TEKNIK PEMBENTUKAN(FORGING)

Tugas

OlehArdi Bayu PermanaNIM. 101910101098

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JEMBER2011

.

PENEMPAAN

Penempaan adalah proses dasar dimana benda kerja dibentuk dengan daya tekan yang

diterapkan melalui berbagai alat dan cetakan. Salah satu pengoperasian logam yang

penting dan tertua, dimulai paling tidak sejak 4000 SM, penempaan pertama digunakan

untuk membuat perhiasan, koin dan berbagai alat dengan memukul logam dengan alat

yang dibuat dengan batu.

Penempaan [forging] umumnya meliputi:

1. Penempaan palu

2. Penempaan timpa

3. penempaan umset

4. penempaan tekan penempaan pres

5. penempaan rol

6. Penempaan dingin

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 ini 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 1. 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 2. 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 3. 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.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.

.

Gambar 4. Palu piston. dan Mesin tempa impact

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.

Gambar 5. Penempaan upset

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.

Gambar 6. Urutan operasi penempaan silinder menggunakan mesin

PROSES TEMPA TERBUKA (OPEN DIE FORGING ) PADA PEDANG

Dalam pembuatan pedang / pisau terdapat berbagai metode yang digunakan. Metode

yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

Langkah pertama adalah Tempa

Memilih batang logam yang diinginkan atau dikombinasikan dan dipanaskan dengan

suhu 20000C.

Gambar 1. Pemilihan bahan dan Proses Tempa

Batang ditempa menggunakan palu atau mesin hammer

Gambar 2. Proses Tempa menggunakan mesin hammer

Benda kerja berulang kali ditempa dengan mesin hammer dan dipanaskan hingga

mencapai bentuk yang diinginkan.

Gambar 3. Proses Pembentukan awal

Proses ini berulang kali dan pedang dipanaskan, kemudian dibiarkan dingin secara

normal. Ini diperlukan oleh logam untuk menjaga sifat-sifat yang dikehendaki

kekuatan dan fleksibilitas.

Setelah langkah ini selesai pedang adalah dalam bentuk yang tepat tetapi sifat logam

membuatnya sangat rapuh dan sesuatu harus dilakukan untuk memberikan

fleksibilitas untuk itu.

Langkah Dua: Annealing

Annealing melembutkan pedang dan membuatnya mudah untuk dibentuk. Pedang

sekarang dipanaskan dan kemudian dibiarkan dingin secara lambat. Seringkali

dibungkus tanah liat khusus untuk memperlambat pendinginan ini.

Gambar 4. Pencampuran tanah liat pada batang pedang

Hal ini dapat memakan waktu selama 24 jam dan proses anil membuat pedang lembut

dan mudah untuk dibentuk.

Langkah Tiga: Grinding

Sekarang pandai besi menggunakan penggiling untuk bekerja keluar tepi dan titik

pedang. Ini juga akan ketika ukiran apapun ditambahkan. Ini bukan pedang yang

belum selesai. Hal ini masih terlalu lunak sehingga harus mengeras.

Langkah Empat: Pengerasan

Sekarang pedang dipanaskan ke suhu yang sangat tinggi dan kemudian ditempatkan

ke dalam tangki quenching. Quenching ini memungkinkan untuk dingin dengan cepat

dan merata yang akan mengeras logam. Setelah pengerasan ini pedang rapuh dan

sesuatu harus dilakukan untuk membuatnya kuat namun fleksibel.

Gambar 5. Proses quenching

gLangkah Lima: Tempering

Sekali lagi pisau dipanaskan dan padam. Tapi sekarang pemanasan berada pada

temperatur yang jauh lebih rendah daripada yang digunakan pada pengerasan. Ini

pemanasan / quenching siklus dapat diulang beberapa kali. temper ini memungkinkan

pisau untuk menjadi kuat tapi tidak rapuh. Ini adalah salah satu tahap di mana

keterampilan dan pengalaman swordsmith yang sangat berharga. Dibutuhkan tangan

terlatih dan mata untuk memahami sifat-sifat meta. Ini akan memiliki sejumlah

fleksibilitas namun tetap mempertahankan sisi yang tajam. Sekarang pedang sudah

siap untuk menyelesaikan.

Langkah Enam: Penyelesaian

Bilah pedang itu sendiri sudah selesai. Sekarang suku cadang tambahan akan

ditambahkan seperti gagang pedang.

Gambar 6. Pemasangan Gagang

FORGED CONNECTING ROD ( STANG PISTON TEMPA )

Proses pembentukan connecting road dengan cara pemukulan / penekanan termasuk

jenis closed die forging. Peralatan yang digunakan yaitu ; Drop Hammer, Hidraulic, dan

sekrup penekan.

Gambar 6. Drop Hammer.

Prosesnya Closed-die forging dengan flash.

Gambar 7. Urutan bentuk bahan dari penempaan closed die forging untuk connecting rod.

Tahapan dalam proses pembuatan Forged Connecting Rod :

Definisinya :

Bahan awal tempa dibuat dari densifikasi bahan dasar yang dipanaskan secara terus-

menerus dengan proses sekali pukul. Sehingga strukturnya sangat padat dan sesuai untuk

pemakaian yang tinggi dimana daya tahan yang tinggi dan kekuatan diperlukan.

Gambar 8. Bahan yang dipanaskan di dalam dapur yang terkontrol

Langkah awal dari proses ini yaitu untuk menyeragamkan bentuk dari bahan tempa

menyerupai bentuk akhir. Kemudian dipanaskan di dalam dapur yang terkontrol. Kebanyakan

dalam produksi otomatis, bahan dipanaskan kemudian dilanjutkan dengan proses penempaan

pada cetakan agar menghasilkan bentuk struktur yang padat.

Bahan dikontrol secara intensif agar mengisi cetakan secara penuh dan meminimalisai

material yang terbuang (flash) yang biasanya terjadi pada penempaan umum.

Hemat energi adalah keuntungan dari proses tempa yang langsung diikuti dengan proses

pemanasan, mengurangi pemanasan kembali.

1. Bahan

Connecting rod berawal dari batangan alloy steel sepanjang 2m. Alasan digunakannya

bahan alloy steel adalah lebih kuat, tahan karat dan mudah dalam proses pemotongan.

Kemudian batangan dipotong menjadi batangan- batangan kecil.

Gambar 9 .Billet

2. Proses forging

Sebuah penekan dan cetakan dipanaskan, sementara bahan (billet) dipanaskan

didalam oven, Temperatur pemanasan sama dengan temperatur penekan dan cetakan yaitu

sekitar 1100 0C – 1250 0C. Kemudian bahan alloy steel (billet) dikeluarkan dari oven dan

diletakkan di atas penekan. Proses penekanan dilakukan dengan besar tekanan 2000 ton

sehingga membentuk bentuk dasar dari connecting rod.

Gambar 10. Proses penekan untuk membentuk connecting rod

3. Oven

Setelah proses pendinginan, connecting rod dimasukkan kedalam oven lagi sebanyak

dua kali. Proses yang pertama bertujuan untuk memperkuat logam dengan temperatur yang

tinggi. Proses yang kedua dilakukan untuk menstabilkan logam dengan temperature rendah.

Gambar 11. Bahan (connecting rod) dimasukkan ke dalam oven

4. Proses pembubutan

Kemudian digunakan mesin bubut untuk memotong kelebihan ukuran dari bentuk

dasar dari connecting rod. Menjadikannya lebih dekat ke ukuran akhir proses.

(a) (b)

Gambar 12(a) dan (b). Proses pembubutan

5. Proses Milling

Mesin milling digunakan untuk mengurangi sampai beberapa mm pada setiap sisi dari

connecting rod. Ini bertujuan untuk mengurangi berat keseluruhan dari connecting rod itu

sendiri. Proses milling lainnya mengurangi beberapa logam pada awal proses, menjadikan

bentuknya satu tahap lebih dekat ke bentuk akhir.

Gambar 13. Dilakukan proses milling menjadikan bentuknya satu tahap ke bentuk akhir.

6. Finishing

Proses finishing digunakan untuk memperhalus dan merapikan bentuk connecting rod,

bertujuan agar bentuk presisi saat digunakan. Kemudian mesin menuliskan model dan

informasi produk. Kemudian seorang pekerja memperhalus sudut-sudut tajam dari connecting

rod yang terbentuk selama proses pembuatan. Lubang yang ada kemudian dihaluskan dengan

sebuah mesin agar connecting rod lebih presisi. Akhirnya, connecting rod di semprot panas,

deionisasi air, menghilangkan pelumas yang tersisa atau oli yang tertinggal pada saat proses

pembuatan. Setelah kering, connecting rod siap digunakan.

Gambar14 . Bentuk connecting rod yang telah jadi