin press yang mempunyai daya tekan tinggi,secara umum proses forging dengan mesin press dapat digunakan secara open die maupun close die.
Open die Kekurangan kelebihanØ Laju produksi rendah ØTersedia berbagai ukuranØ Mempunyai toleransi yang
kurang baikØCetakan yang relative
murahØProses pengerjaan yang
simpleClose die Ø Cetakan mahal ØToleransi dan kepresisian
yang relative baikØDihasilkan sifat yang baikØProduktivitas yang baik
Berdasarkan proses pengerjaan dibedakan menjadi dua macam yaitu proses pengerjaan panas (hot working)dan proses pengerjaan dingin (cold working)Hot working adalah proses pembentukan dengan cara memanaskan benda kerja sampai diatas suhu rekristalisasi,kemudian diberikan gaya luar sehingga terjadi perubahan bentuk yang diinginkan.Rekristalisasi adalah suatu proses dimana butir logam yang terdeformasi digantikan oleh butiran baru yang tidak terdeformasi yang intinya tumbuh sampai butiran asli termasuk didalamnya .atau perubahan struktur Kristal akibat pemanasan pada suhu krisis sehingga terbentuknya struktur butiran baru melalui tumbuhnya inti dengan pemanasan .Keuntungan pengerjaan panas.
· Porositas dalam logam dapat dikurangi· Ketidakmurnian dalam bentuk inklusi terpecah-pecah dan tersebar dalam logam· Struktur butir lebih halus· Sifat-sifat fisis yang meningkat· Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk relative kecil.
Kerugian pengerjaan panas.· Terjadi oksidasi dan pembentukan kerak pada permukaan benda kerja sehingga
penyelesaian permukaan kurang bagus.
· Dimensi benda kerja yang dihasilkan kurang akurat· Peralatan pengerjaan panas dan biaya pemeliharaan yang mahal.
Proses pengerjaan dingin atau cold ( working ) adalah merupakan pembentukan logam secara plastis dibawah suhu rekristalisasi pada umumnya dilakukan disuhu kamar tanpa pemanasan benda kerja .suhu rekristalisasi yang dimaksud adalah suhu dimana logam akan mengalami perubahan struktur mikro.Keuntungan pengerjaan dingin
· Tidak dibutuhkan pemanasan· Ukuran atau dimensi yang didapat baik· Hasil permukaan lebih halus karena tidak ada proses oksidasi terhadap material· Kekerasan dan kekuatan logam yang dihasilkan meningkat.· Biaya perawatan dan pemeliharaan lebih murah
Kerugian pengerjaan dingin· Dibutuhkan gaya yang besar untuk membuat suatu produk yang berukuran kecil.· Hanya bahan yang lunak yang bisa diproses· Porositas dalam logam tetap· Keuletan menurun
Perbedaan pengerjaan dingin dan pengerjaan panasPengerjaan panas Pengerjaan dinginDilakukan diatas suhu rekristalisasi (baja sekitar 5000-7000C)
Dilakukan dibawah suhu rekristalisasi
Diperlukan gaya yang lebih rendah Diperlukan gaya yang lebih besar untuk membuat produk yang bersize kecil
Perubahan sifat mekanik kecil:Keuletan meningkatKetahanan terhadap impact meningkat
Perubahan sifat mekanik besar:Keuletan menurunKekuatan dan kekerasan meningkat
Pada proses pengecoran juga dapat dikatakan sebagai penempaan karena pembentukan logam cair tersebut dibentuk dalam cetakan dan cetakan tersebut mendapat tekanan atau tempaan dari luar.meskipun penempaan terdapat masalah dalam prosesnya akan tetapi dapat diatasi dengan berbagai cara yakni menaikan temperature tempa dan menaikan tekanan tempa.Produk penempaan memiliki kekuatan dan ketangguhan yang lebih baik dibanding produk lain.sehingga sangat baik untuk komponen yang mempunyai tegangan tinggi
PENEMPAAN/FORGING PENGERJAAN PANAS
PENEMPAAN/FORGINGPENGERJAAN PANAS
pendahuluan
Penempaan(forging) sendiri adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan
mempergunakan gaya tekan untuk mengubah bentuk atau ukuran dari logam yang dikerjakan.
Proses tempa bisa dilakukan dengan 2 cara yaitu pengerjaan panas(hot working) dan
pengerjaan dingin(cold working). Penempaan(forging) bisa dilakukan dengan manual atau
dengan mesin hidrolis karena bisa membuat tekanan yang tinggi dan membutuhkan tenaga
yang besar pula. Tetapi jika menggunakan tenaga pneumatik, tenaga yang dihasilkan lebih
kecil.
Dua jenis pengerjaan mekanik dimana logam mengalami deformasi plastik dan
perubahan bentuk adalah pengerjaan panas dan pengerjaan dingin. Pada pengerjaan panas, gaya
deformasi yang diperlukan adalah lebih rendah dan perubahan sifat mekanik tidak seberapa. Pada
pengerjaan dingin, diperlukan gaya yang lebih besar, akan tetapi kekuatan logam tersebut akan
meningkat dengan cukup berarti .
Suhu rekristalisasi logam menentukan batas antara pengerjaan panas dan
dingin .Pengerjaan panas logam dilakukan di atas suhu rekristalisasi atau di atas daerah
pengerasan kerja. Pengerjaan dingin dilakukan di bawah suhu rekristalisasi dan kadang-
kadang berlangsung pada suhu ruang. Suhu rekristalisasi baja berkisar antara 500 OC dan 700
OC.
Selama operasi pengerjaan panas, logam berada dalam keadaan plastik dan muda
dibentuk oleh tekanan . pengerjaan panas mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut:
1. Porositas dalam logam dapat dikurangi. Batangan [ingot] setelah dicor umumnya mengandung
banyak lubang-lubang tersebut tertekan dan dapat hilang oleh karena pengaruh tekanan kerja
yang tinggi
2. Ketidakmurnianan dalam bentuk inklusi terpecah-pecah dan tersebar dalam logam.
3. Butir yang kasar dan butir berbentuk kolum diperhalus. Hal ini berlangsung di daerah
rekristalisasi.
4. Sifat-sifat fisik meningkat, disebabkan oleh karena penghalusan butir. Keuletan dalam logam
meningkat.
5. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk baja dalam keadaan panas jauh lebih
rendah dibandingkan dengan energi yang dibutuhkan untuk pengerjaan dingin.
Proses utama pengerjaan panas logam adalah :
A. Pengerolan [rolling]
B. Penempaan [forging]
1. Penempaan palu
2. Penempaan timpa
3. penempaan umset
4. penempaan tekan penempaan pres
5. penempaan rol
6. Penempaan dingin
C. Ekstrusi
D. Pembuatan pipa dan tabung
E. Penarikan
F. Pemutaran panas
G. Cara khusus
PENEMPAAN
Penempaan palu
Pada proses penempaan logam yang dipanaskan ditimpa dengan mesin tempa uap
diantara perkakas tangan atau die datar. Penempaan tangan yang dilakukan oleh pandai besi
merupakan cara penempaan tertua yang dikenal. Pada proses ii tidak dapat diperoleh ketelitian
yang tinggi dan tidak dapat pula dikerjakan pada benda kerja yang rumit. Berat benda tempa
berkisar antara beberapa kilogram sampai 90 Mg
Gambar 3. Diagram yang menggambarkan jumlah pas dan urutan mereduksi penampang bilet 100 x 100 mm menjadi batang
bulat.
Penempaan Timpa
Perbedaan penempaan palu dan penempaan timpa terletak pada jenis die yang digunakan.
Penempaan timpa menggunakan die tertutup, dan benda kerja terbentuk akibat impak atau
tekanan, memaksa logam panas yang plastis, dan mengisi bentuk die. Prinsip kerjanya dapat
dilihat pada gambar 5. Pada operasi ini ada aliran logam dalam die yang disebabkan oleh timpaan
yang bertubi-tubi. Untuk mengatur aliran logam selama timpaan, operasi ini dibagi atas beberapa
langkah. Setiap langkah merubah bentuk kerja secara bertahap, dengan demikian aliran logam
dapat diatur sampai terbentuk benda kerja.
Gambar 4. Mesin tempa uap dengan rangka terbuka.
Suhu tempa untuk baja 1100° - 1250°C, tembaga dan paduannya: 750-925°C,
magnesium: 370-450°C benda tempa dengan die tertutup mempunyai berat mulai dari beberapa
gram sampai 10 Mg.
Gambar 5. Penempaan timpa dengan die tertutup.
Dikenal dua jenis mesin penempaan timpa yaitu: palu uap dan palu gravitasi. Pada palu uap
pembenturan tekanan impak terjadi akibat gaya palu dan die ketika mengenai die bawah tetap.
Pada gambar 6. terlihat palu piston. Untuk mengangkat palu digunakan udara atau uap. Dapat
diatur tinggi jatuhnya dengan program, oleh karena itu dapat dihasilkan benda kerja yang lebih
uniform. Palu piston dibuat dengan kapasitas mulai dari berat palu 225 Kg sampai 4500 kg. Palu
piston banyak digunakan di industri perkakas tangan, gunting, sendok, garpu, suku cadang, dan
bagian pesawat terbang.
Palu tempa impak seperti gambar 7 terdiri dari dua silinder yang berhadapan dalam
bidang horisontal, yang menekan impeler dan die. Bahan diletakkan pada bidang impak dimana
kedua bagian die bertemu. Deformasi dalam bahan menyerap energi. Pada proses ini bahan
mengalami deformasi yang sama pada kedua sisinya; waktu kontak antara bahan dan die lebih
singkat, energi yang dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan dengan proses tempa lainnya dan
benda dipegang secara mekanik.
Setelah selesai, semua benda tempa rata-rata tertutup oleh kerak harus dibersihkan. Hal
ini dapat dilakukan dengan mencelupkannya dalam asam, penumbuhan peluru atau tumbling,
tergantung pada ukuran dan komposisi benda tempa Bila selama penempaan terjadi distrosi,
operasi pelurusan atau menempatkan ukuran dapat dilakukan .
Keuntungan dari operasi penempaan ialah struktur kristal yang halus dari logam, tertutup
lubang-lubang, waktu pemesinan yang meningkatnya sifat-sifat fisis. Baja karbon, baja paduan
besi tempa, tembaga paduan aluminium dan paduan magnesium dapat ditempa. Kerugian ialah
timbulnya inklusi kerak dan mahalnya die sehingga tidak ekonomis untuk membentuk benda
dalam jumlah yang kecil.
Penempan dengan die tertutup mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan penempaan
dengan die terbuka, antara lain penggunaan bahan yang lebih ketat, kapasitas produksi yang lebih
tinggi dan tidak diperlukannya keahlian khusus.
Penempaan Tekan
Pada penempaan tekan, deformasi plastik logam melalui penekanan berlangsung dengan
lambat, yang berbeda dengan impak palu yang berlangsung dengan cepat. Mesin tekan vertikal
dapat digerakkan secara mekanik atau hidrolik. Pres mekanik yang agak lebih cepat dapat
menghasilkan antara 4 dan 90 MN (Mega Newton). Tekanan yang diperlukan untuk membentuk
baja suhu tempa bervariasi antara 20-190 MPa (Mega Pascal). Tekanan dihitung terhadap
penampang benda tempa pada garis pemisah die.
Untuk mesin tekan kecil digunakan die tertutup dan hanya diperlukan satu langkah
pembentur untuk penempaan. Tekanan maksimum terjadi pada akhir langkah yang memaksa
membentuk logam.
Pada penempaan tekan pada sebagian besar energi dapat diserap oleh benda kerja sedang pada
tempa palu sebagian energi diteruskan ke mesin dan pondasi. Reduksi dan benda kerja jauh lebih
cepat, oleh karena itu biaya operasi lebih rendah. Banyak bagian dengan bentuk yang tak teratur
dan rumit dapat ditempa secara lebih ekonomis dengan proses temap timpa.
Penempaan Upset
Pada penempaan upset batang berpenampaan rata dijepit dalam die dan ujung yang
dipanaskan ditekan sehingga mengalami perubahan bentuk seperti terlihat pada gambar 8.
Panjang benda upset 2 atau 3 kali diameter batang, bila tidak benda kerja akan bengkok.
Pelubangan progresif sering dilakukan pada penempaan upset seperti untuk membuat selongsong
peluru artileri atau silinder mesin radial.
Urutan operasi untuk menghasilkan benda berbentuk silinder bisa dilihat pada gambar 9.
Potongan bahan bulat dengan panjang tertentu dipanaskan sampai suhu tempa, kemudian bahan
ditekan secara progresif untuk melobanginya sehingga diperoleh bentuk tabung.
Penempaan Rol
Batang bulat yang pendek dikecilkan penempangannya atau dibentuk tirus dengan mesin
tempat rol. Bentuk mesin rol terlihat pada gambar 10 dimana rol tidak bulat sepenuhnya, akan
tetapi dipotong 25-75°% untuk memungkinkan bahan tebuk masuk diantara rol. Bagian yang
bulat diberi alur sesuai dengan bentuk yang dihendakinya. Bila rol dalam berada dalam posisi
terbuka, operator menempatkan batang yang dipanaskan di antara rol. Ketika rol berputar, batang
dijepit oleh alur rol dan didorong ke arah operator. Bila rol terbuka, batang didorong kembali dan
digiling lagi, atau dipindahkan keluar berikutnya untuk lengkap pembentukan selanjutnya.
Untuk mengerol roda, ban logam dan benda-benda serupa lainnya diperlukan mesin rol
yang agak berbeda. Pada gambar 11 terlihat proses untuk mengerol roda. Bila roda berputar
diamer berangsur-angsur bertambah sedang pelat dan rim makin tipis. Roda dirol sampai
mencapai diameter sesuai dengan ukuran kemudian dipindahkan ke mesin pres lainnya untuk
proses pembentukan akhir.
Keuntungan dari proses pengerjaan panas,meliputi:
1.Energi yang dibutuhkan kecil
2.Flow ability tinggi
3.Difusi cepat
4.Blow hole dan porosity dapat dieliminir
5.Butir-butir lebih halus
6.Ductikity dan touhness meningkat
Kerugian dari proses pengerjaan panas,meliputi:
1.Terjadi oksidasi
2.Decarburization permukaan
3.Toleransi besar
4.Struktur dan sifat logam tidak uniform
5.Perlu peralatan tahan panas (mahal)
6.Kontaminasi tidak dapat dikurangi
Dilihat dari jenis cetakannya forging dibagi menjadi dua yaitu
a. Penempaan cetakan terbuka adalah proses penempaan yang dilakukan diantara 2 cetakan
datar atau cetakan yang bentuknya sangat sederhana. Penempaan cetakan terbuka digunakan
pada pembentukan awal benda kerja untuk penempaan cetakan tertutup.
b. .Penempaam cetakan tertutup adalah proses penempaan yang benda kerja dibentuk diantara 2
pasangan cetakan yang akan menghasilkan bentuk akhir yang diinginkan. Benda kerja
dibentuk dibawah tekanan tinggi dalam suatu rongga tertutup, dan dengan demikian dapat
dihasilkan produk yang mempunyai dimensi yang ketat. Pada tempa cetakan tertutup, mula-
mula billet-billet tempa diatur pinggirannya agar dapat diletakkan ditempat yang tepat untuk
proses penempaan berikutnya.
PENUTUP
Forging atau Penempaan merupakan penekanan pada logam dengan mempunyai daya
tekan yang tinggi sehingga dapat dikatakan penempaan merupakan proses penumbukan pada
benda kerja sehingga membentuk suatu benda,karena penempaan merupakan proses merapatan
bulir atau serat pada bahan baku maka proses penempaan mempunyai kekuatan unutk ratio berat
sehingga sangat baik untuk digunakan sebagai komponen-komponen mesin.
Pada proses pengecoran juga dapat dikatakan sebagai penempaan karena pembentukan
logam cair tersebut dibentuk dalam cetakan dan cetakan tersebut mendapatkan tekanan atau
tempaan dari luar.
Meskipun penempaan terdapat berbagai masalah dalam prosesnya akan tetapi dapat
diatasi dengan berbagi cara, yakni manaikkan temperature tempa,dan menaikan tekanan tempa.
Produk penempaan memiliki kekuatan dan ketangguhan yang lebih baik dibanding
produk lain.sehingga sangat baik untuk komponen yang mepunyai tegangan tinggi.
Dalam penempaan menggunakan mesin kualitas penempaan, biaya produksi, dan
produktivitasnya tergantung pada keahlian dari operator mesin tersebut.
Untuk membentuk logam ada 2 cara yang bisa digunakan yaitu: dengan proses pengerjaan
panas dan dingin. Yang dalam penggunaannya disesuaikan dengan jenis bahan/logam. Dan
prosesnya dapat dikelompokkan menjadi 6 yaitu: dengan cara hammer forging, drop forging,
press forging, upset forging, swaging forging, roll forging. Dalam prosesnya dingin dan panas
mempunyai keuntungan dan kerungian masing-masing.
DAFTAR PUSTAKA
1. Hu, B.H., et al, Journal of Processing and Fabrication of Advanced Materials VI:
squeeze casting of Al-Si-Cu-Fe-Mn-Mg Alloy, Vol. 1, 1998.
2. Yue, T.M., Chadwick, G.A., Journal of Material Processing Technology: squeeze
casting of light alloys and their composites, Vol. 58 No. 2 ¬ 3 , 1996.
3. N.A. El Mahllawy, et al., Journal of Material Processing Technology: on the
microstructure and mechanical properties of squeeze-cast Al-7wt% Si alloy, Vol 40, 1994.
4. Kalpakjian, Serope, Manufacturing Engi- neering and Technology, 3 rd edition, New York :
Addison Wesley, 1995.
5. _______, Metal Handbook Ninth Edition, Vol. 15, ASM, p. 323 ¬ 326, 1993.
6. Mondolfo, L. F. Aluminium Alloys Structure and Properties, Butterworths & Co. Ltd., London,
1979.
7. Duskiardi, Pengaruh Parameter Proses Terhadap Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Produk
Squeeze Casting", Tesis: Universitas Indonesia, Jakarta, 2001.