Closed Die Forging pada Proses Manufaktur Connecting RodForging adalah proses deformasi yang dilakukan dengan menekan benda kerja diantara dua cetakan (die), baik menggunakan gaya kejut (impact) .Jenis proses penempaan yang akan dibahas di dalam paper ini adalah tempa cetakan tertutup (Closed die forging).

Closeddie forging; benda kerja ditekan diantara sepasang cetakan yang tertutup, sehingga aliran logam dalam arah lateral mendapat hambatan yang cukup signifikan. Dalam operasi tempa ini, sejumlah kecil logam kerja mengalir kedalam celah diantara kedua cetakan membentuk sirip (flash), seperti dapat dilihat dalam gambar. Flash yang terbentuk diantara kedua cetakan tersebut harus dipotong dengan proses trimming.

Tahapan Closed-die forging proses

Bahan baku benda kerja dalam gambar tersebut berbentuk silinder serupa dengan bentuk benda kerja dalam operasi open-die forging. Pada saat cetakan mendekati posisi akhirnya flash dibentuk oleh aliran logam pada celah di antara cetakan.Walaupun flash harus dipotong pada akhir operasi, tetapi sebenarnya juga bermanfaat untuk menekan aliran logam menuju celah diantara cetakan, sehingga logam akan mengisi seluruh rongga cetakan. Pada penempaan panas, aliran logam menuju celah akan terhambat karena flash yang tipis lebih cepat menjadi dingin, tekanan terhadap benda kerja akan bertambah dan mampu untuk mengisi seluruh bagian dari rongga cetakan, sehingga diperoleh kualitas produk yang lebih baik.

Rumusan gaya yang digunakan pada proses penempaan ini sama dengan rumus gaya yang digunakan dalam open-die forging, tetapi dengan interpetasi sedikit berbeda :F = Kf Yf Adimana :F=Gaya maksimum, lb (N)

A=Luas proyeksi termasuk flash, in2 (mm2)

YfKf==Tegangan alir material, lb/in2 (MPa)

Faktor bentuk penempaan

Pada penempaan panas harga Yf = kekuatan mulur (yield) logam pada temperature tersebut. Harga Kf bertambah sesuai dengan bertambah kompleksnya bentuk/ geometri produk yang akan dibuat. Keterbatasan Closed-die forging :

Dimensi produk yang dihasilkan kurang akurat. Bila diinginkan dimensi yang lebih akurat, penyelesaian akhir dapat dilakukan dengan proses pemesinan.

Biasanya geometri dasar dari produk yang dibuat dilakukan dengan proses tempa, dan bagian-bagian yang memerlukan ketelitian yang lebih baik dilakukan dengan proses pemesinan, misalnya lubang, ulir, dan permukaan-permukaan yang akan disatukan dengan komponen lainnya.

Kelebihan proses Forging dibandingkan dengan proses pemesinan :

- Laju produksi lebih tinggi

- Pemakaian logam lebih hemat- Orientasi butir Kristal lebih baik

(Perbandingan aliran butir Kristal hasil penempaan dan pemesinan dalam gambar ).

Aliran butir kristal

(a) penempaan panas dengan penyelesaian akhir pemesinan, (b) hasil pemesinan

Proses produksiProses pembentukan connecting rod dengan cara pemukulan / penekanan, termasuk jenis closed die forging. Peralatan yang digunakan yaitu ; Drop Hammer, Hidraulic, dansekrup penekan.Prosesnya Closed-die forging dengan flash.Tahapan dalam proses pembuatan Forged Connecting Rod :

Bahan awal tempa dibuat dari densifikasi bahan dasar yang dipanaskan secara terus-menerus dengan proses sekali pukul. Sehingga strukturnya sangat padat dan sesuai untuk pemakaian yang tinggi dimana daya tahan yang tinggi dan kekuatan diperlukan.

Langkah awal dari proses ini yaitu untuk menyeragamkan bentuk dari bahan tempa menyerupai bentuk akhir. Kemudian dipanaskan di dalam dapur yang terkontrol. Proses produksi connecting rod yang digunakan disini adalah produksi dengan cara forging :

1. BahanConnecting rod berawal dari batangan alloy steel sepanjang 2m. Alasan digunakannya bahan alloy steel adalah lebih kuat, tahan karat dan mudah dalam proses pemotongan. Kemudian batangan dipotong menjadi batangan- batangan kecil.

2. Proses Closed Die ForgingPenekan dan cetakan dipanaskan, sementara bahan dipanaskan didalam oven, Temperatur pemanasan sama dengan temperatur penekan dan cetakan yaitu sekitar 1100 C 1250 C. Benda kerja dapat ditempa pada 2200 F

turun sampai 1700 F. Kemudian bahan alloy steel (billet) dikeluarkan dari oven dan diletakkan di atas penekan (drop hammer). Drop hammer dioperasikan dengan menggunakan pembebanan kejut (impact) terhadap benda kerja. Proses penekanan dilakukan dengan besar tekanan 2000 ton sehingga membentuk bentuk dasar dari connecting rod.

Drop hammer untuk Closed-die forgingDrop hammer paling sering digunakan untuk Closed-die forging. Cetakan bagian atas (upper die) diletakkan pada ram, sedang cetakan bagianbawah (lower die) diletakkan pada landasan (anvil). Dalam pengoperasiannya, benda kerja diletakkan pada lower die, dan ram diangkat dan kemudian dijatuhkan. Bila upper die memukul benda kerja, energi impak akan menyebabkan benda kerja terdesak dan berubah bentuk mengikuti bentuk rongga cetakan. Kadang-kadang dibutuhkan beberapa pukulan untuk mencapai perubahan bentuk yang diinginkan.

2.3 Perhitungan Forging Force dari Connecting rodSebuah solid silinder terbuat dari 4140 Alloy Steel dengan diameter 50 mm dan tinggi 120 mm. Akan dibentuk menjadi sebuah Connecting Rod dengan diameter 30 mm dengan tinggi 105 mm melalui Closed die forging (k= 8). Hitunglah force yang dibutuhkan !