< Previous 637Tabel 10.4 Forging 3 (www.forging.com) 10.5 Ekstrusi Ekstrusi adalah proses dimana suatu balok logam direduksi penampangnya dengan cara menekan logam tersebut melalui lubang cetakan dengan tekanan yang tinggi. Pada umumnya ekstrusi dipergunakan untuk menghasilkan batang silinder atau tabung berongga, tetapi bentuk-bentuk penampang yang tidak teratur juga dapat dihasilkan, dengan menggunakan logam yang mudah di ekstrusi, misalnya aluminium. Karena pada ekstrusi dibutuhkan gaya yang besar, sebagian besar logam diekstrusi dalam keadaan panas, di mana tahanan deformasi logam rendah. Akan tetapi ekstrusi dingin mungkin dilakukan pada berabagai jenis logam dan telah menjadi komersial yang penting. Reaksi billet ekstrusi dengan wadah dan cetakan menghasilkan tegangan konfresi tinggi yang efektif untuk mengurangi retak bahan yang terjadi pada pembentuk pertama dari ingot. Hal ini merupakan alasan utama bertambahnya pemanfaatan ekstrusi untuk logam yang sulit dibentuk, seperti baja tahan karat, paduan-paduan nikel dan bahan-bahan suhu tinggi yang lain. 638 Dua buah dasar ekstrusi adalah ekstrusi langsung dan ekstrusi tak langsung blok dinamakan juga ekstrusi balik. Suatu blok ”drummy” atau pelat tekanan, diletakkan pada ujung penekan bersentuhan dengan bilet. Cetakan terdapat pada penekan berongga, sementara ujung wadah yang lain ditutup dengan pelat. Seringkali, untuk ekstrusi tak langsung penekan dengan cetakan diam dan yang bergerak adalah wadah dan bilet. Karena pada ekstrusi tak langsung tidak ada Gambar 10.26.Metode Pembentukan Ekstrusi (www.ekstrution.com) Gambar 10.25. Proses Pembentukan Ekstrusi Dingin 639gerakan relatif antara dinding wadah dan bilet, gaya geseknya rendah dan daya yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan dengan ekstrusi langsung. Akan tetapi, ekstrusi tak langsung mempunyai batas operasi, karena digunakan penekan berongga, beban jadi terbatas. Pada gambar di atas terlihat proses ektrusi dalam pembentukan kepala baut. Pembentukan kepala baut ini melalui dua tahap seperti yang terlihap pada langkah awal dan langkah finishing yang menggunakan punch berbentuk kepala baut. Gambar 10.27. Metode penekanan Bentang Gambar 10.28. Langkah Pembetukan Kepala 640 Gambar 10.29 memperlihatkan proses pembentukan kepala paku keling dengan sekali proses penekanan. Punch yang digunakan langsung berbentuk kepala paku keling seperti yang diinginkan. Gambar 10.29 Pembentukan Kepala Paku Keling (www.extrution.com) Gambar 10.30 Hasil Produk Ekstrusi 1 641 Gambar 10.31. Hasil dari Proses Ekstrusi 2 642 10.6 Kriteria Pembentukan Proses pembentukan lembaran pelat merupakan proses yang lebih rumit, maka pengukuran sifat mekanis yang sederhana dengan uji tarik menghasilkan data-data yang terbatas. Sejalan dengan perkembangan waktu, sejumlah pengujian laboratorium telah dikembangkan untuk mengevaluasi kemampubentukan bahan lembaran. Uji mangkuk datar berdasar Swift adalah pengujian yang dibakukan untuk penarikan dalam. Kemampuan tarik dinyatakan sebagai besaran perbandingan batas penarikan. Pada uji Olsen dan Erichsen, lembaran diklem diantara 2 cetakan cincin, sementara penekanan biasanya berupa bola, ditekankan pada lembaran hingga pecah. Kedalaman penggembungan sebelum lembaran pecah, diukur. Uji ini membebani lembaran dengan rentangan, sementara uji Swift pada hakekatnya merupakan penarikan dalam murni. Akan tetapi, sebagian besar proses pembentukan lembaran merupakan kombinasi dari perentangan dwi sumbu dan penarikan dalam. Uji Fukui, yang menghasilkan mangkuk kerucut dengan menggunakan penekan ½ bola, juga merupakan kombinasi antara perentangan dan penarikan dalam. Gambar 10.32 Diagram Batas Pembentukan Keeler Goodwin (Lyman,1968) 0 -20 40 Regangan Sumbu Kecil 643Teknik yang sangat berguna untuk mengendalikan kegagalan pada pembentukan logam lembaran adalah diagram batas pembentukan. Permukaan lembaran diberi kisi lingkaran, yang dibuat dengan cara elektro kimia. Apabila logam mengalami deformasi, maka lingkaran berubah menjadi elips. Sumbu pendek dan sumbu panjang elips menyatakan dua buah regangan utama. Regangan dalam dua arah ini diukur sebagai perubahan sumbu-sumbu panjang yang pendek. Regangan ini pada setiap titik permukaan, kemudian dibandingkan dengan diagram Keeler Goodwin untuk suatu bahan. Keadaan regangan di atas kurva menyatakan kegagalan, sedangkan di-bawahnya tidak menyebabkan perpatahan. Sebagai contoh, titik A adalah titik yanbg mengalami kegagalan, tetapi jida distribusi regangan diubah (mungkin dengan mengubah jari-jari cetakan), maka dapat digerakkan ke titik B, yang tidak menyebabkan kegagalan logam. Kurva kegagalan untuk daerah tarik-tekan telah diselidiki oleh Keeler dan hampir tetap untuk berbagai jenis baja karbon rendah. Logam-logam yang lain, seperti aluminium mempunyai kurva yang berbeda. Penentuan daerah tarik-tekan pertama kali dilakukan oleh Goodwin. Pendekatan lain untuk meramalkan kemampu bentukan lembaran adalah analisis bentuk tarikan rentang. Batas pembentukan bahan ditentukan dengan menggunakan uji Olsen dan uji pelengkungan mangkuk (cupping) Swift. Kemudian bahan uji dipotong-potong menjadi bentuk-bentuk yang sederhana dan besar tarikan atau rentangan dihitung dari geometrinya. Hasil yang diperoleh memberikan diagram batas pembentukan dan tingkat pembentukan yang dapat dicapai. Gambar 10.33 Kemampuan Bentukan (Wood Cs) Gambar kemampu bentukan serba guna telah dikembangkan untuk proses-proses tertentu seperti; pelesungan (dampling), penyentakan (joggling), pembentukan rentang linear, pembentukan karet, 644 perangkaian (beading) dan pemutaran. Biasanya, pekerjaan-pekerjaan tersebut merupakan proses yang digunakan di industri angkasa luar. Parameter dimensional kritis, telah disusun untuk setiap proses. Suatu contoh pembentukan rentang linear terdapat pada di atas. Analisis komputer diterapkan untuk melihat proses deformasi mengenai bahan tegar, sehingga rencangan dengan bantuan komputer dan analisis dengan bantuan komputer juga telah diterapkan di bidang pembentukan lembaran. Sistem dengan bantuan komputer dapat menentukan apakah bentuk tertentu dapat dibuat dari lembaran logam berdasarkan gambar rancangan. Program analisis kompoter terdiri dari hubungan konstitusi bahan, untuk menentukan regangan kritis. Data untuk FLD dapat ditentukan dengan menggunakan lengkungan bahan lembaran secara eksperimen atau FLD dapat dihitung. 10.7 Cacat Pada Produk Pembentukan Cacat merupakan hal yang tak diinginkan pada produk komponen lembaran-logam adalah terbentuknya retak yang akan merusak secara keseluruhan. Kegunaan komponen juga dapat dirusakkan oleh penyempitan setempat atau penipisan atau penekukan dan pengkerutan pada daerah tegangan tekan. Cacat lain adalah kegagalan untuk mempertahankan toleransi dimensi karena terjadi balikan pegas. Pada penarikan dalam mangkuk, kegagalan yang paling sering terjadi adalah pemisahan dasar pada daerah yang mengalami penipisan paling besar yaitu di dekat lengkungan pons. Cacat ini dapat diminimumkan dengan cara mengurangi penipisan dengan pons yang jari-jari lebih besar atau memperkecil beban pons pada saat dilakukan penarikan. Jika terjadi retakan radial di flens atau pada pinggiran mangkuk, maka hal ini berarti bahwa logam tidak cukup ulet untuk menahan pengkerutan melingkar yang besar yang diperlukan di daerah tersebut. Jenis kegagalan ini lebih sering terjadi pada penarikan ulang tanpa pelunakan. Pengkerutan flens atau pinggiran mangkuk merupakan akivat dari penekukan lembaran yang disebabkan oleh tegangan tekan melingkar yang tinggi. Pada analisis tipe kegagalan ini, setiap elemen pada lembaran dapat dianggap sebagai kolom yang diberi beban tekan. Jika diameter bahan baku terlalu besar, beban dalam pounds akan sangat meningkat nilainya, dan dapat melampaui beban penekukan kritis kolom. Karena stabilitas kolom turun dengan meningkatnya perbandingan kerampingan, maka beban penekukan kritis akan 645dicapai pada beban yanglebih rendah untuk lembaran tipis. Untuk mencegah cacat ini, diperlukan pemakaian tekanan penekan yang cukup agar penekukan hilang. Komponen yang dibentuk dari logam lembaran biasanya memiliki luas permukaan yang besar, maka mudah terkena cacat permukaan yang mengurangi keindahan penampilan komponen tersebut. Kekasaran permukaan yang tampak jelah pada komponen yang mengalami deformasi yang cukup besar dinamakan keriput jerik (orange peeling). Efek keriput jerik terjadi pada logam lembaran berbutir agak kasar. Cacat ini hasil dari deformasi yang cenderung untuk terdeformasi secara tersendiri, dan karena itu butiran mencuat di permukaan, cara terbaik untuk mengatasi hal ini adalah menggunakan lembaran logam berbutir halus, sehingga deformasi-nya lebih seragam dan masing-masing butir sulit dibedakan dengan mata telanjang. Gambar 10.34 Hub. Regangan Perentangan dengan Kurva Tegangan –Regangan (Dieter,1986) Cacat yang berada pada permukaan pelat sering terdapat pada lembaran baja karbon rendah adalah adanya regangan perentang, atau cacing (worm). Cacat ini nampak sebagai pola yang mirip lidah api di bagian yang rendah pada permukaan. Penurunan bagian permukaan maksimum, dan dengan meningkatnya deformasi cacat menghasilkan permukaan kasar yang seragam. Cacat regangan perentang berkaitan langsung dengan titik luluh pada kurva tegangan-regangan dan deformasi tak seragam yang terjadi akibat regangan titik luluh. Logam pada regangan perentangan mengalami perentangan sebesar E, sementara logam sisanya hampir-hampir tidak ada regangannya. Hal yang biasa dilakukan untuk mengatasi adalah deformasi dingin baja lembaran sebesar ½ hingga 2% reduksi 646 tebal. Pengerolan temper atau pengerolan permukaan cukup mampu menghilankan titik luluh yang ada, akan tetapi jika baja selama penyimpanan mengalami penyepuhan regang, maka titik luluh akan muncul lagi, dan kesulitan yang berkaitan dengan regangan perentang akan timbul lagi. Pengerahan sifat-sifat mekanis akibat pengerolah dan proses pengerjaan primer yang lain mempunyai pengaruh yang penting terhadap kemampuan pembentukan suatu logam. Penyeratan mekanis sedikit pengaruhnya pada kemampuan bentuk, sedangkan penyeratan kristalografi atau orientasi yang diutamakan, mempunyai pengaruh cukup besar. Biasanya pembengkokan lebih sulit apabila garis pembengkokan sejajar dengan arah pengerolan dan pembengkikan pada arah tegak lurus arah pengerolan jauh lebih mudah. Salah satu ciri pengarahan yang muncul pada penarikan dalam adalah gejala pembentukan kuping (caring). Pembentukan kuping adalah terjadinya pinggiran berombak pada bagian atas mangkuk hasil penarikan yang memerlukan pemangkasan untuk menghasilkan bagian atas yang rata. Biasanya terbentuk dua, empat atau enam kuping, tergantung pada orientasi yang diutamakanpada lembaran. Terjadinya kuping dikaitkan langsung dengan anisotropi planar, yang dinyatakan sebagai 'R. 10.8 Rangkuman Proses pengerjaan panas merupakan proses pembentukan yang dilakukan pada daerah di atas temperatur rekristalisasi (temperatur tinggi) logam yang diproses. Logam akan mengalami perobahan sifat menjadi lebih lunak pada temperatur tinggi, kenyataan inilah yang membawa keuntungan-keuntungan pada proses pengerjaan panas, yaitu deformasi yang diberikan kepada benda kerja menjadi lebih relatif besar. Pengerjaan panas biasanya digunakan pada proses-proses pembentukan primer yang dapat memberikan deformasi yang besar, misalnya: proses pengerolan panas, tempa dan ekstrusi. Segregasi dapat berkurang dengan adanya pemanasan. Pada temperatur tinggi peristiwa difusi akan mudah berlangsung, sehingga efeknya akan lebih menghomogenkan komposisi kimia. Proses pemanasan untuk mengurangi segregasi ini dinamai proses homofenisasi. Besarnya pelunakan dari masing-masing mekanisme tersebut tergantung pada jenis logamnya, temperatur pengerjaan, serta kecepatan proses deformasi atau laju regangannya. Batas atas temperartur pengerjaan panas adalah sekitar 50-100 0C di bawah titik cairnya. Biasanya proses pengerjaan panas dilakukan Next >