FORGING

 

BAB 1 PENDAHULUAN

Latar belakangPerkembangan industri otomotif yang pesat saat ini menuntut  industri perakitan mesin,motor,mobil dan lain-lain untuk bersaing ditiap tingkatan market.Agar semakin bersaing faktor teknologi desain ,efisiensi pekerjaan dan penekanan harga (cost) menjadi sangatlah penting,sehingga proses manufacturing pembuatan barang komoditi akan melibatkan:

a.       cara yang paling efektif dan efisien sekaligus dapat mempertahankan kualitas yang tetap tinggi seperti penggunaan material,pemaksimalan waktu kerja dan penggunaan tool

b.      berpatokan kepada prinsip dapat saling tukar (interchangeable)c.       pemakaian biaya yang jauh lebih murah dari pesaingd.      schedule delivery time (waktu pengiriman kepada konsumen)yang tepat waktue.       dapat memberikan keuntungan

Salah satunya yaitu produk tempa (forging),FORGING adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan memberikan gaya tekan pada logam untuk mengubah bentuk dan atau ukuran dari logam yang dikerjakan.Proses forging dapat dikerjakan dengan dua cara yaitu:

1.      proses pengerjaan panas (HOT WORKING PROSES)2.      proses pengerjaan dingin (COLD WORKING PROSES)

proses pengerjaan panas dilakukan untuk bahan yang keras,dan proses pengerjaan dingin dilakukan untuk bahan yang lunak,pada proses pengerjaan ini tidak terjadi kenaikan tegangan lulur,kekerasan dan penurunan keuletan bahan.Forging dapat dikerjakan dengan cara manual atau dengan cara auto ( dengan mesin hidrolis yang menghasilkan tekanan tinggi ).jika menggunakan tenaga pneumatik tenaga yang dihasilkan relative kecil,maka hasil yang akan dicapai pun tidak akan sempurna oleh karena itu proses forging membutuhkan tenaga yang besar.Pencapaian produksi yang dituntut semaksimal mungkin serta mengurangi loss time seminimal mungkin merupakan tuntutan dari pengusaha sehingga untuk mensupport proses forging maka dibutuhkan proses-proses sebelumnya seperti cutting ,karena untuk  produk masspro tersedianya material yang banyak merupakan salah satu syarat supaya proses forging berlangsung secara continue,untuk itulah proses cutting sangat diperlukan sehingga dimensi material yang dipakai harus sesuai dengan dimensi produk yang dibuat,inilah salah satu tantangan bagi para engineer dewasa ini yaitu pemanfaatan material yang seefisien mungkin guna untuk mereduce cost produksi .

BAB 2PEMBAHASANPengertian ForgingForging atau penempaan merupakan penekanan pada logam dengan daya tekan yang tinggi sehingga dapat dikatakan penempaan merupakan proses penumbukan pada benda kerja sehingga membentuk produk,karena penempaan merupakan proses merapatkan butir atau serat pada bahan baku (material),maka proses penempaan mempunyai kekuatan untuk ratio berat sehingga sangat baik untuk digunakan sebagai komponen-komponen mesin (pesawat angkat).dapat diartikan juga forging adalah suatu proses deformasi yang dilakukan dengan menekan benda kerja diantara dua cetakan (die),baik menggunakan beban tiba-tiba (impact) atau ditekan secara gradual hingga diperoleh bentuk akhir benda kerja yang diinginkan.Secara umum metode forging dapat dapat dikategorikan menjadi dua macam yaitu:A.forging hammer adalah metode atau cara pembentukan produk dengan cara menumbuk secara berulang,proses yang digunakan secara open die,sehingga produk yang dihasilkan mempunyai toleransi yang kurang baikB.forging press adalah metode forging dengan menggunakan mesin press yang mempunyai daya tekan tinggi,secara umum proses forging dengan mesin press dapat digunakan secara open die maupun close die.

Open die Kekurangan kelebihanØ Laju produksi rendah ØTersedia berbagai ukuranØ Mempunyai toleransi yang

kurang baikØCetakan yang relative

murahØProses pengerjaan yang

simpleClose die Ø Cetakan mahal ØToleransi dan kepresisian

yang relative baikØDihasilkan sifat yang baikØProduktivitas yang baik

Berdasarkan proses pengerjaan dibedakan menjadi dua macam yaitu proses pengerjaan panas (hot working)dan proses pengerjaan dingin (cold working)Hot working adalah proses pembentukan dengan cara memanaskan benda kerja sampai diatas suhu rekristalisasi,kemudian diberikan gaya luar sehingga terjadi perubahan bentuk yang diinginkan.Rekristalisasi adalah suatu proses dimana butir logam yang terdeformasi digantikan oleh butiran baru yang tidak terdeformasi yang intinya tumbuh sampai butiran asli termasuk didalamnya .atau perubahan struktur Kristal akibat pemanasan pada suhu krisis sehingga terbentuknya struktur butiran baru melalui tumbuhnya inti dengan pemanasan .Keuntungan pengerjaan panas.

·         Porositas dalam logam dapat dikurangi·         Ketidakmurnian dalam bentuk inklusi terpecah-pecah dan tersebar dalam logam·         Struktur butir lebih halus·         Sifat-sifat fisis yang meningkat·         Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk relative kecil.

Kerugian pengerjaan panas.·         Terjadi oksidasi  dan pembentukan kerak pada permukaan benda kerja sehingga

penyelesaian permukaan kurang bagus.

·         Dimensi benda kerja yang dihasilkan kurang akurat·         Peralatan pengerjaan panas dan biaya pemeliharaan yang mahal.

Proses pengerjaan dingin atau cold ( working ) adalah merupakan pembentukan logam secara plastis dibawah suhu rekristalisasi pada umumnya dilakukan disuhu kamar tanpa pemanasan benda kerja .suhu rekristalisasi yang dimaksud adalah suhu dimana logam akan mengalami perubahan struktur mikro.Keuntungan pengerjaan dingin

·         Tidak dibutuhkan pemanasan·         Ukuran atau dimensi yang didapat baik·         Hasil permukaan lebih halus karena tidak ada proses oksidasi terhadap material·         Kekerasan dan kekuatan logam yang dihasilkan meningkat.·         Biaya perawatan dan pemeliharaan lebih murah

Kerugian pengerjaan dingin·         Dibutuhkan gaya yang besar untuk membuat suatu produk yang berukuran kecil.·         Hanya bahan yang lunak yang bisa diproses·         Porositas dalam logam tetap·         Keuletan menurun

Perbedaan pengerjaan dingin dan pengerjaan panasPengerjaan panas Pengerjaan dinginDilakukan diatas suhu rekristalisasi (baja sekitar 5000-7000C)

Dilakukan dibawah suhu rekristalisasi

Diperlukan gaya yang lebih rendah Diperlukan gaya yang lebih besar untuk membuat produk yang bersize kecil

Perubahan sifat mekanik kecil:Keuletan meningkatKetahanan terhadap impact meningkat

Perubahan sifat mekanik besar:Keuletan menurunKekuatan dan kekerasan meningkat

Pada proses pengecoran juga dapat dikatakan sebagai penempaan karena pembentukan logam cair tersebut dibentuk dalam cetakan dan cetakan tersebut mendapat tekanan atau tempaan dari luar.meskipun penempaan terdapat masalah dalam prosesnya akan tetapi dapat diatasi dengan berbagai cara yakni menaikan temperature tempa dan menaikan tekanan tempa.Produk penempaan memiliki kekuatan dan ketangguhan yang lebih baik dibanding produk lain.sehingga sangat baik untuk komponen yang mempunyai tegangan tinggi

PENEMPAAN/FORGING PENGERJAAN PANAS

PENEMPAAN/FORGINGPENGERJAAN PANAS

pendahuluan

Penempaan(forging) sendiri adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan

mempergunakan gaya tekan untuk mengubah bentuk atau ukuran dari logam yang dikerjakan.

Proses tempa bisa dilakukan dengan 2 cara yaitu pengerjaan panas(hot working) dan

pengerjaan dingin(cold working). Penempaan(forging) bisa dilakukan dengan manual atau

dengan mesin hidrolis karena bisa membuat tekanan yang tinggi dan membutuhkan tenaga

yang besar pula. Tetapi jika menggunakan tenaga pneumatik, tenaga yang dihasilkan lebih

kecil.

 Dua jenis pengerjaan mekanik dimana logam mengalami deformasi plastik dan

perubahan bentuk adalah pengerjaan panas dan pengerjaan dingin. Pada pengerjaan panas, gaya

deformasi yang diperlukan adalah lebih rendah dan perubahan sifat mekanik tidak seberapa. Pada

pengerjaan dingin, diperlukan gaya yang lebih besar, akan tetapi kekuatan logam tersebut akan

meningkat dengan cukup berarti .

 Suhu rekristalisasi logam menentukan batas antara pengerjaan panas dan

dingin .Pengerjaan panas logam dilakukan di atas suhu rekristalisasi atau di atas daerah

pengerasan kerja. Pengerjaan dingin dilakukan di bawah suhu rekristalisasi dan kadang-

kadang berlangsung pada suhu ruang. Suhu rekristalisasi baja berkisar antara 500 OC dan 700

OC.

Selama operasi pengerjaan panas, logam berada dalam keadaan plastik dan muda

dibentuk oleh tekanan . pengerjaan panas mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut:

1. Porositas dalam logam dapat dikurangi. Batangan [ingot] setelah dicor umumnya   mengandung

banyak lubang-lubang tersebut tertekan dan dapat hilang oleh karena pengaruh tekanan kerja

yang tinggi

2. Ketidakmurnianan dalam bentuk inklusi terpecah-pecah dan tersebar dalam logam.

3. Butir yang kasar dan butir berbentuk kolum diperhalus. Hal ini berlangsung di daerah

rekristalisasi.

4. Sifat-sifat fisik meningkat, disebabkan oleh karena penghalusan butir. Keuletan dalam logam

meningkat.

5. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk baja dalam keadaan panas jauh lebih

rendah dibandingkan dengan energi yang dibutuhkan untuk pengerjaan dingin.

Proses utama pengerjaan panas logam adalah :

A. Pengerolan [rolling]

B. Penempaan [forging]

1. Penempaan palu

2. Penempaan timpa

3. penempaan umset

4. penempaan tekan penempaan pres

5. penempaan rol

6. Penempaan dingin

C. Ekstrusi

D. Pembuatan pipa dan tabung

E. Penarikan

F. Pemutaran panas

G. Cara khusus

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.

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.

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.

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.

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.

Keuntungan dari proses pengerjaan panas,meliputi:

1.Energi yang dibutuhkan kecil

2.Flow ability tinggi

3.Difusi cepat

4.Blow hole dan porosity dapat dieliminir

5.Butir-butir lebih halus

6.Ductikity dan touhness meningkat

Kerugian dari proses pengerjaan panas,meliputi:

1.Terjadi oksidasi

2.Decarburization permukaan

3.Toleransi besar

4.Struktur dan sifat logam tidak uniform

5.Perlu peralatan tahan panas (mahal)

6.Kontaminasi tidak dapat dikurangi

Dilihat dari jenis cetakannya forging dibagi menjadi dua yaitu

a.       Penempaan cetakan terbuka adalah proses penempaan yang dilakukan diantara 2 cetakan

datar atau cetakan yang bentuknya sangat sederhana. Penempaan cetakan terbuka digunakan

pada pembentukan awal benda kerja untuk penempaan cetakan tertutup.

b.      .Penempaam cetakan tertutup adalah proses penempaan yang benda kerja dibentuk diantara 2

pasangan cetakan yang akan menghasilkan bentuk akhir yang diinginkan. Benda kerja

dibentuk dibawah tekanan tinggi dalam suatu rongga tertutup, dan dengan demikian dapat

dihasilkan produk yang mempunyai dimensi yang ketat. Pada tempa cetakan tertutup, mula-

mula billet-billet tempa diatur pinggirannya agar dapat diletakkan ditempat yang tepat untuk

proses penempaan berikutnya.

PENUTUP

Forging atau Penempaan merupakan penekanan pada logam dengan mempunyai daya

tekan yang tinggi sehingga dapat dikatakan penempaan merupakan proses penumbukan pada

benda kerja sehingga membentuk suatu benda,karena penempaan merupakan proses merapatan

bulir atau serat pada bahan baku maka proses penempaan mempunyai kekuatan unutk ratio berat

sehingga sangat baik untuk digunakan sebagai komponen-komponen mesin.

Pada proses pengecoran juga dapat dikatakan sebagai penempaan karena pembentukan

logam cair tersebut dibentuk dalam cetakan dan cetakan tersebut mendapatkan tekanan atau

tempaan dari luar.

Meskipun penempaan terdapat berbagai masalah dalam prosesnya akan tetapi dapat

diatasi dengan berbagi cara, yakni manaikkan temperature tempa,dan menaikan tekanan tempa.

Produk penempaan memiliki kekuatan dan ketangguhan yang lebih baik dibanding

produk lain.sehingga sangat baik untuk komponen yang mepunyai tegangan tinggi.

Dalam penempaan menggunakan mesin kualitas penempaan, biaya produksi, dan

produktivitasnya tergantung pada keahlian dari operator mesin tersebut.

Untuk membentuk logam ada 2 cara yang bisa digunakan yaitu: dengan proses pengerjaan

panas dan dingin. Yang dalam penggunaannya disesuaikan dengan jenis bahan/logam. Dan

prosesnya dapat dikelompokkan menjadi 6 yaitu: dengan cara hammer forging, drop forging,

press forging, upset forging, swaging forging, roll forging. Dalam prosesnya dingin dan panas

mempunyai keuntungan dan kerungian masing-masing.

DAFTAR PUSTAKA

1. Hu, B.H., et al, Journal of Processing and Fabrication of Advanced Materials VI:

squeeze casting of Al-Si-Cu-Fe-Mn-Mg Alloy, Vol. 1, 1998.

2. Yue, T.M., Chadwick, G.A., Journal of Material Processing Technology: squeeze

casting of light alloys and their composites, Vol. 58 No. 2 ¬ 3 , 1996.

3. N.A. El Mahllawy, et al., Journal of Material Processing Technology: on the

microstructure and mechanical properties of squeeze-cast Al-7wt% Si alloy, Vol 40,   1994.

4. Kalpakjian, Serope, Manufacturing Engi- neering and Technology, 3 rd edition, New York :

Addison Wesley, 1995.

5. _______, Metal Handbook Ninth Edition, Vol. 15, ASM, p. 323 ¬ 326, 1993.

6. Mondolfo, L. F. Aluminium Alloys Structure and Properties, Butterworths & Co. Ltd., London,

1979.

7. Duskiardi, Pengaruh Parameter Proses Terhadap Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Produk

Squeeze Casting", Tesis: Universitas Indonesia, Jakarta, 2001.