MESIN TEMPA
MK PERBENGKELAN PERTANIANPertemuan 3
Sri Hartuti
Penempaan adalah proses dasar dimana benda kerja
dibentuk dengan daya tekan yang diterapkan melalui
berbagai alat dan cetakan. Kerja tempa merupakan
salah satu pengerjaan 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.
Pengertian
Menempa merupakan salah satu proses
pembentukan benda kerja yang dilakukan dalam kondisi panas. Panas yang dimaksudkan adalah sebelum dilakukan proses pembentukan, benda logam dipanaskan terlebih dahulu sampai mencapai tempratur tempa yang diinginkan.
Proses penempaan bahan logam ini dilakukan dengan menggunakan peralatan pengepres/pukul dan penahan atau landasan/anvil.
LANJUTAN
Penerapan proses penempaan di industri biasanya digunakan untuk
pembuatan komponen yang menggunakan bahan baku pejal dengan bentuk profil kombinasi.
Penempaan yang sering dilakukan pada industri rumah tangga di daerah umumnya dilakukan untuk proses pembuatan alat-alat pertanian seperti parang, cangkul, sabit, bajak, kampak dan sebagainya.
Proses penempaan untuk pembuatan alat-alat pertanian ini diikuti dengan proses Quenching atau pendinginan cepat. Proses quenching ini bertujuan untuk memberikan kekerasan permukaan benda pada daerah yang didinginkan cepat.
Hal ini diaplikasikan untuk pengerasan permukaan mata parang, mata cangkul, mata sabit, dimana bagian alat-alat yang tajam ini menjadi lebih keras. Bagian yang tajam akan memberikan permukaan yang keras dan bagian alat yang belakang berbentuk tebal dan tidak diquenching, sehingga alat-alat pertanian yang dihasilkan memiliki sifat kombinasi keras dan liat sesuai dengan kebutuhan petani.
Pekerjaan Menempa
Keuntungan kerja tempa adalah logam dalam keadaan panas
bersifat lunak dan mudah di bentuk tumbukan dan tekanan tanpa merusak sifat logam itu sendiri.
Benda-benda yang sama yang di tempa lebih kuat dari pada yang di kerjakan dengan mesin. Kerja mesin memotong serat-serat logam, sedangkan dengan kerja tempa serat logam mengikuti bentuk benda .
Bentuk-bentuk kerja yang rumit dapat di produksi lebih mudah dan murah dari pada dengan kerja mesin.
Pembentukan yang dilakukan dengan penempaan, tidak terjadi pemotongan, maka jumlah logam yang hilang atau terbuang akan lebih sedikit.
Keuntungan kerja tempa
Temperatur tempa yang terlalu tinggi akan
menyebabkan oksidasi sehingga benda kerja akan cepat mencair.
Ukuran yang tepat/teliti sulit untuk di capai.
Kekurangan kerja tempa
Dapur pemanas atau dapur tempa berfungsi untuk memanaskan
benda kerja sampai temperatur tertentu sesuai dengan jenis benda kerja yang akan ditempa.
Proses pemanasan di dapur tempa ini menggunakan bahan bakar arang kayu atau batu bara. Proses pembakaran berlangsung di dalam tempat pembakaran dimana bahan bakar arang atau batu bara dibakar dengan menambah hembusan udara yang dihasilkan dari blower (penghembus). Aliran udara ini diharapkan dapat mempercepat proses pembakaran arang kayu atau batu bara. Aliran udara ini di salurkan melalui lobang aliran yang langsung bersentuhan dengan bahan bakar. Dapur pemanas ini dilengkapi dengan bagian-bagian utama diantaranya tempat pembakar, motor listrik dan blower, air pendingin, cerobong asap.
Dapur pemanas
Proses pengerjaan panas merupakan proses pembentukan yang dilakukan
pada daerah di atas temperatur rekristalisasi (temperatur tinggi) logam yang diproses.
Dalam proses deformasi pada temperatur tinggi terjadi peristiwa pelunakan yang terus menerus.
Akibat kongkritnya adalah bahwa logam akan mengalami perobahan sifat menjadi lebih lunak pada temperatur tinggi, kenyataan inilah yang membawa keuntungan-keuntungan pada proses pengerjaan panas, yaitu deformasi yang diberikan kepada benda kerja menjadi lebih relatif besar.
Kondisi ini karena sifat lunak dan sifat ulet, sehingga gaya pembentukan yang dibutuhkan relatif kecil, serta benda kerja mampu menerima perubahan bentuk yang besar tanpa mengalami retak.
Karena keuntungan itulah proses pengerjaan panas biasanya digunakan pada proses-proses pembentukan primer yang dapat memberikan deformasi yang besar, misalnya: proses pengerolan panas, tempa dan ekstrusi.
Proses Pengerjaan Panas
Pada temperatur tinggi logam bersifat lunak dan ulet, sehingga gaya
pembentukan yang dibutuhkan menjadi relatif lebih kecil. Deformasi yang dapat diberikan dari pemanasan ini adalah relatif lebih
besar. Terjadinya perbaikan struktur mikro pada logam yang
dideformasi pada temperatur tinggi.Pemberian struktur mikrro ini terjadi pada pemanasan benda kerja (sebelum proses deformasi) serta pada saat dideformasi. Seperti diketahui bahwa benda coran mempunyai berbagai kelemahan atau kekurangan. Selama proses pembekuan kemungkinan besar terjadi segregasi, yaitu tidak homogennya komposisi kimia. Segregasi balok ini dapat berupa segregasi mikro maupun segregasi blok. Selanjutnya pada benda coran biasanya terdapat struktur pilar (columbar structure) yang bersifat rapuh. Inklusi yang mengelompok dan relatif besar ukurannya sering pula dijumpai pada benda coran. Selain itu banyak pula dijumpai cacat rongga.
Sifat Logam Pada Temperatur Tinggi
Segregasi dapat berkurang dengan adanya pemanasan.
Pada temperatur tinggi peristiwa difusi akan mudah berlangsung, sehingga efeknya akan lebih menghomogenkan komposisi kimia. Proses pemanasan untuk mengurangi segregasi ini dinamai proses homofenisasi. Pada waktu deformasi panas, struktur pilar akan berubah menjadi butir yang equiaxial dan halus. Inklusi yang mengelompok akan terpecah dan tersebar . Cacat rongga akan menutup dan mengatur sebagai akibat deformasi pada temperatur tinggi khususnya bila dikenai tegangan tekan. Peristiwa penyatuan ini adalah mirip dengan proses las tempa (forging welding). Kesemuanya ini akan memperbaiki sifat-sifat mekanik logam. Benda coran, misalnya baja cor dalam bentuk ingot ataupun billet akan menjadi lebih baik sifatnya bila telah dibentuk dengan pengerjaan panas. Misalnya menjadi baja profil melalui proses pengerolan panas.
Sifat Logam Pada Temperatur Tinggi
Klasifikasi Tempa
Tempa panas atau hangatProses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperatur rekristalisasi logam yang diproses.
Keuntungannya: bahwa deformasi yang diberikan kepada benda kerja dapat relatif besar, hal ini dikarenakan sifat lunak dan sifat ulet pada benda kerja, sehingga gaya pembentukan yang dibutuhkan relative kecil, serta benda kerja mampu menerima perubahan bentuk yang besar tanpa retak..
Tempa dinginProses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperatur dibawah temperatur rekristalisasi, pada umumnya pengerjaan dingin dilakukan pada suhu kamar, atau tanpa pemanasan. Pada kondisi ini, logam yang dideformasi terjadi peristiwa pengerasan regangan. Logam akan bersifat makin keras dan makin kuat, tetapi makin getas bila mengalami deformasi, bila dipaksakan adanya suatu perubahan bentuk yang besar, maka benda kerja akan retak akibat sifat getasnya. Keunggulannya: kondisi permukaan benda kerja yang lebih baik dari pada yang diproses dengan pengerjaan panas, hal ini dikarenakan tidak adanya proses pemanasan yang dapat menimbulkan kerak pada permukaan. Contoh, proses penarikan kawat, dan pembentukan pelat.
Penempaan palu
Pada proses penempaan ini logam yang dipanaskan ditempa dengan mesin tempa uap diantara perkakas tangan atau die datar.
Penempaan timpaProsesnya sama seperti Penempaan Palu, hanya berbeda pada Die nya saja
Penempaan tekanPada penempaan tekan, deformasi plastik logam melalui penekanan berlangsung dengan lambat, yang berbeda dengan impak palu yang berlangsung dengan cepat. Umumnya mesin tempa tekan berbentuk simetris dengan permukaan die yang halus sehingga toleransi lebih ketat.
Penempaan upsetPada penempaan upset batang berpenampang rata dijepit dalam die dan ujung yang dipanaskan ditekan sehingga mengalami perubahan bentuk.
Penempaan rollBatang bulat yang pendek dikecilkan penampangnya atau dibentuk tirus dengan mesin tempa rol.
Proses Penempaan
Adapun berbagai proses penempaan yang lain adalah seperti dibawah ini:
1. Coining adalah proses penempaan dari cetakan tertutup yang penting yang
mana yang khusus mencetak dalam mencetak uang logam, medali dan
perhiasan.
2. Heading adalah pengoperasian upsetting, biasanya dilakukan dari putaran
akhir pada batang atau kawat dengan tujuan untuk meningkatkan sayatan
melintang. Misalnya seperti paku, baut, skrup, paku keeling dan pengikat
yang lain.
3. Piercing adalah proses indentasi permukaan benda kerja (tetapi tidak
mematahkan) dengan memukul bertujuan untuk menghasilkan rongga atau
cetakan.
4. Hubbing adalah proses ini terdiri dari penekanan dengan ujung geometri
tertentu kedalam permukaan balok logam . rongga/ lubang yang di produksi
digunakan sebagai cetakan sebagai cetakan untuk proses pembentukan,
seperti yang terjadi pada pembuatan barang pecah belah.
5. Orbital forging adalah proses ini dimana cetakan yang lebih tinggi bergerak sepanjang jalur orbit dan membentuk sebagian sebagai tambahan. Proses sama dengan mortal dan alu yang digunakan untuk menghancurkan rumput dan biji. Walaupun tidak umum digunakan komponen khusus yang dapat ditempa dengan proses ini bentuk cakram dan bentuk kerucut seperti roda gigi.
6. Incremental Forging adalah dalam proses ini cetakan ditempa dengan alat kedalam bentuk dengan alat yang berbentuk cetakan dalam beberapa langkah.
7. Isothermal Forging adalah penempanan cetakan panas, cetakan dalam proses ini dipanasi pada suhu yang sama seperti pada benda kerja.
8. Rotary swaging adalah dikenal sebagai penempaan radial, putaran padat disubjekkan pada kekuatan radial dengan mengatur cetakan dari mesin. Pergerakan cetakan didapatkan dengan satuan gulungan dalam wadah dari tindakan yang sama pada gulungan yang ada.
9. Tube swaging adalah dalam proses ini, ketebalan pipa yang dikurangi dengan menggunakan batang internal.
10.Forgeabilitas logam adalah ditentukan sebagai kapabilitas dari suatu bahan untuk menjalani deformasi tanpa kerusakan.
Open die ( cetakan terbuka) Close Die (cetakan tertutup ) Blocker Konvensional Ketelitian
Karakteristik Umum Proses Penempaan
Karakteristik Umum Proses Penempaan
Proses Keuntungan BatasanOpen die
( cetakan
terbuka)
Alat cetek sederhana dan
murah, ukuran lebar,
karakteristik kekuatan
baik, biasanya untuk
jumlah kecil
Terbatas untuk bentuk
sederhana, sulit untuk
menahan daya tahan dekat,
pengolahan dengan mesin
untuk bentuk akhir
diperlukan, tingkat produksi
rendah, relative kurang
dalam penggunaan materi,
tingkat keterampilan yang
tinggi diperlukan.
Close Die
(cetakan tertutup
)
Penggunaan bahan relative
baik, biasanya sifatnya
lebih baik dari penempaan
open die, keakuratan
dimensi baik, tingkat
produksi tinggi dan
kemampuan untuk
diproduksi lagi tinggi.
Biaya cetakan tinggi, tidak
ekonomis, untuk kuantitas
kecil, mesin sering
diperlukan.
Blocker Biaya cetakan rendah,
sedangkan biaya produksi
tinggi.
Mesin untuk bentuk akhir
diperlukan, bagian dengan
jaringan tebal dan potongan
besar.
Konvensional Membutuhkan jauh lebih
sedikit mesin
dibandingkan jenis
blocker, tingkat produksi
tinggi, penggunaan materi
baik.
Biaya cetakan lebih tinggi
dibandingkan jenis blocker.
Ketelitian Toleransi dimensi dekat,
jaringan sangat kecil,
mesin biasanya tidak
perlu, sangat baik dalam
penggunaan materi.
Kekuatan tempaan tinggi,
cetakan rumit, dan
perlengkapan untuk
melepas tempaan cetakan.
Proses Keuntungan Batasan
Lanjutan
Perbedaan antara penempaan dengan cetakan terbuka dan cetakan tertutup
Penempaan dengan cetakan terbuka, dilakukan diantara dua cetakan datar atau cetakan yang bentuknya sangat sederhana. Penempaan cetakan terbuka digunakan pada pembentukan awal benda kerja untuk penempaan cetakan tertutup.
Penempaan dengan cetakan tertutup, benda kerja dibentuk diantara dua pasang cetakan yang akan menghasilkan bentuk akhir yang diinginkan. Benda kerja dibentuk dibawah tekanan tinggi dalam suatu rongga tertutup, dan demikian dapat dihasilkan produk yang mempunyai dimensi yang ketat. Pada penempaan cetakan tertutup, semula bilet-bilet tempa diatur pinggirannya agar dapat diletakkan di tempat yang tepat untuk proses penenmpaan berikutnya
Fullering Merupakan operasi tempa yang dilakukan untuk mengurangi bagian melintang dan mendistribusikan benda kerja sebagai persiapan penempaan bentuk yang berikutnya. Permukaan cetakan berbertuk cembung. Ruang antara kedua cetakan (cavity) sering didesai dengan berbagai jarak sedemikian rupa sehingga operasi diawali dengan pembentukan kasar sebelum pembentukan akhir. EdgingYaitu hampir sama dengan fullering hanya saja bentuk permukaan cetakan berbentuk cekung.
Bentuk-Bentuk Yang Dihasilkan Dalam Operasi Tempa Cetakan Terbuka
CoggingMerupakan operasi tempa yang dilakukan berturut-turut sepanjang benda kerja untuk mengurangi permukaan melintang dan penambahan panjangnya. Cogging banyak digunakan dalan industri baja berbentuk ingot hasil pengecoran menjadi bloom dan slab. Biasanya digunakan open die yang datar atau dengan permukaan sedikit berkountor. Proses ini sering disebut dengan incremental forging.
lanjutan
Sebagai tambahan pada permukaan yang retak
selama penempaan, kerusakan lainnya juga dapat berkembang sebagai akibat dari pola aliran dalam cetakan. Kerusakan penempaan dapat menyebabkan kegagalan pekerjaan dan juga dapat mendorong pada permasalahan lain seperti korosi dan masalah selama penggunaan komponen yang ditempa.
Kerusakan penempaan dapat menyebabkan kegagalan pekerjaan
Kerusakan Penempaan
Mesin Penempaan
Gambar 3. Mesin Tempa Impak
Proses pembuatan rencong di Aceh Besar
Tugas
Berikan contoh-contoh benda yang dikerjakan dengan proses tempa dingin dan tempa panas serta jelaskan proses pengerjaannya.
Top Related