PENGEROLAN

Pengerolan adalah proses deformasi plastis dimana ketebalan bahan dikurangi

dengan menekan bahan tersebut menggunakan dua rol yang saling berhadapan. proses

pengerolan merupakan proses yang sangat luas digunakan dalam proses pembentukan

baja karena dapat memproduksi dalam jumlah banyak dan mudah dikontrol produk jadi

dari proses ini.

Proses pengerolan dibagi menjadi 2 jenis yaitu pengerolan panas (hot rolling) dan

pengerolan dingin (cold rolling).

> Hot Rolling

Hot rolling adalah proses pengerolan dengan mengerol baja di atas temperatur

rekriltalisasi. Permulaan pembentukan dimulai dari sebuah baja lebar seperti

produk cor semi-finishing seperti blooms dan billets. Jika blomms dan billet

merupakan hasil dari continous casting, biasanya langsung di mill roll dengan

temperatur tertentu. Dalam proses yang lebih kecil dimulai dari pemanasan awal

sampai suhu rekristalisasi baja di soaking-pit untuk baja yang lebih besar

sedangkan dari induction -heating untuk baja yang lebih kecil. Dalam pemanasan

awal ini biasa suhu dilebihkan antara 50oC - 100oC diatas temperatur normal

rekristalisasi baja. Kemudian baja tersebut di roll menjadi plat, plat lembar, poros,

batangan baja, pipa, dan rail.

> Cold Rolling

Cold rolling adalah proses pengerolan dengan mengeroll baja dibawah

temperatur rekriltalisasi (biasanya temperatur kamar) dimana dapat meningkatkan

kekuatan baja dari strain hardening sampai 20%. Cold rolling memainkan peranan

besar di dunia industri dengan menghasilkan produk plat lembaran, plat strip, foil,

dengan finishing permukaan yang baik dan peningkatan kekuatan mekanik baja

dengan control produksi yang mudah. Produk produk yang dihasilkan biasanya

berukuran lebih kecil daripada produk produk yang sama dari hot rolling. Cold

rolling tidak dapat mengurangi ketebalan baja sebanyak pada hot rolling dalam

satu siklus pengerolan.

gambar1. hot rolling gambar 2. cold rolling

Dalam proses pengerolan terdapat beberapa jenis tipe roll yang digunakan

diantaranya mill roll dan ring roll.

A. Mill Roll

Mill roll digunakan untuk proses pengerolan palat lembaran, plat strip, foil, coil, rail,

dan baja profil. Mill roll dibuat dari baja stainless stelll kecepatan tinggi (HSS) atau baja

komposit.

gambar 3, roller mill rolling gambar 4, penyusunan roller pada roling mill

Pada saat proses pengerolan mill roll akan mengalami deformasi elastis yang diakibatkan

oleh gaya tekan dari baja yang diroll. deformasi ini diperlihatkan gambar di bawah

gambar 5, gejala deformasi elastis pada roller

B. Ring Roll

Ring roll digunakan untuk membuat tube rolling dan ring rolling. Ring roll dibuat

dari spherodized graphite bainitic dan pearlitic matrix atau baja tuang paduan. Ring

rolling adalah salah satu jenis khusus dari hot rolling dimana bertujuan untuk menambah

diameter dari sebuah ring. Proses ini dimulai dengan ring dengan sisi tebal, kemudian

diletakkan diantara dua roll salah satu roll disebut idler roll dan lainnya disebut driven

roll. Kedua roll ini menekan ring dari sisi luar. Ketika proses pengerolan berjalan,

ketebalan dari ring berkurang yang diiringi dengan penambahan diameter.

gambar6, bagan komponen ring rolling

gambar7, proses ring rolling

gambar 8, tipe roller ring rolling

Penyusunan Roll Pada Proses Rolling

Roll roll yang digunakan dalam proses pengerolan dapat dikelompkokan menjadi

beberapa jenis penyusunan diantaranya.

a.1 two-high roll mill

Jenis mill roll yang paling mudah adalah jenis two-high roll mill (a) yang terdiri dari

upper dan lower driven diantara baja yang di roll.

gambar 9, skema two-high roll mill

Proses ini memiliki keuntungan dimana momentumnya yang relatif rendah dan dapat

dengan mudah diputar balik sehingga baja dapat diroll balik kembali dan seterusnya

dari kedudukan mill roll.

a.2 reversing two-high breakdown mill roll

Reversing two-high breakdown mill roll lebih sering digunakan uantuk mengurangi

lebar dari ingot menjadi plat baja yang lebih panjang. Pada gambar di bawah

menunjukkan upper dan lower roll digerakkan oleh motor yang berbeda, untuk

melakukan aksi balik yang cepat dan memperkecil ukuran motor yang digunakan.

gambar 10, mesin reversing two-high breakdown mill

keuntungan proses ini adalah dapat mereduksi luas penampang dalam berbagai

ukuran dan dapat diatur kemampuannya sesuai dengan ukuran batangan dan laju

reduksi. Sedangkan kelemahannya adalah ukuran panjang batangan terbatas dan

pada setiap siklus pembalikan, gaya kelembaban harus diatasi.

a.3 four-high mill roll Four-high mill roll (b) kontruksinya diperlihatkan oleh gambar di bawah.

gambar 11, four-high mill rollFour-high mill terdiri dari dua driven work rolls yang begerak, dengan back-up roll yang

lebar dimana dapat meningkatkan kekakuan baja. Back-up roll ini mencegah work roll

menekuk akibat tekakan saat pengerolan dimana jika tidak dikontrol maka produk hasil

pengerolan akan tebal pada bagian tengah dan pada sisi-sisinya. Untuk alasan inilah

mengapa four-high mill digunakan ketika ketebalan plat baja yang diinginkan dituntut

seakurat mungkin. Jenis jenis dari four-high mill dalm industri diilustrsikan pada gambar

dibawah

gambar 11, four-high mill

Pada cold rolling, four-high roll mill ini diposisikan secara acak(tandem) seperti three-

stand four-high tandem mill pada gambar dibawah. Proses ini tidak hanya mengurangi

penanganan coil diantara pengerolan berkali kali tapi dapat juga mengurangi ruang coil

storage yang dibutuhkan dalam pengerjaan rolling.

gambar 12, three-stand four-high milla.4 three-high mill

Three-high mill terdiri dari upper dan lower driven roll dan middle roll dimana

perputran roll terjadi akibat gesekan anatra roll dengan baja yang melalui celah antara

roll-roll.

gambar 13, three-high mill

Keuntungan mesin mill ini adalah tidak diperlukan pembalikan arah putar rol, sehingga

tidak ada gaya kelembaban yang harus diatasi dan biaya operasi lebih murah dan

mempunyai keluasan lebih tinggi dibandingkan dengan mesin roll bolak balik.

Kelemahannya diperlukan adanya mekaniasme elevasi dan terdapat sedikit kesulitan

dalam mengatasi kecepatan roll.

a.5 sendzimir mill roll Pada sendzimir mill roll setiap work roll ditopang sepanjang keseluruhan panjang

work roll oleh dua back-up roll dimana pada saat berputar di dukung oleh lapisan

berturut-turut dari lajutan roll yang lebih besar. Keuntungan dari sendzimir mill roll ini

adalah mill yang sangat kaku dan mampu menahan pembengkokan, menurut pada

kedataran lembaran yang ingin diproduksi. Proses sendzimir mill ini dapat memproduksi

lembaran plat yang sangat datar dan tipis dalam satu kali siklus pengerolan dengan

power yang lebih rendah.

gambar 14, skema sendzimir milla.6 planetary mill roll Planetary mill roll terdiri dari work roll berdiameter kecil yang didukung ole back-up roll

yang kaku dimana menghasilkan lebih bnyak keuntungan dari pada sendzimir mill roll.

Kekurangan dari planetary mill dan sendzimir mill adalah sistem mekaniknya yang rumit

dan utamanya pada bearing roll pendukung.

gambar 15, planetary mill roll

Tipe - Tipe Rolling Mill

Rolling mill adalah sebuah mesin untuk membentuk logam dimana logam melalui dua buah roller. dasar dari rolling mill ini tersiri dari beberapa komponen diantranya.

> roll> bearing> badan mesin> motor penggerak untuk menggerakan roll dan mengontrol kecepatan roll

gambar 16, rolling mill > Tipe- tipe proses rolling mill

Rolling mill dapat dibedakan menjadi 7 proses berbeda yaitu sebagai berikut

a. continous rolling

Continous rolling adalah serangkaian rolling mill yang dirangakai secara lurus

vertikal dimana setiap rangkaian roll disebut stand. Pada continous rolling jumlah

stand two-high nonreversing rolling mill diletakkan bersama cukup dekat sehingga

bahan akan melewati beberapa atau seluruh stand secara serentak. Continous milling

terdiri dari beberapa two-high atau four-high stand yand disusun dua - dua dengan

setiap succeding stand memiliki kecepatan permukaaan roll yang lebih besar dari

proceding stand.

Pada prosesnya logam akan bergerak dengan kecepatan yang berbeda setiap

melalui tahapan pada mill. Kecepatan setiap rangkaian roll disinkronisasikan

sehingga kecepatan input dari setiap stand adalah sama dengan kecepatan output dari

stand sebelumnya. Gulungan uncoiler dan windup tidak hanya menyediakan stock

logam ke roll dan menggulung produk akhir tetapi juga menghasilkan back tension

dan front tension pada logam.

gambar 17, skematic continous mill rolling

b. tranverse rollingPada tranverse rolling menggunakan roll baji bundar (circular wedge). Batang

logam yang dipanaskan dipotong pendek panjannya kemudian diroll secara

melintang diantara roll-roll. Perputaran roll akan diputara pada satu arah putar.

gambar 18, skematic trasverse rollingDalam proses deformasi sekunder yang didasarkan pada prinsip yang sama,

sumbu roll sejajar dan benda kerja berputar pada bidang yang sama. Jika rol-rol

dibentuk sedemikian rupa untuk menghindari terbentuknya tegangan tarik internal

yang besar, maka akan memperoleh benda kerja dengan simetri aksial yang baik.

Contoh sebuah komponen benrbentuk dumbbell dapat dipakai baik sebagai barang

jadi atau ditempa lebih lanjut menjadi misalnya tangkai penghubung atau kunci

pass dua ukuran.ada banyak proses penempaan penggilasan putar dengan aplikasi-

aplikasi khusus.

c. shaped rolling atau section rolling

Shaped rolling ini merupakan tipe roll khusus dari cold rolling dimana slap

datar diproses dengan menekuk logam menjadi bentuk bentuk rumit dengan

mengerolnya melalui serangkain driven roll. Tidak ada perubahan besar pada

ketebalan logam selama proses pengerolan. Proses sectian rolling ini cocok untuk

memproduksi moulded section seperti bentuk-bentuk tak beraturan channel dan

trim.

gambar 19, profill roller dan produk shaped rolling

Variasi dari section atau bentuk dapat diproduksi dengan proses roll bentuk

menggunakan serangkaian roller bentuk dengan metode continous rolling untuk

mengerol lembaran logam menjadi bentuk-bentuk yang lebih khusus tertentu.

Shaped rolling digunakan untuk membuat bebrapa jenis baja profill seperti pada

baja-baj konstruksi, partition beam, ceilling panel, roofing panel, pipa baja,

komponen otomotif, rangka pintu dan jendela dan lain-lain.

gambar 20, berbagai tipe hasil produk shaped rolling

d. ring rollingCicin/ring tanpa sambungan merupakan elemen kontraksional penting, mulai

dari ban baja pada roda roda kereta sampai cincin - cincin yang berputar pada

mesin jet dn cincin - cincin pada bantalan roda.

Bahan awal untuk ring rolling adalah billet yang telah dilubangi disini logam

akan berbentuk seperti donat. Setelah lubang dibuat dengan teknik tepat yang lalu

ditempatkan diatara turning inside roll dan driven outside roll, cincin dengan

didinding yang tebal digilas dengan mengurangi ketebalan dan menaikkan

diameternya. Cicncin dengan ukuran yang lebih besar digilaspanas di pabrik-

pabrik khusus, sementara cincin dengan ukuran yang lebih kecil, khususnya

dengan luas penampang lintang kecil, biasanya digilas dingin. Selain mendapatkan

profil segiempat biasa, cincin dengan profil penampang lintang yang relatif

kompleks juga dapat dibuat dengan cara ini.

gambar 21, komponen ring rolling dan proses ring rolling

gambar 22, alir proses ring rolling

e. powder rolling

Bubuk logam dimmasukkan diantara roll dan compacted kedalam sebuah

green strip dimana sesudah itu diproses sinter dan selanjutnya diperlakukan pada

hot working dan atau cold working dan di proses annealing. Keuntungan dari

proses ini adalah memangkas langkah awal breakdown hot-ingot, bubuk logam

lebih murah diproduksi selama proses ekstraksi, meminimalkan adanya

kontaminasi saat hot-rolling, menghasilkan ukuran butir yang baik sesuai

kebutuhan produksi.

gambar 23, diagram alir proses powder rolling

f. continous casting dan hot rolling

Dalam proses ini logam yang dicor akan secara langsung dibentuk menjadi

billet. Sehingga tidak diperlukan lagi ingot, slab, dan bloom, karena peralatan berat

yang dirangkaikan pada continous casting. Produk yang dihasilkan meiliki struktur

butir yang baik dari normalnya tingkat segresi yang rendah.

gambar 24, diagram alir proses continous casting and hot rolling

Pada gambar diperlihatkan dapur peleburan berada diatas, pada lantai tingkat

empat, menerima logam cair dari dapur peleburan. Dapur akan mempertahankan

suhu penuangan dan menuangkannya secra perlahan dan berkelanjutan melalui

saluran tuang yang tepat ke bagian atas cetakan. Untuk pengecoran baja, cetakan

dibuat dari tembaga high-heat-conductivity. Cetakan adalah tabung vertikal yang

terbuka di kedua ujungnya. Ketaka operasi pertama dimulai, cetakan dihubungkan

dari bawah dengan batang strating, dimana diperpanjang ke bawah sampai roll

penarik. Logam cair mengeras di atas cetakan atas dilindungi dari oksidasi. Logam

mengalir melalui saluran tuang dikontrol secara akurat oleh katup untuk menjaga

level dari logam cair, sementra logam yang memadat bergerak kebawah melewati

cetakan.

g. thread rolling

Pada proses ini silinder dies berulir ditekan berhadapan dengan permukaan rata

billet silinder. Sebagai akibat kontak permukaan silinder dengan dies berulir ini,

permukaan logam akan mengalami bentuk berulir. Ada juga dies yang berbentuk

plat datar beralur dimana ulir diroll pada batang atau wire dengan setiap

berlawanan arah dari dies. Ulir yang dibentuk sebagai akibat axial flow pada

struktur bahan. Keuntunganya, struktur butiran dari bahan tidak terpotong tapi

menyebar mengikuti bentuk ulir. Pengerolan ulir dilakukan dalam satu siklus

sehingga jauh lebih cepat daripada diproses mesin, dan resultan ulirnya lebih kuat

daripada ulir diproses mesin. Ulir akan memilki ketahanan lebih baik pada

tegangan mekanik dan meningkatkan kekuatan fatigue. Permukaan yang

dihasilkan juga lebih mengkilap dan halus.

gambar 25, skematic thread rolling dan perbedaan struktur cut thread dan rolling thread

Hot Rolling Dan Cold Rolling

A. Hot rolling

Dalam proses hot rolling batang baja yang akan diubah bentuknya dilakukan dalam

dua tahap :

1. Pengerolan baja menjadi barang setengah jadi: bloom, bilet, slab.

2. Pemprosesan selanjutnya dari bloom, bilet, slab menjadi pelat, lembaran,

batangan, bentuk profil atau lembaran tiffs [foil].

gambar 26, terminologi pengerolan

Baja didiamkan dalam cetakan ingot hingga proses solidipikasi lengkap,

kemudian dikeluarkan dari cetakan. Selagi panas, ingot dimasukan dalam dapur gas

yang disebut pit rendam dan dibiarkan sampai mencapai suhu kerja merata sekitar 1200

°C dan unutk finishing bervariasai antar 700 -900oC tetapi harus diatas temperatur kritis

untuk menghasilkan butuiran ferit yang seragam. Ingot kemudian dibawa ke mesin

pengerolan dimana ingot dibentuk menjadi bentuk setengah jadi seperti bloom, bilet,

slab. Bloom mempunyai ukuran minimal 150x150 mm. Bilet lebih kecil daripada

bolm dan mempunyai ukuran persegi, ukuran mulai dari 40x40mm sampai 150x150

mm. Bloom atau bilet dapat digiling menjadi slab yang mempunyai lebar minimal 250

mm dan tebal minimal 40 mm. Lebar selalu tiga (atau lebih) kali tebal, dengan ukuran

maksimal 1500 mm. Pelat, skelp dan setrip tipis digiling dari slab.

Pengerolan primer dilakukan dalam mesin rol bolak-balik bertingkat dua atau

mesin rol kontinyu bertingkat tiga. Pada mesin bolak-balik bertingkat dua lembaran

logam bergerak diantara rol, yang kemudian dihentikan dan dibalik arahnya dan operasi

tersebut diulang lagi. Pada interval tertentu logam diputar 90 derjat agar penampang

uniform dan butir-butir merata dalam logam tersebut. Diperlukan sekitar 30 pas untuk

mengurangi penampang ingot yang besar menjadi bloom (150 X 150 mm minimal).

Pada rol atas maupun bawah terdapat alur sehingga memungkinkan reduksi luas

penampang dalam berbagai ukuran. Mesin rol bertingkat dua adalah mesin

serbaguna karena dapat diatur kemampuannya sesuai dengan ukuran batangan dan laju

reduksi. Hanya ukuran panjang batangan yang dapat dirol tebatas dan pada setiap siklus

pembalikan gaya kelembaman harus diatasi. Kerugian ini diatasi pada mesin rol

bertingkat tiga, namun disini diperlukan adanya mekanisme elevasi. Selain ini

terdapat sedikit kesulitan dalam mengatur kecepatan nol, mesin rol bertingkat tiga

lebih murah dan mempunyai keluaran lebih tinggi dibandingkan dengan mesin bolak-

balik. pada mesin rol bertingkat tiga ini atau yang dikenal dengan three-high mill,

logam panas melaju dibawah dan diatas, sehingga setelah mereduksi satu arah bloom

kemudian diangkat dan kembali lagi dirol diantara roll tengah dan atas. rail pengarah

atau roller membantu menengahkan posisi bloom saat melaju melalui roll. biasanya

setelah tahap ini ketebalan logam akan berkurang .14 in, tahap inspeksi dilakukan unutk

melihat adanya retakan. sebagai catatan saat retak terdeteksi oleh mesin x-ray atau

visual inspection, logam harus di eliminasi atau logam dipindahkan dari proses reduksi

dan menyebabkan masalah pada proses produksi. retak permukaan ini dapat diatasi

dengan api okiasitilen yang secara harfiah melelehkan logam pada daerah cacat dan

membakar daerah tersebut. dapat juga dihilangkan dengan mesin milling khusus dimana

memiliki pisau potaong besar yang tepasang pada kepala putar mesin yang kemudian

mencungkil atau memotong logam pada daerah cacat.

gambar 27, diagram alir proses hot rolling

untuk pengerolan plat datar dengan ketebalan besar (10-50mm) diproses melalui

working roll yang berbeda, sementara setiap rangkaian dengan teratur mengurangi

ketebalan. hot strip digulung untuk mengurangi penambahan panjang hot strip yang

disebabkan pengurangan ketebalan

gambar 28, produksi pada hot rolling coil strip dan plate rolling

Salah satu efek dari operasi pengerjaan panas pengerolan ialah penghalusan

butir yang disebabkan rekristalisasi. Hal ini dapat dilihat pada gambar 29,30. Struktur

yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruh penggilingan. Karena

suhu yang tinggi, rekristalisasi terjadi dan butir halus mulai terbentuk. Butir-butir

tersebut tumbuh dengan cepat sampai limit bawah suhu rekristalisasi tercapai.

gambar 29, perubahan struktur kristal pada hot rolling

gambar 30, perubahan struktur kristal pada hot rolling

Busur AB dan A’B’ merupakan daerah kontak dengan rol. Aksi jepit pada

benda kerja diatasi oleh gaya gesek pada daerah kontak dan logam tertarik diantara rol.

Logam keluar dari rol dengan kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan

kecepatan masuk.

Pada titik antara A dan B kecepatan logam sama dengan kecepatan keliling

rol. Ketebalan mengalami deformasi terbanyak sedangkan lebar hanya bertambah

sedikit. Keseragaman suhu sangan penting pada semua operasi pengerolan karena hal

tersebut berpengaruh atas aliran logam dan plastisitas.

B. Cold Rolling

Cold rolling adalah proses pengerolan yang dilakukan dibawah temperatur

rekristalisasi dan ditunjukan untuk pengerjaan pengerasan. Ini mungkin sedikit

membingungkan tapi perlu diketahui bahwa besi atau baja berada dibawah temperatur

rekristalisasinya, struktur bahan adalan bcc (body-centerd cubic), nmun ketika

dipanaskan diatas temperatur rekristalisasi, struktur bahan akan berubah menjadi fcc

(face-centerd cubic), dan lebih banyak memiliki slip planes. Dengan kata lain, billet

walaupun dalam keadaan panas (namun dibawah teperatur rekristalisasi) atau dingin,

masih mempunyai struktur bcc dan lebih sedikit ketersediaan slip planes unutk tujuan

reduksi. Sebagai akibat dari fenomena ini akan ada suatu batasan reduksi yang diizinkan

pada tahap cold rolling, daripada hot rolling, karena pada akhirnya tidak ada reduksi

lanjutan yang dapat mengkibatkan cacat retak pada logam.

Sebelum tahap ini dicapai, logam harus dipanas dahulukan untuk mengeliminasi

tegangan sisa dan mengembalikan butiran ke kondisi simetriya.dengan tahapan pre-

heated ini struktur sell akan kembali normal dan bentuknya terdistorsi, dan reduksi dapat

dilanjutkan.

roll ganda, four-high dan six-high roll didesain kaku untuk menghindari pemantulan

atau pembengkokan ketiak tekanan besar mendesak roll-roll. Karena logam panas akan

menghasilkan perubahan bentuk yang lebih besar dari logam dingin oleh karena itu harus

dikerjakan dalam beberapa design mill. Contohnya pada six-high mill dimana logam

dilewatkan diantara dua roll yang lebih kecil di bagian tengah, dimana setiap roll ini

ditahan oleh dua roll besar, oleh sebab itu terdapt tiga roller di atas dan tiga roller di

bawah. Diameter dari roll ditetapkan sehingga roll ini akan menerima jumlah yang tepat

untuk mengerol logam. Roll yang besar akan memiliki sudut yang lebih datar dari roll

yang kecil. Total reduksi yang dicapai dengan cold rolling uumnya bervariasi antara 50-

90%. Reduksi dari setiap stand harunya seragam tanpa menjatuhkan lebih banyak

dibawah rekduksi maksimum untuk setiap pass.

gambar 31, diagram alir prses cold rolling

Keuntungan cold rolling ini adalah menghasilkan finishing permukaan dengan

kualitas tinggi, toleransi ukuran lebih baik jika dibandingkan dengan hasil hot-rolled

akibat ekspansi thermal yang sedikit, cold rolling non ferous dapat diproduksi dari hot-

rolled srip, atau dalam kasus tembaga paduan yang di cold rolling secara langsung dari

tempat pengecoran, meningkatkan kekuatan tarik akibat dari pengerjaan pengerasan serta

meningkatkan kekerasan

gambar 32, baja strip cold rooling

Cold rolling dapat dibedakan menjadi beberapa kondisi diantaranya.

> skin rolled yaitu logam mengalami sedikit pengerolan dengan mengeraskan ~0,5-

1%, dalam kondisi ini logam masih dapat dikerjakan.

> quater hard yaitu kondisi dimana logam mengalami jumah deformasi yang lebih

tinggi. Dapat dibengkokkan dengan cara normal pada proses pengerolan tanpa

perpatahan.

> half hard yaitu logam dapat dibengkokkan sampai 90o.

> full hard yaitu logam di tekan dengan tekanan 50% tanpa cacat retak. Dalam

kondisi ini logam dapat dibengkokkan sampai 45o.

TEORI TEORI HOT ROLLING DAN COLD ROLLING

Teori teori hot rolling dan cold rolling bertujuan untuk mengekspresikan gaya gaya

luar, seperti rolling load dan rolling torque, dengan ketentuan dari geometri deformasi

dan kekuatan yang terjadi pada bahan saat di pengerolan.

A. Teori Cold Roling

Asumsi -asumsi

1. Busur yang besinggungan adalah lingkaran-tanpa deformasi elastik pada roll.

2. Koefisien gesekan adalah konstant pada seluruh titik kontak di busur.

3. Tidak ada penyebaran arah ke samping, sehingga pengerolan dapat

dipertimbangkan sebuah masalah pada regangan.

4. Bagian bidang vertikal disebut bidang karena deformasi pada setiap bidang adalah

serba sama.

5. Kecepatan sekeliling roll adalah konstant.

6. Deformasi elastic pada sheet dapat diabaikan dalam perbandingannya dengan

deformasi plastik.

7. Ukuran energi distorsi pada peluluhan untuk regangan, ditetapkan

......................(1)

peragaan atau ilustrasi tegangan pada elemen dari strip pada celah roll ditunjukkan

oleh gambar di bawah

gambar 33, ilustrasi tegangan pada elemen dari strip pada celah roll

Pada setiap titik kontak antara strip dan permukaan roll, disimbolakn dengan sudut θ,

tegangan adalah tekan radial p dan tegangan geser tangensial τ = μp. Tegangan -

tegangan ini dapat dipecahakan menjadi komponen-komponen vertikal dan horizontal

(b). tegangan σx diasumsikan terdistribusi seragam disekitar permukaan verikal dari

elemen.

gambar 34, titik titik kontak pada pengerolan

mengambil asusmsi dari gaya horizontal dari elemen menghasilkan

..........................(2)

dimana dapat disederhanakan menjadi

.....................................(3)

Gaya yang bekerja pada arah vertikal adlah seimbang dengan tekanan khusus roll p .

Menurut keseimbangan gaya pada arah vertikal yang dihasilkan oleh hubungan antara

tekanan normal dan tekanan radial.

......................(4)

Hubungan antara tekanan normal dan tegangan kopresive horizontal σx yang

diberikan oleh besarnya energi distorsi dari keluluhan (yielding) untuk regangan (plane

strain).

.........................(5)

.................................(6)

diaman p lebih besar pada kedua tegangan kompresif utama.

Pemecahan masalah pada cold rolling sangat rumit. Beberapa penyederhanaan

untuk masalah ini sudah diteliti oleh Bland dan Ford. Dengan membatasi analisa pada

cold rolling dibawah kondisi pada gaya gesek rendah dan untuk sudut kontak <6o,

sehingga dapat meletakan sin θ ~ θ dan cos θ ~ θ. sehingga persamaan 4 dapat ditulis

.....................(7)

Dapat juga diasumsikan bahwa pr ~ p, sehingga persamaan 6 dapat ditulis σx = pr -

σ'o. Dengan mensubtitusi ke persamaan 7 dan menggabungkannya, akan didapat

persamaan sederhana untuk perhitungan tekanan radial

roll masuk ke titik netral titik netral ke roll keluar

..........(8) .......................(9)

dimana

.....................(10)

Rolling load atau gaya total P adalah integral dari tekanan roll khusus disekitar busur

kontak.

.......................................(11)

B. Teori-Teori Hot Rolling

Pada hot rolling proses, aliran tegangan unutk hot rolling adalah suatu fungsi

antara temperatur dan laju renggangan. (kecepatan roll).

perhitungan rolling load oleh Sims

(

.........(12)

Dimana Qp adalah fungsi kompleks dari

Reduksi pada ketebalan dan ratio R/Hf, grafik volume-reduksi

Nilai dari Qp dapat diperoleh dari

............................(13)

C. Torsi dan Tenaga

Torsi adalah ukuran dari besarnya gaya yang bekerja pada tiap satu satuan gaya

untuk menghasilkan gerakan putar. Sedangkan tenaga digunakan pada rolling mill

dengan mengaplikasikan torsi ke roll dan dapat diartikan strip tension.

Tenaga yang dihabiskan secara prinsip ada 4 cara yaitu.

1. Energi yang dibutuhkan untuk mendeformasi logam

2. Energi yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya gesek

3. Kehilangan tenaga pada pinion-pinion dan system transmisi tenaga

4. Kehilangan tenaga listrik pada beberapa motor dan generator

Dapat dipertimbangkan juga kehilangan tenaga pada windup rell dan uncoiler.

beban rolling total (total rolling load) didistribusikan disekitar kontak busur pada

distribusi tekanan tipe friction-hill.

Bagaimanapun juga beban

rolling total dapat diasumsikan

terkonsentrasi pada titik

sepanjang kontak aksi sejarak a

dari garis tengah roll.

Ratio dari lengan momen a ke panjang proyeksi kontak aksi Lp diberikan oleh rumus

........................(14)

Dimana λ= 0,5 untuk hot rolling dan λ= 0,45 untuk cold rolling.

torsi Mt sama dengan beban total rolling p dikali lengan momen efektif a. Ketika

terdapat dua work roll rumus torsi diberikan oleh persamaan

.............................................(15)

selama satu kali revolusi pada roll atas resultan beban rolling p bergerak sepanjang

keliling lingkaran sama dengan 2πa. Karena terdapat dua work roll, besarnya energi kerja

w sama dengan

..............................(16)

Sejak tenaga didefinisikan sebagai kelajuan atas kerja yang dilakukan diman 1 W =

1 J/s. Tenaga (dalam watt diperlukan untuk mengoperasikan sepasang roll berputar pada

N Hz (s-1) dalam deformasi logam saat bergerak melalui celah roll diberikan oleh

............................(17)

Contoh:

Sebuah aluminium paduan strip lebar 300 mm di hot-rolled ketebalannya dari 20 mm

menjadi 15 mm. Diameter roll 1meter dan dioperasikan pada 100 rpm. Aliran tegangan

uniaxial untuk aluminium paduan dapat diekspresikan sebagai σ = 140ɛ0,2 (mpa).

Tentukan beban rolling dan besarnya tenaga yang dibutuhkan untuk reduksi panas pada

proses ini.

dari persamaan eq 20 b= 0,3 m, r = 0,5 m, h0 =0,02 m dan hf =

0,015 m, sekarang perlu untuk mencari σo

dan qp

qp dapat dicari dari grafik

(~1,5) ketika reduksi r dan r/hf

diketahui

Analisis Proses Pengerolan Logam

Dalam pengerolan datar (lihat gambar 35), bendakerja ditekan antara dua rol, sehingga ketebalannya mengalami pengurangan yang disebut draft:

D = to – tf

Dimana : d = draft dalam in (mm)

to = ketebalan mula-mula dalam in (mm)

tf = ketebalan akhir dalam in (mm)

35

Gambar 35 pandangan samping pengerolan datar, menunjukkan ketebalan sebelum dan sesudah, kelajuan kerja, sudut kontak dengan roll dan aspek-aspek lainnya

Draft kadang-kadang dinyatakan sebagai fraksi dari ketebalan bendakerja mula-mula yang disebut reduksi.

Dimana r = reduksi

Bila pengerolan dilakukan secara seri (berulang-ulang), maka reduksi dihitung dari jumlah draft dibagi ketebalan mula-mula:

Disisi lain pengurangan ketebalan menyebabkan pertambahan lebar yang disebut spreading (pelebaran).

Karena volume benda tetap sama sebelum dan setelah pengerjaan, maka :

Dimana : wo & wf = lebar bendakerja sebelum dan sesudah pengerjaan dalam in (mm).

lo & l f = panjang bendakerja sebelum dan sesudah pengerjaan dalam in (mm).

Dengan cara yang sama dapat dinyatakan bahwa laju volume aliran material sebelum dan sesudah pengerjaan haruslah sama, sehingga kecepatan sebelum dan sesudah adalah :

Dimana : vo & vf = kecepatan masuk dan keluar dari bendakerja.

Panjang busur sentuh antara rol dengan bendakerja ditentukan oleh sudut . Setiap rol memiliki jari-jari R, dan kecepatan putar vr, dimana :

v0 vr vf.

Karena logam (bendakerja) mengalir secara kontinu, maka kecepatan bendakerja yang berada diantara kedua rol akan berubah secara gradual. Tetapi ada satu titik sepanjang busur yang mempunyai kecepatan sama dengan kecepatan putar. Titik ini disebut titik tanpa slip (no-slip-point), juga dikenal sebagai titik netral (netral point). Selain titik ini akan mengalami slip dan gesekan antara rol dan bendakerja. Besarnya slip antara rol dan benda kerja dinyatakan dengan persamaan :

dimana : s = slip ke depan,

vf = kecepatan akhir (keluar) bendakerja, ft/sec (m/s),

vr = kecepatan rol, ft/sec (m/s).

Regangan sesunguhnya dapat dinyatakan dengan persamaan :

Regangan sesungguhnya tersebut dapat digunakan untuk menentukan tegangan alir rata-rata

yang terjadi pada bendakerja dalam pengerolan datar. Persamaan tegangan alir rata-rata :

dimana = tegangan alir rata-rata dalam lb/in2 (MPa); dan

= regangan maksimum

n = eksponen pengerasan regang

K = koefisien kekuatan dalam lb/in (MPa)

Tegangan alir rata-rata berguna dalam menghitung perkiraan gaya dan daya dalam pengerolan.

Gesekan dalam pengerolan terjadi dengan adanya koefisien gesek dan gaya tekan roll dikalikan dengan koefisien gaya gesek meghasilkan dari gaya gesek antara roll dengan work. Pada sisi masuk titik tanpa slip (no-slip point), gaya gesek ada pada satu arah dan lainnya berlawanan arah. Bagaimana pun kedua gaya ini tidak sama. Gaya gesek pada sisi masuk lebih besar sehingga gaya total menarik work melalui roll. Jika ini tidak terjadi, pengerolan tidak mungkin terjadi. Terdapat batas untuk harga draft maksimum yang dapat dikerjakan pada pengerolan dengan koefisien gesek diketahui melalui persamaan :

dimana : d max = draft maksimum

= koefisien gesekan

R = jari-jari rol dalam, in (mm)

Dari persamaan di atas terlihat bahwa bila = 0, maka draft sama dengan nol, yang berarti pengerolan tidak dapat dilakukan. Koefisien gesk pada proses pengerolan tergatung kepada pelumasa, bahan yang diroll, dan temperatur kerja. Pada cold rolling, nilainya sekitar 0,1; pada pengerjaan panas nilainya sekitar 0,2; dan pana hot rolling nilainya sekitar 0,4. Pada hot rolling sering digolongkan dalam suatu kondisi yang disebut sticking, dimana permukaan panas work melekat pada roll disekitar busur kontak. Ketika sticking terjadi koefisien gesek dapat mencapai sekitar 0,7. Konsekuensinya adalah lapisan permukaan work tertahan untuk bergerak pada kecepatan yang sama dengan kecepatan roll v r, dibawah

permukaan, deformasi lebih besar bertujuan untuk memberikan jalan bagi bahan yang melewati celah roll.

Koefisien gaya gesek cenderung cukup untuk melakukan pengerolan, gaya roll F diperlukan untuk menjaga pemisahan antara kedua roll dapat dihitung dengan menggabungkan unit takanan roll (diperlihatkan oleh p pada gambar) disekitar daerah kontak roll-work. Maka dapat dituliskan dengan

dimana : F = gaya rol, lb (N)

w = lebar bendakerja, in (mm)

p = tekanan rol, lb/in2 (MPa)

L = panjang sentuh antara rol dengan bendakerja, in (mm)

Gambar 36 Variasi tekanan sepanjang bidang kontak dalam pengerolan datar

Pengabungan ini menuntut dua keadaan terpisah, satu untuk salah satu sisi dari titik netral. Variasi pada tekanan roll seoanjang panjang kontak adalah penting. Maksud dari variasi ini diperoleh dari grafik pada gambar diatas. Tekanan mencapai maksimum pada titik netra, dan diikuti baik oleh sisi titik masuk dan keluar. Ketika gesekan bertambah, tekanan maksimum bertambah relatif terhadap nilai masuk dan keluar. Ketika gaya gesek berkurang , titik netral berubah dari titik masuk dan menjelang titik keluar agar dapat menjaga gaya tarik total pada pengerolan. Disisi lain denga gaya gesek rendah, work akan slip daripada saat melewati roll

Harga pendekatan dari gaya F di atas dapat juga dihitung dengan rumus :

Panjang sentuh (L) dapat dihitung dengan rumus :

Torsi pada setiap rol dapat dihitung dengan mengasumsikan bahwa gaya roll sepusat pada work ketika gaya ini leawat diatara roll, dan gaya aksi dengan lengan momen dalam satu setengah panjang kontak L, maka torsi dapat dirumuskan :

atau

Daya yang dibutuhkna untuk menggerakkan setiap roll adalah hasil dari torsi dan kecepatan sudut. Kecepatan sudut adalah 2N, maka dayanya menjadi 2NT. disubtitusi ke persamaan torsi dalam hal menyatakan daya dan mengandakan jumlah nilai dengan keyataan bahwa proses rolling terdiri dari dua rol bekerja, maka Daya (P) dapat dihitung dengan rumus :

atau

dimana : P = daya (power), in-lb/min (J/s)

N = kecepatan putar, rev/min (1/s)

F = gaya pengerolan, lb (N)

L = panjang sentuh, in (m)

Contoh soal :

Suatu lembaran logam lebar 12 in, tebal 1,0 in dideformasi dengan sepasang rol. Jari-jari masing-masing rol adalah 10 in. Ketebalan harus dikurangi menjadi 0,875 in, dengan sekali masuk (one pass) dengan kecepatan putar 50 rev/min. Benda/material kerja memiliki kurva alir yang ditentukan dengan K = 40.000 lb/in2, n = 0,15, dan koefisien gesekan adalah 0,12.

Tentukan apakah gesekan mencukupi untuk mengerol lembaran tersebut ?

Bila ya, hitung gaya rol, torsi, dan daya (HP)

Jawab :

d = to – tf = 1,0 – 0,875 = 0,125 in

Draft maksimum yang dapat dihasilkan dengan koefisien gesek 0,12 adalah :

in

Jadi gesekan tersebut mencukupi.

= 1,118 in

lb/in2

lb.

in-lb.

in-lb/min.

1hp = 396.000 in-lb/min.

hp.

Masalah Dan Cacat Pada Produk Roll

A. Cacat dari cor ingot sebelum pengerolan

Cacat selain dari retak dapat disebabkan dari cacat saat penuangan logam cair

membentuk ingot pada saat produksi. Porositas, rongga, dan blow hole terjadi pada cor

ingot dapat ditutup selama rolling proses. Balok-balok longitundinal dari non-metallic

inclusions atau pearlit banding berhubungan dengan proses pencairan dan pembekuan.

Dalam keadaan keras, cacat -cacat ini dapat memicu laminasi dimana secara drastis

mengurangi kekuatan pada arah ketebalan bahan.

B. Cacat selama pengerolan

Terdapatdua aspek pada masalah pembentukan pada sheet yaitu.

1. Keseragaman ketebalan: keseragaman ketebalan disekitar lebar dan ketebalan - dapat

secara teliti dikontrol dengan alat sistem ukur modern

gambar 37, keseragaman ketebalan

Pada tekanan rolling tinggi, roll akan meratakan dan melengkun, dan seluruh bagian mill

akan secara elastis terdistorsi. Pegas mill menyebabkan ketebalan dari sheet yang keluar dari

rolling mill menjadi lebih baik dari pada celah rangkain roll dalam kondisi tanpa beban.

Ketelitian ketebalan pada proses pengerolan memerlukan suatu keelasitisan yang konstan

dari mill. Grafik kalibrasi sangat diperlukan, pada grafik dibawah 1-3 gnm-1 untuk screw-

loaden rolling mill, 4 gnm-1 untuk pembebanan mill secara hidrolik.

gambar 38, grafik kalibrasi gaya roll-elongation pegas mill

Penggunaan roll pendataran meningkatan tekanan roll dan dengan cepat menyebabkan

deformasi roll menjadi lebih mudah daripada logam. Untuk membatasi ketebalan dengan

pendekatan perbandingan pada μ,Rr, σ'o tetapi berbanding terbalik dengan E. Sebagai contoh

pada pengerolan baja dengan pembatasan ketebalan berdasarkan.

Pada umumnya, bemasalah dengan alat ukur pembatasan ketebalan dapat diharapkan ketika

ketebalan sheet dibawah 1/400 sampai1/600 dari diameter roll.

2. Flatness: flatness sngat susah untuk diukur secara akuarat

gambar 39, kontur permukaan bahan saat pengerolan

Celah roll seakurat mungkin parallel untuk memproduksi sheet atau plate dengan ketebalan

yang sama pada kedua ujungnya. Kecepatan pengerolan pada pendataran sangat sensitif.

Perbedaan pertambahan panjang pada satu bagian dalam 10.000 antara perbedaan tempat di

sheet dapat menyebabkan permukaan yang bergelombang

gambar 40, bentuk cacat permukaan bahan saat pengerolan

Cara mengatasi masalah kedataran dapat dilakukan beberapa cara :

A. Camber dan crown dapat digunakan untuk memperbaiki penyimpangan roll ( hanya pada

satu nilai dari gaya roll). Atau menggunakan melengkapi rolling mill dengan hidrolik jack

untuk mengatur distorsi elastik roll pada keadaan yang sesuai standar

(a) digunakan untuk chamberred roll agar mengimbangi pembengkokan roll

(b) unchamberred roll meberikan ketebalan yang bervariasi.

Proses:

Roll sudut bersilang (roll cross angle) digabungkan dengan stand dari setiap rolling mill

yang ditempatkan pada nilai nilai yang telah ditentukan sebelumnya. Jika terdapat roll sudut

bersilang maka akan memungkinkan target sheet crown untuk diaplikasikan untuk setiap

sheet dan beban pelengkung roll pada setiap stand disetel on-line, dengan demikian

mempengaruhi pengontrollan sheet crown

gambar 41,proses pengerolan sudut bersilan

Hot mill dapat disandingkan dengan fasilitas untuk crown control untuk meningkatkan

kontrol pada profil hot strip mill. Sebagai contoh work roll melengkung dengan crown

variable terus-menerus dan sepasang mill bersilang.

gambar 42, tipe tipe profil crown control

- Pengaruh - pengaruh yang mungkin saat mengerol dengan insufficient camber

> Bagian tengah bahan lebih tebal berarti sisi akan memanjang secara plastis lebih banyak

dari pada di bagian tengah bahan, umumnya disebut long edges.

> Adanya pola induksi tegangan sisa dari pemampatan pada tepi dan menegang sepanjang

titik tengah. Ini dapat disebabkan oleh (c) keretakan garis tengah, (d) pelengkungan, (e)

pengerutan tepi atau efek crepe-paper atau tepi bergelombang.

gambar 43, ttpe tipe cacat pengerolan

- Pengaruh - pengaruh yang mungkin saat mengerol dengan over-cambered

> Tepi yang lebih tebal dari bagian tengah berarti bagian tengah akan memanjang secara

plastis lebih banyak daripada tepi, disebut lateral spread.

> Pola tegangan sisa sekarang berada dibawah pemampatan di tengah tangah dan menegang

di bagian tepi. Ini dapat disebabkan oleh retak tepi (c), pemisahan titik tengah (d), bagian

tengah yang mengerut (e).

Permasalahan bentuk akan lebih beasar ketika mengerol strip tipis (<0.01in) karena

kesalahan fraksional pada celah profil roll meningkat dengan berkurangnya ketebalan

sehingga menghasilkan tegangan dalam yang lebih besar. Sheet tipis juga lebih sedikit

ketahanan terhadapa tekukan.

Masalah - masalah pembentukan pada mill dapat diatasi dengan penarikan bertingkat

(stretch levelling) sheet dengan menegangkannya atau menekuk renggangkan sheet pada

roller-leveller.

gambar 44, pelengkungan saat pengerolan, roller leveller

3. Edging: edging dapat disebabkan oleh deformasi homogen pada arah ketebalan. Jika

hanya permukaan bahan yang terdeformasi (seperti pada reduksi ringan pada slab tebal, tepi

akan berbentuk cekung (a). Bahan overhanging tidak termampatkan pada tahap berikutnya

dari proses pengerolan, sehingga menyebabkan daerah ini berada dibawah kekuatan tarik

dan berakibat pada retaknya bagian tepi. Permasalahn ini telah diamati pada permulaan

breakdown hot rolling ketiak h/Lp > 2. Dengan reduksi berat, bagian tengah cenderung

melebar lebih lateral daripada permukaan untuk menghasilkan barrelled edges (b). Ini akan

menyebabkan tegangan tarik kedua dengan barelling dimana rentan terhadap retak tepi.

gambar 45, cacat edging

4. Alligatoring

Alligatoring (c) akan terjadi ketika penyebaran lateral lebih besar di bagian tengah daripada

di permukaan (permukaan menegang, bagian tengah pemampatan) dan dengan adannya

kelemahan metallurgi sepanjangnya garis tengah. Cacat permukaan lebih mudah terjadi

pada proses pengerolan karena tinggi permukaan terhadap ratio volume. Penggerindaan,

chipping atau descaling pada cacat di bagian permukaan pada coran ingot atau billet sangat

direkomendasikan sebelum diproses roll.

5. Laps

Laps karena salah penempatan roll dapat menyebabkan bentuk-bentuk yang tidak

diinginkan

gambar 45, bentuk bahan yang mengalami pergeseran rolls saat pengerolan

6. Flakes atau retak dingin

Flakes atau retak dingin sepanjang bagian tepi mengakibatkan penurunann kelastisan pada

hot rolling seperti blooming pada ingot dengan struktur butir ekstra kasar.

7. Scratches

Scratches terjadi karena penangan dan peralatan yang digunakan saat proses pengerolan

8. Ketidakseragaman ketebalan

Ketidakseragaman ini terjadi karena penyimpangan pada roll atau kecepatan pengerolan

4.2. 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.

Mesin tempa ringan mempunyai rangka terbuka atau rangka sedehana, sedang

rangka ganda digunakan untuk benda tempa yang lebih besar dan berat. Pada gambar 4

dapat dilihat mesin tempa uap.

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.

Gambar 6. Palu piston.

Gambar 7. Mesin tempa impak.

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 8. 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 9. Urutan operasi penempaan silinder menggunakan mesin tempa upset.

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.

Gambar 10. Prinsip penempaan rol

Gambar 11. Pembutan roda dengan proses penempaan rol panas.

4.3. EKSTRUSI

Ekstrusi merupakan proses dengan deformasi atau perubahan bentuk yang

tinggi dan dapat membuat penampang dengan panjang hingga 150 m. Jenis produk

ekstrusi : batang, pipa, profil tertentu, patron kuningan, kabel berselongsong timah

hitam. Logam timah hitam dan timah putih, serta aluminium dapat diekstrusi dalam

keadaan dingin, sedang untuk logam lain harus dipanaskan terlebih dahulu. Ekstrusi

logam menggunakan pres type horisontal dan dijalankan secara hidrolik. Kecepatan

tekan bergantung pada suhu dan bahan, mulai dari beberapa meter permenit sampai 275

m/ menit.

Keuntungan dari ekstrusi :

• membuat berbagai jenis bentuk berkekuatan tinggi

• ketepatan ukuran

• penyelesaian permukaan yang baik pada kecepatan produksi yang tinggi

• harga die yang relatif rendah

Ekstrusi Langsung

Bilet bulat yang telah dipanaskan, dimasukkan dalam ruang die, balok dummy

dan ram diletakkan pada posisinya. Logam diekstrusi melalui lubang pada die. Proses

ekstrusi ini bisa dilihat pada gambar 12.

Ekstrusi Tidak Langsung

Hampir sama dengan ekstrusi langsung, namun logam yang diekstrusi ditekan

keluar melalui lubang yang terdapat ditangah ram. Gaya yang diperlukan lebih rendah

karena tidak ada gesekan antara bilet dan dinding konteiner.

Kelemahannya : ram tidak kokoh karena terdapat lubang ditengahnya

dan produk hasil ekstrusi sulit ditopang dengan baik.

Gambar 12. Diagram ekstrusi langsung dan tak langsung.

Ekstrusi Impak

Pada proses ini slug ditekan sehingga bahan slug terdorong keatas dan

sekelilingnya. Ekstrusi Impak merupakan proses pengerjaan dingin logam meskipun

begitu, pada beberapa jenis logam dan benda kerja, khususnya dengan dinding yang

tebal, slug dipanaskan.

4.4. PEMBUATAN PIPA DAN TABUNG

Pipa dan tabung dapat dibuat dengan pengelasan tumpu atau pengelasan listrik

lembaran yang dilengkungkan, penusukan tembus, dan ekstrusi. Penusukan tembus dan

ekstrusi digunakan untuk pembuatan pipa penyaluran gas atau bahan kimia cair.

Pipa las tumpu digunakan dalam bidang konstruksi, tiang penyangga, saluran

air, gas dan limbah. Pipa las listrik digunakan untuk mengalirkan produk minyak bumi

atau air.

Las Lantak

Proses las lantak terbagi 2, yaitu :

a. Las Lantak Terputus

Baja yang dilas disebut skelp. Skelp dilengkungkan sampai bulat. Sebagai proses

awal salah satu ujung skelp dibentuk agar mudah masuk dalam cetakan yang

berbentuk lonceng. Setelah skelp dipanaskan sesuai suhu las, skelp ditarik

hingga menjadi bulat dan kedua tepinya dilas menjadi satu. Selanjutnya pipa

dilewatkan pada rol penyelesaian untuk memperoleh ketepatan ukuran dan untuk

membersihkan teraknya.

b. Las Lantak Kontinu

Skelp berbentuk gulungan dan pita dilas membentuk pita yang kontinu. Tepi pita

dipanaskan pada dapur kemudian setelah dikeluarkan dari dapur skelp memasuki

serangkaian rol yang horisontal dan vertikal yang membentuknya menjadi pipa.

Ukuran yang dapat dibuat dengan las lantak kontinu berkisar antara diameter 75

mm. Proses pembuatan las lantak bisa dilihat pada gambar 13 berikut ini.

Las Lantak Listrik

Pembentukan sirkular pada pelat dilakukan dengan melalukan pelat melalui

pasangan-pasangan rol secara kontinyu yang secara berangsur-angsur mengubah bentuk

pelat. Perangkat pengelasan ditempatkan pada ujung mesin rol yang terdiri dari : 3 rol

senter, rol tekan, dan dua elektroda rol yang mengalirkan arus penghasil panas. Setelah

dilakukan pengelasan, pipa kemudian melalui rol ukuran dan rol penyelesaian agar

pipa betul – betul konsentris dan ukurannya sesuai. Proses ini dapat membuata pipa

berdiameter 400 mm dengan ketebalan antara 3 sampai 5 mm.

Gambar 13. Pembuatan pipa las lantak. A. menarik skelp melalui pembentuk lonceng. B. Skelp dibentuk menjadi pipa las lantak kontinyu.

Las Tumpuk

Tepi skelp yang berbentuk agak tirus dipanaskan, lalu skelp ditarik melalui die

atau diantara rol sehingga berbentuk silinder dengan tepinya saling tertindih. Diantara

rol terdapat mandril yang ukurannya sama dengan diameter dalam pipa. Tepi-tepi dilas

dengan tekanan antara rol dan mandril. Pipa las tumpuk dibuat dengan ukuran diameter

50 sampai 400 mm. (gambar 14.).

Gambar 14. Cara pembuatan pipa las tumbuk dari skelp.

Pelubangan Tembus

Pada pembuatan pipa atau tabung tanpa kampuh, bilet baja silindris bergerak

diantara dua rol berbentuk konis yang berputar dalam arah yang sama. Diantara kedua

rol terdapat mandril yang akan melubangi pipa.

Mula – mula bilet dari lubang senter dipanaskan hingga mencapai suhu tempa,

kemudian ditampa masuk diantara kedua rol penembus yang memaksa bilet berputar

dan bergerak maju. Proses ini nantinya akan menghasilkan lubang tengah yang besar

sesuai dengan mandril. Setelah keluar dari pelubang tembus, tabung yang berdinding

tebal bergerak melalui rol yang beralur sedang, ditengahnya terdapat mandril berbentuk

sumbat dan pipa bertambah panjang dan tipis sesuai dangan ukuran yang diinginkan.

Kemudian masuk ke mesin pelurus dan pengatur ketepatan ukuran.

Proses ini dapat membuat tabung tanpa kampuh dengan diameter hingga

150 mm. Untuk tabung yang berdiameter lebih dari

150 mm harus melalui tahap pelubangan tembus kedua dan pelubangan tembus ganda.

Kecepatan produksi mesin pelubangan tembuis kontinu mencapai 390 m/ menit.

Gambar 15. Proses rol putar untuk tabung tanpa kampuh yang besar.

Ekstrusi Tabung

Ekstrusi tabung merupakan bagian dari ekstrusi langsung, tetapi menggunakan

mandril untuk membuat lubang bagian dalam tabung. Bilet diletakkan dalam die,

mandril didorong melalui bilet dan ram mengekstrusi logam melalui die disekeliling

mandril. Kecepatan ekstrusi tabung sampai 180 m / menit, digunakan untuk tabung gas.

Proses pembuatan ekstrusi tabung ini bisa dilihat pada gambar 16.

Gambar 16. Ekstrusi tabung dari bilet yang dipanaskan.

4.5. PENARIKAN

Bloom panas dipasang pada mesin pres vertikal dan dibentuk menjadi benda

tempa berongga dengan alas tertutup, lalu benda tempa yang panas kembali

dimasukkan dalam pres vertikal dengan die yang semakin kecil. Pelubang yang

digerakkan secara hidrolis menekan silinder yang dipanaskan. Untuk silinder

berdinding tipis atau tabung pemanas dan penarikan perlu diulang beberapa kali. Untuk

ujung pipa tertutup harus dipotong dan dirol kembali agar ukurannya tepat dan hasilnya

baik, sedang ujung pipa terbuka ditempa kembali agar membentuk leher silinder atau

direduksi denga pengelolaan panas.

Gambar 17. Penarikan silinder berdinding tebal dan bloom yang dipanaskan.

4.6. PEMUTARAN PANAS

Proses ini dilakukan untuk membentuk pelat bulat yang tebal, besar,

mengecilkan, atau menutup ujung dari pipa. Proses ini menggunakan sejenis mesin

bubut dan diputar dengan cepat. Pembentukan dilakukan dengan menekan alat yang

tumpul pada permukaan benda kerja yang berputar. Logam mengalami deformasi dan

menyesuaikan bentuk dengan mandril. Setelah proses berjalan gesekan menimbulkan

panas yang dapat melunakan logam.

4.7. Penempaan Panas

Thermo – Forging menggunakan suhu kerja antara pengerjaan dingin dan

panas. Pada penempaan panas logam tidak akan mengalami perubahan metalurgi

dan tidak terdapat cacat-cacat yang biasa ditemui pada suhu tinggi. Suhu logam,

tekanan tempa, dan kecepatan tempa harus diatur dengan teliti karena logam berada

dibawah suhu rekristalisasi. Pada gambar 18 terlihat gambar penampang suatu kepala

sekrup sok. Kelihatan struktur serat yang

kontinyu, menunjukkan kekuatan yang tinggi.

Gambar 18. Kepala sekrup sok dibuat dengan proses Thermo- Forging.