Laporan Modul B

LAPORAM PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK MATERIAL

MODUL B WIRE DRAWING

Oleh :

Nama : Aidil Luthfansyah Putra

NIM : 123.12.014

Kelompok : 1

Anggota :

1. Asril Sandi (123 12 003)

2. Maskuri (123 12 007)

3. Kristina Nurul Fajriyah (123 12 008)

4. Yosua (123 12 012)

5. Aidil Lutfansyah Putra (123 12 014)

Tanggal Praktikum : 28 Maret 2015

Nama Asisten : Lukita

PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL

FAKULTAS TEKNIK DAN DESAIN

INSTITUT TEKNOLOGI DAN SAINS BANDUNG

Program Studi Teknik Metalurgi dan Material – Institut Teknologi dan Sains Bandung

Laporan Praktikum MM3142 – Lab Material 2

1.1 Latar Belakang

. Wire drawing dalam industri diaplikasikan dalam pembuatan kabel listrik, kawat dan

pipa. Secara umum Wire Drawing adalah proses manufaktur dengan memanfaatkan

fenomena deformasi plastis akibat gaya pembentukan. Gaya pembentukan ini berupa

tekanan dan tarikan yang terjadi sewaktu benda kerja melewati die

Proses penarikan kawat meliputi penarikan logam melalui cetakan oleh gaya tarik

yang bekerja pada bagian keluar cetakan. Aliran plastik terutama disebabkan oleh gaya

tekan yang timbul sebagai reaksi dari logam terhadap cetakan

1.2 Tujuan Praktikum

1. mengetahui parameter yang berpengaruh terhadap proses penarikan kawat

2. mengetahui perubahan sifat mekanik dan struktur mikro akibat proses pengerjaan

dingin serta proses rekristalisasi

BAB I PENDAHULAN



1.

Proses wire drawing, penarikan kawat merupakan suatu proses pembentukan logam

dengan cara menarik wire rod, kawat batangan, melalui dies atau cetakan oleh gaya tarik

yang bekerja pada bagian luar dan ditarik ke arah luar dies, cetakan. Terjadinya aliran plastis

pada pembentukan ini disebabkan oleh adanya gaya tekan yang timbul sebagai reaksi dari

logam terhadap cetakan.

Gambar 1. Skematik proses drawing ( Dieter, G. E., Mechanical Metallurgy,P.533)

Tujuan utama dari penarikan kawat adalah untuk mengecilkan diameter batang

kawat, wire rod. Batang Kawat berdiameter D1 direduksi dengan memberi gaya tarik melalui

cetakan menjadi kawat beriameter D2. Sehingga terjadi reduksi area atau pengurangan luas

penampang yang dinyatakan dengan formula berikut:

r = reduksi area = 1 – (D2/D1)2

Proses penarikan kawat umumnya dilakukan pada temperatur rendah atau

temperature ruang, sehingga pembentukan ini disebut sebagai cold drawing. Pada proses

penarikan terjadi deformasi yang cukup besar, sehingga sering terjadi peningkatan temperatur

yang relatif besar. Dengan demikian pada proses penarikan kawat digunakan pelumas yang

mampu mengurangi dan tahan terhadap pengaruh panas yang timbul akibat gesekan. Selain

itu pelumas juga berfungsi sebagai media pendingin. Air merupakan media pendingin yang

biasa digunakan untuk mengurangi efek panas yang ditimbulkan selama proses deformasi.

BAB II DASAR TEORI



Gambar 2. Skematik Cetakan (die)

Skematika cetakan untuk wire drawing ditunjukan pada Gambar 2. Konstruksi

tempat masuknya logam ke cetakan (die) dibuat sedemikian, sehingga kawat yang masuk

cetakan akan menarik pelumas bersama dengan masuknya batang kawat. Bentuk lonceng

dibuat agar dapat meningkatkan tekanan hidrostatis dan memindahkan aliran pelumas.

Sudut reduksi (reduction angle) adalah bagian dari cetakan di mana terjadi reduksi

diameter. Sudut reduksi ini merupakan variabel dies yang sangat penting dalam proses wire

drawing. Pada daerah bantalan (bearing) tidak terjadi reduksi diameter, namun menambah

gesekan pada permukaan kawat. Fungsi utama daerah permukaan bantalan adalah untuk

memastikan diameter dan roundness kawat sesuai dengan targetnya. Tirus belakang (back

relief) pada dies memungkinkan kawat untuk mengembang sedikit, setelah kawat keluar dari

cetakan.

Keberhasilan proses Wire Drawing dipengaruhi oleh :

1. Material Kawat

2. Geometri Dies

3. Kontak antara kawat dengan dies.

4. Spesifikasi produk yang dihasilkan.

Parameter proses pembentukan logam dapat dinyatakan dengan besarnya gaya yang

dibutuhkan. Dengan metode energi deformasi homogen (tanpa gesekan dan geseran) gaya

penarikan ideal dapat dihitung dengan rumus:



dAF k

mk

Persamaan 2.1

Jika gesekan diperhitungkan dan dengan anggapan plane strain maka besarnya gaya

penarikan adalah

Persamaan 2.2

Sebagai proses Cold Forming lainnya, Wire Drawing mengakibatkan kenaikan

kekerasan dan kekuatan yang dikenal dengan strain hardening. Dilain pihak proses ini juga

mengakibatkan penurunan keuletan. Proses annealing yaitu pemanasan pada temperatur diatas

temperatur rekristalisasi dan pendinginanan perlahan akan “mengembalikan” keuletan

tersebut. Proses annealing ini melibatkan perubahan struktur mikro, konfigurasi tegangan

dalam (internal Stress) dan dislokasi.

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada

komposisi, perlakuan panas, deformasi plastik yang pernah dialami, laju regangan, temperatur,

dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-parameter yang

digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik,

kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan, dan pengurangan luas. Dan parameter

pertama adalah parameter kekuatan; sedangkan 2 yang terakhir menyatakan keliatan bahan.

Bentuk kurva tegangan-regangan yang umum memerlukanpenjelasan lebih lanjut. Pada

daerah elastik tegangan berbanding linier terhadap regangan. Apabila beban melampaui nilai

yang berkaitan dengan kekuatan luluh, benda mengalami deformasi plastik bruto. Deformasi

pada daerah ini bersifat permanen, meskipun bebannya dihilangkan. Tegangan yang

dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi plastik yang kontinu akan bertambah besar dengan

bertambahnya regangan plastik, sebagai contoh pengerasan-regang logam. Pada mulanya

pengerasan regang lebih lebih besar dari yang dibutuhkan untuk mengimbangi penurunan luas

penampang lintang benda uji dan tegangan teknik (sebanding dengan beban P) yang bertambah

regangan. Akhinya dicapai suatu titik dimana pengurangan luas penampang lintang lebih besar

B

m

kk

D

D

B

BAF

2

11



dibandingkan pertambahan deformasi beban yang diakibatkan oleh pengerasan regang.

Keadaan ini untuk pertama kalinya dicapai pada suatu titik dalam benda uji yang sedikit lebih

lemah dibandingkan dengan keadaan tanpa beban.

2.1 Data Percobaan

Hari, Tanggal Praktikum : Sabtu, 28 Maret 2015

Asisten : Lukita

Dari percobaan, diperoleh data sebagai berikut :

Jenis Material : ST- 37

Diameter Awal : 4.79 mm

Panjang Awal : 34.5 cm

Volt Awal : 0 volt

Koefisien gesek (µ) : 0.1

Sudut dies (α) : 7⁰

TAHAP TANPA PELUMAS

(VOLT)

DENGAN PELUMAS

(VOLT)

1 (TANPA PELUMAS) 6.1

2 (1/2 PELUMAS, 1/2

TANPA)

3.01 2.89

3 (FULL PELUMAS) 5.00

BAB III DATA PRAKTIKUM



o Perhitungan F terukur

F TERUKUR TANPA

PELUMAS

F TERUKUR

DENGAN

PELUMAS

1 (TANPA

PELUMAS)

11187.4

2 (1/2 PELUMAS, 1/2

TANPA)

5520.34 5300.26

3 (FULL PELUMAS) 9170

o Diameter terhadap %Reduksi

TITIK

KE-N

DIAMETER (MM)

Tanpa Pelumas

(Reduksi 12%)

Sebagian Pelumas,

sebagian tanpa

(Reduksi 34%)

Full Pelumas

(Reduksi 40%)

1 4.6 3.86 3.9

2 4.58 3.87 3.6

3 4.5 3.9 3.6

4.56 3.876666667 3.7

1.1 PERHITUNGAN DATA

TAHAP DM DK VOLTASE

TANPA

PELUMAS

VOLTASE

DENGAN

PELUMAS

1 4.79 4.56 6.1

2 4.56 3.88 3.01 2.89

3 3.88 3.7 11 5



εm = 2 ln (𝑫𝟎

𝑫𝑴𝒊) εi = εk- εm

εk = 2 ln (𝑫𝟎

𝑫𝒌𝒊) 𝝈𝒚𝒎 = K. (𝜺𝒎)𝒏

𝝈𝒑 = 𝑭𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍

𝑨𝒌 η =

𝑭𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍

𝑭𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍

𝝈𝒚𝒌 = K. (𝜺𝒌)𝒏 𝝈𝟎 = 𝟏

𝜺𝒌− 𝜺𝒎

∫ 𝝈𝟎 𝜺𝒌

𝜺𝒎dε

𝑭𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍 = 𝑨𝒌𝝈𝟎𝜺𝒊 𝑭𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍= 𝐹𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 + 𝐹𝑔𝑒𝑠𝑒𝑘𝑎𝑛+ 𝐹𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟𝑎𝑛

𝑭𝒈𝒆𝒔𝒆𝒌𝒂𝒏 = 𝑨𝒌𝝈𝟎𝜺𝒊 𝝁

𝜶

+𝑭𝒈𝒆𝒔𝒆𝒓𝒂𝒏 = 𝑨𝒌𝝈𝟎 𝟐

𝟑 𝜶

ΕM ΕK ΕI ΣYM ΣYK

0 0.098415576 0.0984156 0 2379.151

0.0984156 0.423109467 0.3246939 2379.151 2801.3125

0.4213905 0.516395184 0.0950047 2800.0356 2864.5266

TAHAP Σ0 AK F IDEAL F GESEKAN

1 2139.5243 16.322976 3437.00684 54.0101075

2 2634.2363 11.7974074 10090.5637 158.566001

3 2833.2507 10.74665 2892.6977 45.4566782

F GESERAN F TOTAL

(PERHITUNGAN)

ΣP EFFESIENSI

162975.88 166466.8989 10198.318 0.0206468

145026.74 155275.8719 13161.864 0.0649847

142090.45 145028.6035 13495.238 0.0199457



o Pengolahan data Penarikan Kawat

Berikut merupakan grafik yang menyatakan gaya penarikan terhadap reduksi. Terdapat

dua jenis gaya (F) yaitu gaya penarikan ideal dan gaya penarikan perhitungan.

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Ga

ya

Pen

ari

ka

n

Reduksi

Reduksi vs Gaya Penarikan

F(ideal)

F(perhitungan)

PENARIKAN F TERUKUR

Tanpa Pelumas Dgn pelumas

1 11187.4

2 5520.34 5300.26

3 9170



Dilihat dari data pada table diatas bahwa kawat yang menggunakan pelumas

mempunyai Tegangan yang kecil jika dibandingkan dengan tidak menggunakan pelumas.

Hal ini disebabkan oleh pelumas yang membuat gaya gesek antara kontak dies dan benda

keraja menjadi kecil. Sehingga tengangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi benda

kerja menjadi turun.

Fterukur dan Ftotal mempunyai nilai yang berbeda dikarenakan adanya fenomena

redundant work. Redundant work adalah kerja berlebihan akibat adanya gaya geser yang

bekerja. Gaya geser ini disebabkan oleh kecepatan perpindahan pada tiap titik yang tidak

seragam akibat sudut dies. Redundant work akan memperbesar gaya yang dibutuhkan

untuk penarikan kawat. Sehingga Perhitungan Ftotal berbeda dengan Fukur

Semakin besar %reduksi maka struktur micro benda kerja akan semakin pipih.

Dikarenakan telah terjadinya proses deformasi yang besar dari tekanan pada dies.

1. Uji punter akan mengahasilkan tengangan alir yang lebih akurat jika dibandingkan dengan

uji tarik

2. Parameter yang harus diperhatiakan sebelum melakukan proses penarikan kawat adalah:

- Material kawat

- Geometri dies

- Kontak antara kawat dengan dies

- Spesifikasi produk yang dihasilkan

BAB IV ANALISIS DATA

BAB VI KESIMPULAN



3. Nilai K dan yg didapatkan adalah : K = 3.135 dan n = 0.256

4. Efisiensi yang terjadipada proses wire drawing masih berkisar antara 0.4 – 0.5

5. Pemberian pelumas akan membantu menurukan Energi yang dibutuhkan untuk

mendeformasi benda kerja

- Backofen, W.A., “Deformasi Processing”, Addison-Wesley, Massachusetts, 1972.

- Dieter, G.E., “Mechanical metallurgy”, Second Edition, Mc graw-Hill, New York,

1986.

- Siswosuwarno, Mardjono, “Teknik Pembentukan”, Jilid 1, Jurusan Teknik Mesin, ITB,

1986.

- Widyanto, Bambang, “Pembentukan Bangku Penarikan Kawat dan Penelitian Proses

Penarikan Kawat”, Tugas Sarjana, 1980.

Pertanyaan Setelah Praktikum

1. Tresca menyatakan bahwa material akan luluh jika tegangan geser yang diterimanya

melebihi tegangan geser maksimum yang menyebabkan material tersebut luluh saat

diberi tegangan uniaxial.

max = (σ1-σ2)/2

σ1 = tegangan utama terbesar

σ2 = tegangan utama terkecil

Von Mises menyatakan bahwa material akan luluh jika energi distorsi yang dialaminya

melewati energi distrosi yang menyebabkan material luluh saat diberi beban uniaxial.

(σ1-σ2)2 + (σ2-σ3)2 + (σ3-σ1)2 = 2 σ02

Kriteria luluh yang lebih tepat digunakan adalah kriteria von mises. Hal ini disebabkan

karena Dari kedua kriteria tersebut, yang paling tepat dipakai adalah kriteria Von Mises

karena :

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN



a. Tidak hanya memperhitungkan tegangan maksimum dan minimum saja tetapi

tegangan antara juga diperhitungkan

b. Menggunakan analisis tegangan tiga dimensi, sehingga menggambarkan keadaan

yang sesungguhnya

2. Dinamometer cincin tersebut sebenarnya merupakan sebuat load cell yang berfungsi

mengukur gaya. Cincin pada dinamometer tersebut akan merubah hambatan listrik jika

terjadi perubahan regangan lewat jembatan wheatstone. Perubahan hambatan ini akan

merubah voltase yang ada. Voltase ini terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguat yaitu

amplifier agar mampu terbaca. Voltase ini akan dikalibrasikan dengan gaya yang

menyebabkan regangan tersebut.

Kesalahan yang mungkin terjadi :

• Adanya pengotor yang masuk bersama kawat. Hal ini memperbesar gaya gesek

serta menganggu pembacaan tegangan

• Kalibrasi alat kurang tepat

3. Redundant work adalah kerja berlebihan akibat adanya gaya geser yang bekerja. Gaya

geser ini disebabkan oleh kecepatan perpindahan pada tiap titik yang tidak seragam akibat

sudut dies. Redundant work akan memperbesar gaya yang dibutuhkan untuk penarikan

kawat.

4. Karena gaya gesek akan memperbesar gaya penarikan. Oleh karena itu untuk

meminimalisir gaya gesekan yang terjadi, specimen/kawat diberi pelumas.

5. Pengaruh kecepatan penarikan terhadap daya : Semakin tinggi kecepatan penarikan maka

gaya akan besar juga. Akibat hal tersebut maka daya akan membesar, karena daya

sebanding dengan gaya.

F = m x a = m x v/t

Daya = P = F x s

m = massa s = jarak

F = gaya penarikan v= kecepatan

Pengaruh kecepatan terhadap proses wire drawing :



Makin cepat kecepatan penarikan maka makin besar gaya penarikan yang dialami oleh

spesimen. Hal yang harus diperhatiakan adalah gaya penarikan tersebut jangan sampai

melebihi batas maksimum (ultimate) yang dimilikinya. Gaya penarikan yang melebihi

batas ultimate akan menyebabkan necking atau bahkan dapat terjadi putusnya kawat

Tugas setelah Praktikum

1. Dalam praktikum kali ini tidak dilakukan uji puntir..

2. Dari tabel dibawah diperoleh bahwa efisiensi pada tiap tahap berbeda-beda. Hal ini

disebabkan oleh berbagai variabel diantaranya ada tidaknya kotoran yang masuk pada

proses penarikan kawat maupun kondisi dari dies. Efisiensi ini ditentukan oleh besar

kecilnya gaya geser dan gaya gesek yang ada. Semakin besar kedua gaya tersebut,

efisiensinya semakin kecil. Oleh karena itu perlu ada optimasi agar efisiensinya

meningkat terutama dalam geometri dies.

TAHAP F TOTAL

(PERHITUNGAN)

ΣP EFFESIENSI

1 166466.8989 10198.318 0.0206468

2 155275.8719 13161.864 0.0649847

3 145028.6035 13495.238 0.0199457

3. Dalam praktikum kali ini tidak dilakukan uji puntir..

4. Dalam praktikum kali ini tidak dilakukan uji kekerasan..

5. perbedaan antara gaya terukur dan gaya tehitung (terlihat dari kurva hubungan diatas ),

dapat terjadi karena :

Harga n dan k pada specimen tidaklah sama dengan yang ada pada literature atau

tidak sama dengan pada data uji punter yang diberikan (Faktor material).

Koefisien gesek dies yang tidak sama dengan 0.1 untuk setiap bagian specimen.



Kurang tepatnya sudut dies yang disebabkan karena dies sudah mulai aus.

Kekurangakuratan pada saat pembacaan voltase yang terjadi. Hal ini terjadi karena

harganya senantiasa berubah-ubah.

6. Kawat asal butirnya berbentuk equiaxial. Selanjutnya setelah mengalami cold working

butir akan berbentuk elongated grain. Pada tahap ini kawat akan mengalami

peningkatan kekerasan dan menjadi lebih getas dibandingkan sebelumnya. Oleh karena

itu dilakukan proses annealing untuk mengembalikan bentuk butirnya menjadi

equiaxial . Sehingga residual stressnya hilang dan kegetasannya berkurang.

7. τ

σ

Dari diagram mohr tersebut terlihat bahwa adanya tegangan tarik yang dihasilkan oleh

mesin serta tegangan tekan yang dihasilkan oleh kontak antara dies dengan benda kerja.

Tegangan tekan ini menjaga tegangan tarik yang diberikan tidak melebihi yield

strengthnya tetapi tetap dapat mendeformasi benda kerja. Kedua tegangan tersebut

menghasilkan tegangan geser yang melebihi tegangan geser yieldnya yang

menyebabkan benda kerja terdeformasi plastis.

Bentuk butir sebelum

ditarik dan setelah di

annealing

Bentuk butir setelah proses penarikan

Laporan Modul B

Documents

Transcript of Laporan Modul B