pengerjaan panas logam pertemuan 7
Post on 03-Jan-2016
275 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
PENGERJAAN PANAS LOGAM Pertemuan 7
Matakuliah : D0234 - Teknologi ProsesTahun : 2007
Bina Nusantara
Learning Outcomes
Outline Materi :
Mahasiswa dapat menerangkan proses pengerjaan panas
logam
.
• Pembentukan Logam Secara Plastis
• Pengerolan
• Ekstrusi
• Pembuatan Pipa dan Tabung
• Penarikan
• Metode Khusus
Bina Nusantara
PEMBENTUKAN LOGAM SECARA PLASTIS
Pembentukan logam secara plastis adalah pembentukan dengan cara memberikan gaya-gaya luar kepada benda kerja (logam) sehingga terjadi deformasi plastis, dimana untuk memperoleh bentuk yang diinginkan volume atau massa logam dijaga tetap, hanya dipindahkan / didesak dari satu lokasi ke lokasi yang lain.
7-2
Pembentukan logam secara plastis dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu :
pengerjaan panas, dan
pengerjaan dingin.
Bina Nusantara
Perbedaan antara pengerjaan panas dan dingin :
PENGERJAAN PANASDilakukan di atas tempe- ratur rekristalisasi (baja sekitar 500O – 700OC);Diperlukan gaya yang lebih rendah;Perubahan sifat mekanik kecil : - keuletan naik, - ketahanan terhadap impak naik.
PENGERJAAN DINGIN Dilakukan di bawah tempe- ratur rekristalisasi; Diperlukan gaya yang lebih tinggi;Perubahan sifat mekanik besar : - keuletan turun, - kekuatan dan kekerasan naik.
Catatan : beberapa jenis logam seperti timah hitam dan timah putih mempunyai daerah rekristalisasi rendah, sehingga pengerjaan pada suhu ruang tergolong penger-jaan panas.
Bina Nusantara
Pengerjaan Panas adalah pembentukan dengan cara memanaskan bendakerja sampai di atas suhu rekristali-sasinya, kemudian diberikan gaya-gaya luar sehingga terjadi perubahan bentuk yang diinginkan.
Keuntungan pengerjaan panas : Porositas dalam logam dapat dikurangi;
Ketidak murnian dalam bentuk inklusi terpecah-pecah
dan tersebar dalam logam;
Struktur butir lebih halus;
Sifat-sifat fisis meningkat;
Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk
relatif kecil.
Bina Nusantara
Kerugian pengerjaan panas :
Terjadi oksidasi dan pembentukan kerak pada permuka-
an benda kerja sehingga penyelesaian permukaan tidak
bagus;
Dimensi bendakerja yang dihasilkan kurang akurat;
Peralatan pengerjaan panas dan biaya pemeliharaan
mahal.
Bina Nusantara
Penempaanpalu
Penempaantimpa
Penempaantekan/pres
PenempaanupsetEkstrusi
langsung
Las tumpul
Las tumpullistrik
Las tumpuk
Pelubangantembus
Pengerolan
Penempaan
Pembuatanpipa & tabung
PengerjaanPanas
Ekstrusi
Penarikan
Pemutaranpanas
Cara-carakhusus
Ekstrusi taklangsung
Ekstrusiimpak
Penempaanrol
Ekstrusitabung
Proses utama pengerjaan panas :
Bina Nusantara
PENGEROLAN Baja cair didiamkan dalam cetakan ingot hingga membeku, kemudian dikeluarkan dari cetakan; Ingot panas dimasukkan dalam
dapur gas (soaking pit) hingga
mencapai suhu 1200OC;
Figure 7.1 Rolling mill
Ingot dimasukkan dalam mesin
pengerolan dan dibentuk men-
jadi bentuk setengah jadi (slab,
bloom, atau billet);
Dari bentuk setengah jadi
digiling dengan mesin rol yang
lain menjadi pelat, skelp, strip,
bentuk profil, tabung, dll.
Bina Nusantara
Logam keluar dari rol dengan kecepatan yang lebih tinggi daripada kecepatan masuk;
Aksi jepit pada benda kerja diatasi oleh gaya gesek pada daerah kontak dan logam tertarik di antara rol;
Figure 7.2Effect of hot rolling on grain structure
Busur AB dan A’B’ merupakan daerah kontak dengan rol;
Pada titik A dan B kecepatan logam sama dengan kecepatan keliling rol; Akibat pengaruh penggilingan struktur yang kasar menjadi struktur memanjang; Bila dikerjakan di atas suhu rekristalisasi maka struktur yang memanjang akan berubah menjadi butir halus.
Efek operasi pengerjaan panas pengerolan :
Bina Nusantara
Jenis mesin rol :
Figure 7.3Various roll arrangements used in rolling mills.
A. Mesin bertingkat dua, kontinu atau bolak-balik;
B. Mesin bertingkat empat dengan rol pendukung untuk lembaran yang lebar;
C. Mesin bertingkat tiga bolak-balik; D. Mesin rol kelompok dengan empat buah rol pendukung.
Bina Nusantara
Mesin rol bolak-balik bertingkat dua (Fig.7.2A) : Lembaran logam bergerak diantara rol, kemudian dihentikan;
Pada interval tertentu logam diputar 90O agar penampang
uniform dan butir-butir logam merata; Untuk mereduksi penampang ingot menjadi bloom diperlukan
sekitar 30 pas.
Keuntungan : Dapat mereduksi luas penampang dalam berbagai ukuran;
Dapat diatur kemampuannya sesuai dengan ukuran batangan
dan laju produksi.
Arah rol dibalik, kemudian operasi di atas diulang kembali;
Bina Nusantara
Ukuran panjang batangan yang dapat dirol terbatas;
Kelemahan :
Pada setiap siklus pembalikan gaya kelembaman harus
diatasi.
Mesin rol bertingkat tiga (Fig.7.2C) :
Keuntungan :
Tidak diperlukan arah putar rol, sehingga tidak ada gaya
kelembaman yang harus diatasi;
Lebih murah dan mempunyai keluaran lebih tinggi dibanding-
kan dengan mesin rol bolak-balik dua tingkat;
Bina Nusantara
Diperlukan adanya mekanisme elevasi;
Kelemahan :
Terdapat sedikit kesulitan dalam mengatur kecepatan rol.
Mesin rol dengan rol pendukung (Fig.7.2B & D) :
Pada mesin empat rol atau lebih, rol tambahan berfungsi
sebagai rol pendukung dan hanya dua buah yang
berhubungan langsung dengan bendakerja;
Diameter rol yang berhubungan langsung dengan bendakerja
relatif kecil untuk mengurangi absorbsi panas dari benda
kerja;
Digunakan untuk lembaran logam yang relatif tipis.
Bina Nusantara
Mesin rol kontinu (lihat juga Fig.7.2A):
Figure7.4 Diagram illustrates number of passes and sequences in reducing the cross section of a 4-by-4 in. (100 by mm) billet to round bar stock
Terdiri dari kurang lebih
sepuluh rol yang disusun
dalam satu garis lurus;
Dalam proses ini penam-
pang sebuah bilet
berukuran 100x100 mm
direduksi secara ber-
urutan menjadi batang
bulat.
Bina Nusantara
PENEMPAAN
Figure 7.5Open-frame steam hammer
Pada proses ini logam dipanaskan sam-
pai suhu rekristalisasinya, kemudian
ditempa secara manual atau mengguna-
kan mesin uap dengan die datar;
Penempaan palu :
Kelemahan :
Tidak dapat diperoleh ketelitian yang
tinggi;
Tidak dapat dilakukan untuk membuat
bendakerja yang rumit.
Bina Nusantara
Menggunakan die tertutup, dan bendakerja terbentuk
akibat tumbukan atau tekanan, memaksa logam panas
plastis memenuhi dan mengisi bentuk die.
Penempaan timpa :
Figure 7.6Drop forging with closed dies
Bina Nusantara
Untuk mengangkat palu di-
gunakan udara atau uap;
Penempaan timpa dengan palu piston:
Figure 7.7Piston lift gravity drop hammer
Tinggi jatuhnya dapat di-
atur dengan program,
sehingga dapat dihasilkan
bendakerja yang uniform;
Penggunaan :
Untuk pembuatan gunting,
sendok-garpu, suku cadang
dan lain-lain.
Bina Nusantara
Penempaan timpa dengan palu piston:
Figure 7.8Horizontal-impact forging machine
Silinder yang saling berhadapan dalam bidang horisontal, menekan benda kerja yang diletak- kan pada bidang tumbukan dimana kedua bagian die bertemu;
Benda tempa mempunyai sirip di sekeliling garis pisah;
Penggunaan :
Untuk pembuatan landing gear pesawat terbang (berat > 28 Mg).
Bina Nusantara
Keuntungan operasi penempaan :
struktur kristal halus,
porositas tertutup,
waktu penempaan singkat,
sifat fisis meningkat.
Kerugian operasi penempaan :
timbulnya inklusi kerak,
harga die mahal, jadi tidak ekonomis untuk pembuatan
produk dengan jumlah kecil.
Bina Nusantara
Penempaan tekan : Deformasi plastik logam melalui penekanan yang berlang-sung dengan lambat, berbeda dengan impak palu yang berlangsung dengan cepat.
Penempaan Upset :
Umumnya benda tempa tidak memerlukan pemangkasan lagi.
Untuk pembuatan kepala baut :
Batang berpenampang rata dijepit dalam die dan ujung yang dipanaskan ditekan sehingga mengalami deformasi;
Figure 7.9 Upset forging
Bina Nusantara
Untuk pembuatan benda tempa silinder :
Figure 7.10Sequence of operations for a cylinder forging on an upset forging machine.
Potongan bahan bulat dipanaskan sampai su-hu tempa, kemudian di-letakkan dalam die dan dilubangi secara pro-gresif dengan batang pelubang, sehingga di-peroleh bentuk tabung.
Bina Nusantara
Penempaan Rol : Batang bulat yang te-
lah dipanaskan sam-
pai suhu tempa, dile-
takkan diantara rol
yang berada dalam
posisi terbuka;
Figure 7.11Principle of roll forging
Ketika rol berputar, batang dijepit
oleh alur rol dan didorong ke salah
satu sisi; Bila rol terbuka, batang didorong kembali dan digiling lagi,
atau dipindahkan ke alur berikutnya; Agar tidak berbentuk sirip, sesudah setiap pas batang diputar
90O.
Bina Nusantara
suku cadang, baling-baling pesawat terbang, linggis, pisau pahat, tabung tirus, dan lain-lain.
Penggunaan penempaan rol :
Bina Nusantara
EKSTRUSI
Figure 7.12 Diagram illustrating direct and indirect extrusion
Prinsip ekstrusi sama seperti menekan tapal gigi keluar dari tabung.
Jenis Ekstrusi :
1. Ekstrusi langsung :
2. Ekstrusi tak langsung :
Billet bulat yang telah dipanaskan dimasukkan dalam ruang die, kemu-dian diekstrusi melalui lubang die.
Hampir sama dengan ekstrusi langsung, hanya disini bagian yang diekstrusi ditekan ke luar melalui bagian dalam ram.
Bina Nusantara
Perbedaan ekst. langsung dengan tak langsung :
EKTRUSI LANGSUNG : EKTRUSI TAK LANGSUNG : Arah ekstrusi searah de- Arah ekstrusi berlawanan
ngan arah gaya; arah dengan arah gaya; Bendakerja bergesekan Bendakerja tidak berge-
dg. dinding kontainer sekan dg. dinding konta-
diperlukan gaya yang le- iner diperlukan gaya
bih besar;**) yang lebih kecil; *) Bentuk ram pejal lebih Bentuk ram berlubang
kokoh;*) kurang kokoh;**) Hasil ekstrusi dapat dito- Hasil ekstrusi tidak dapat
pang dengan baik tidak ditopang dengan baik
mengalami deformasi mudah mengalami defor-
akibat gaya gravitasi.*) masi akibat gravitasi.**)Keterangan : *) keunggulan & **) kelemahan
Bina Nusantara
PEMBUATAN PIPA DAN TABUNG
Pembuatan pipa dan tabung
Pipa/tabung dengan kampuh
Pipa/tabung tanpa kampuh
Pengelasan tumpul
Pengelasan tumpul listrik
Pengelasan tumpuk
Pelubangan tembus
E k s t r u s i t a b u n g
Bina Nusantara
Pengelasan tumpul (butt welding) :
Figure 7.13
Drawing skelp throught a welding bell.
Salah satu ujung skelp dibentuk tirus untuk memudahkan
pemasukannya dalam pembentuk lonceng;
Skelp dipanaskan sampai suhu las dan ujungnya ditarik
melalui pembentuk lonceng sehingga menjadi bulat dan
tepinya membentuk lasan tersambung menjadi satu;
Selanjutnya dimasukkan dalam rol penyelesaian untuk men-
dapatkan ukuran yang tepat dan untuk membersihkan
teraknya.
Bina Nusantara
Pengelasan tumpul kontinu :
Figure 7.14Skelp being formed into a continuous butt-welded pipe
Tepi skelp dipanaskan
hingga mencapai suhu
las, kemudian dimasuk-
kan ke dalam serangka-
ian rol horisontal dan
vertikal yang memben-
tuknya menjadi pipa;
Pipa dipotong-potong
dalam ukuran tertentu;
Dilakukan proses pembersihan
dan penyelesaian.
Bina Nusantara
Pengelasan tumpul listrik :
Figure 7.15Continuous-resistance butt welding of steel pipe
Mula-mula lembaran baja di-
bentuk dingin dengan mema-
sukkan pelat melalui bebera-
pa pasangan rol secara kontinu
sehingga mengubah bentuk
pelat menjadi pipa; Perangkat pengelasan ditem-
patkan pada ujung mesin rol; Kedua tepi pipa dijepit dengan
elektrode rol yang mengalirkan
arus listrik penghasil panas se-
hingga kedua tepi tsb. menyatu; Pipa kemudian melalui rol ukur-
an dan rol penyelesaian.
Bina Nusantara
Pengelasan tumpuk (lap welding) :
Figure 7.16Method of producing lap-welded pipe from skelp
Skelp dengan tepi agak ti-
rus dipanaskan dalam dapur
pemanas kemudian ditarik
melalui die/diantara rol se-
hingga membentuk silinder
dengan tepinya saling ter-
tindih.
Kemudian dipanaskan kem-
bali dan ditarik melalui dua
buah rol yang beralur;
Diantara rol tersebut terdapat mandrel tetap, sehingga tepi
akan menyatu karena adanya tekanan antara rol dan
mandrel.
Bina Nusantara
Pelubangan tembus (piercing) :
Bilet baja silindris mula-mula diberi lubang senter, kemu-
dian dipanaskan sampai mencapai suhu tempa;
Figure 7.17 Principal steps in the manufacture of seamless tubing
Bilet kemudian ditekan masuk diantara ke dua rol penem-
bus yang memaksa bilet berputar dan sekaligus ber-
gerak maju melalui mandrel hingga tembus;
Bina Nusantara
Pelubangan tembus (piercing) :
Pipa/tabung yang masih berdinding tebal, bergerak mela-
lui rol beralur, sedang ditengahnya terdapat mandrel ber-
bentuk sumbat hingga pipa bertambah panjang dan tipis
sesuai dengan ukuran yang dikehendaki;
Figure 7.17 Principal steps in the manufacture of seamless tubing
Tabung ini yang masih berada pada suhu kerja, kemudian
melalui mesin pelurus dan pengatur ketepatan ukuran
dan penyelesaian.
Bina Nusantara
Pelubangan tembus kontinu :
Batang bulat 140 mm dipanaskan dan kemudian diberi lu-
bang tembus dengan mandrel penembus; Diteruskan ke mesin mandrel untuk mengurangi diameter
dan ketebalan; Tabung dipanaskan kembali dan dimasukkan ke mesin
pereduksi regang untuk mengurangi diameter dan ketebalan
dengan melakukan peregangan terhadap pipa.
Figure 7.18
Principal steps in the manufacture of continuous tubing.
Bina Nusantara
Ekstrusi tabung :
Bilet ditempatkan di
dalam ruang ekstrusi;
Mandrel didorong me-
nembus bilet;
Figure 7.19
Extruding a large tube from a heated billet
Pendorong pres dido-
rong maju mengeks-
trusi logam.
Cara ini termasuk ekstrusi langsung, akan tetapi disini digu-
nakan mandrel untuk membentuk bagian dalam dari tabung.
Bina Nusantara
PENARIKAN
Bloom dipanaskan sampai suhu
tempa; Bloom panas dipasang pada
mesin pres vertikal;
Figure 7.20
Drawing thick-walled cylinders from heated bloom.
Biasanya digunakan bila tidak dapat dibuat dengan mesin
Rol tanpa kampuh.
Dengan menggunakan pelubang
tembus, bloom dibentuk menja-
di benda tempa berongga de-
ngan alas tertutup; benda tempa dipanaskan kem-
bali dan ditempatkan dalam
bangku tarik yang terdiri dari
beberapa die dengan diameter
yang semakin kecil;
Bina Nusantara
PENARIKAN
Pelubang digerakkan secara hi-
draulis menekan benda tempa
tersebut membentuk silinder/
tabung dengan diameter tertentu;
Untuk silinder/tabung berdinding
tipis, pemanasan dan penarikan
perlu diulang beberapa kali;
Figure 7.20
Drawing thick-walled cylinders from heated bloom.
Biasanya digunakan bila tidak dapat dibuat dengan mesin
Rol tanpa kampuh.
Bila pipa merupakan benda akhir
ujung yang tertutup harus dipo-
tong dan dirol kembali agar uku-
rannya tepat dan penyelesaian-
nya baik;;
Bina Nusantara
PENARIKAN
Pada pembuatan tabung oksigen,
ujung terbuka ditempa atau dire-
duksi dengan pemutaran panas
(hot spinning) untuk menghasil-
kan leher tabung.
Figure 7.20
Drawing thick-walled cylinders from heated bloom.
Biasanya digunakan bila tidak dapat dibuat dengan mesin
Rol tanpa kampuh.
Bina Nusantara
Pemutaran panas (hot spinning)
Tabung dipanaskan sampai suhu tempa;
Tabung panas diputar dengan mesin putar (sejenis mesin
bubut);
Pada bagian tabung yang akan direduksi ditekan dengan
penekan tumpul sehingga dihasilkan leher tabung yang
diinginkan.
Bina Nusantara
CARA-CARA KHUSUSCara-cara khusus diperlukan bila dengan cara-cara biasa tidak dapat digunakan.
Untuk membuat bagian-bagian yang tipis pada benda tempa dapat dilakukan dengan :
Contoh :
menggunakan die yang dipanaskan dan pada bagian benda kerja yang mengalami penekanan diberi pelumas untuk mengurangi oksidasi permukaan, operasi pengerjaan dilakukan dengan cepat dengan menggunakan mesin pres kecepatan tinggi.
Untuk logam yang sulit ditempa seperti titanium dapat dicetak dalam pres yang dikelilingi gas mulia untuk men- cegah terjadinya oksidasi dan pengerakan. Pelet aluminium yang kecil (lebih kecil dari butir-butir beras) dapat digiling menjadi lembaran.
Bina Nusantara
SELESAI
TERIMA KASIH
top related