Teknik Pembentukan Pelat Jilid 3
Teknik Pembentukan Pelat Jilid 3
Teknik Pembentukan Pelat Jilid 3
BAB. 9
PROSES
PEMBENTUKAN
___________________________________________________________
____________________________________________________________
Prinsip dasar pembentukan logam merupakan proses yang dilakukan
dengan cara memberikan perubahan bentuk pada benda kerja. Perubahan
bentuk ini dapat dilakukan dengan cara memberikan gaya luar sehingga
terjadi deformasi plastis. Aplikasi pembentukan logam ini dapat dilihat pada
beberapa contohnya seperti pengerolan (rolling), pembengkokan (bending),
tempa (forging), ekstrusi (extruding), penarikan kawat (wire drawing),
penarikan dalam (deep drawing), dan lain-lain. Dalam proses pembentukan
logam inipun digunakan perkakas (tooling) yang fungsinya memberikan
gaya terhadap benda kerja, serta mengarahkan perubahan bentuknya.
Secara makroskopis, deformasi dapat dilihat sebagai perubahan bentuk dan
ukuran. Perubahan bentuk yang terjadi dapat dibedakan atas deformasi
elastis dan deformasi plastis.
Deformasi elastis adalah perubahan bentuk yang terjadi bila ada gaya yang
bekerja, serta akan hilang bila bebannya ditiadakan. Dengan kata lain bila
beban ditiadakan, maka benda akan kembali ke bentuk dan ukuran semula.
Sedangkan deformasi plastis adalah perubahan bentuk yang permanen,
meskipun bebannya dihilangkan maka kondisi benda akan tetap berbah
bentuknya sesuai dengan bentuk yang dikenakan pada benda tersebut.
Kemampuan untuk menghasilkan berbagai bentuk dari lembaran logam
datar dengan laju produksi yang tinggi merupakan kemajuan teknologi
pembentukan
pelat
yang
sedang
mengalami
perkembangan.
Perkembangan ini ditandai dengan digunakannya sistem hidrolik sebagai
penggerak untuk proses pembentukan. Penggunaan sistem hidrolik sebagai
532
alat penekan atau (press) dalam proses pembentukan ini sangat
menguntungkan. Keuntungan ini diantaranya adalah sistem hidrolik yang
digunakan dapat dengan mudah dikontrol, baik tekanannya maupun
langkah-langkah penekan. Sistem hidrolik menggunakan katup-katup
kontrol dengan selenoid dan manual. Katup selenoid ini memudahkan
sistem hidrolik untuk dikontrol sehingga pemanfaatan untuk proses
pembentukan sangat mendukung. Apalagi untuk proses yang digerakan
secara otomatis dan berkelanjutan. Peralihan dari proses pembentukan
dengan tangan ke metode produksi besar-besaran menjadi faktor penting
dalam meningkatkan standar kehidupan selama periode perkembangan
tersebut.
9.1. Proses Pengerjaan Dingin
Proses pengerjaan dingin (cold working) yang merupakan
pembentukan plastis logam di bawah suhu rekristalisasi pada
umumnya dilakukan disuhu kamar jadi tanpa pemanasan benda kerja.
Suhu rekristalisasi yang dimaksud adalah suhu pada saat bahan
logam akan mengalami perobahan struktur mikro. Perobahan struktur
mikro ini akan mengakibatkan perobahan karakteristik bahan logam
tersebut. Cold working sangat baik untuk produksi massal, mengingat
diperlukannnya mesin-mesin yang kuat dan perkakas yang mahal.
Produk-produk yang dibuat biasanya harganya sangat rendah. Selain
itu material yang menjadi sampah relatif lebih kecil daripada proses
pemesinan.
Pada kondisi ini logam yang dideformasi mengalami peristiwa
pengerasan regangan (strain-hardening). Logam akan bersifat makin
keras dan makin kuat tetapi makin getas bila mengalami deformasi.
Hal ini menyebabkan relatif kecilnya deformasi yang dapat diberikan
pada proses pengerjaan dingin. Bila dipaksakan suatu perubahan
bentuk yang besar, maka benda kerja akan retak akibat sifat getasnya.
Proses pengerjaan dingin tetap menempati kedudukan yang khusus,
dalam rangkaian proses pengerjaan. Langkah deformasi yang awal
biasanya adalah pada temperatur tinggi. Misalnya proses pengerolan
panas. Balok ingot, billet ataupun slab di rol panas menjadi bentuk
yang lebih tipis, misalnya pelat. Pada tahapan tersebut deformasi yang
dapat diberikan relatif besar. Namun proses pengerolan panas ini tidak
dapat dilanjutkan pada pelat yang relatif tipis. Memang mungkin saja
suatu gulungan pelat dipanaskan terlebih dahulu pada tungku sampai
temperaturnya melewati temperatur rekristalisasi. Akan tetapi bila pelat
tersebut di rol, maka temperaturnya akan cepat turun sampai di bawah
temperatur rekristalisasi. Hal ini disebabkan oleh besarnya panas yang
berpindah dari pelat ke sekitarnya. Pelat yang tipis akan lebih cepat
mengalami penurunan temperatur dari pada pelat yang tebal.
533
Proses deformasi yang dilakukan pada benda kerja yang luas
permukaan spesifikasinya besar (luas spesifik adalah luas permukaan
dibagi dengan volume) hanyalah proses pengerjaan dingin. Beberapa
contohnya adalah proses pembuatan pelat tipis (sheet) dengan
pengerolan dingin, proses pembuatan kawat dengan proses penarikan
kawat (wire drawing) serta seluruh proses pembentukan terhadap
pelat (sheet metal forming).
Keunggulan proses pengerjaan dingin adalah kondisi permukaan
benda kerja yang lebih baik dari pada yang diproses dengan
pengerjaan panas. Hal ini disebabkan oleh tidak adanya proses
pemanasan yang dapat menimbulkan kerak pada permukaan.
Keunggulan lainnya adalah naiknya kekerasan dan kekuatan logam
sebagai akibat pengerjaan dingin. Namun hal ini diikuti oleh suatu
kerugian, yaitu makin getasnya logam yang dideformasi dingin.
Sifat-sifat logam dapat diubah dengan proses perlakuan pada
(heatreatment). Perubahan sifat menjadi keras dan getas akibat
deformasi dapat dilunakkan dan diuletkan kembali dengan proses anil
(annealing).
Suatu bentuk dihasilkan dari bahan lembaran datar dengan cara
perentangan dan penyusutan dimensi elemen volume pada tiga arah
utama yang tegak lurus sesamanya merupakan proses pembentukan
logam. Bentuk yang diperoleh merupakan hasil penggabungan dari
penyusutan dan perentangan lokal elemen volume tersebut. Usaha
telah dilakukan untuk menggolongkan bermacam ragam bentuk yang
mungkin pada pembentukan logam menjadi beberapa kelompok
tertentu, tergantung pada kontur membagi komponen-komponen
logam lembaran menjadi 5 kategori.
534
dapat terjadi penciutan dan kegagalan. Perbedaan pokok lainnya ialah
bahwa lembaran logam mempunyai rasio luas terhadap tebal yang
tinggi.
Gambar 9.1 Hasil Produk Pelat Tipis dan Pelat Tebal untuk Konstruksi
alat pengolahan Hasil Pertanian dan Turbin air Skala Kecil
Pada gambar 9.1 di atas diperlihatkan suatu produk yang dihasilkan
dari bahan lembaran pelat tipis. yakni alat pengolahan hasil pertanian
mesin perontok dan penggiling jagung. Pada gambar disebelahnya
merupakan produk yang dihasilkan dari proses pembentukan
lembaran pelat tebal yaitu: rumah turbin. Proses pembentukan logam
jika dibandingkan dengan proses-proses lainnya mempunyai
kedudukan yang berbeda dari beberapa proses pembentukan logam
lainnya .
Pendekatan secara teori teknik pembentukan logam perlu dikaji dari
tiga bidang utama, yaitu: bidang teknologi proses yang menyangkut
geometri dan kondisi serta parameter proses. Bidang mekanika yang
diperlukan untuk memperkirakan gaya, daya serta energi pembentukan. Bidang metalurgi yang membahas perubahan-perubahan
sifat material akibat proses pembentukan.
Pembahasan pada bab ini lebih dititik beratkan pada bidang pertama
dan ke dua yaitu teknik pembentukan pelat yang di kaji melalui bidang
geometri dan kondisi serat bidang mekanika yaitu tentang gaya, daya
serta energi pembentukan. Tujuan proses pembentukan pelat yang
utama adalah mengubah bentuk benda kerja menjadi bentuk yang
dikehendaki. Di industri jenis proses pembentukan logam sangat
banyak ditemukan. Pengkajian proses-proses pembentukan tersebut
diklasifikasikan dengan berbagai cara, yaitu: berdasarkan daerah
535
temperatur pengerjaan, berdasarkan jenis gaya pembentukan,
berdasarkan bentuk benda kerja, dan berdasarkan tahapan produk.
Berdasarkan temperatur pengerjaan temperatur pengerjaannya,
proses pembentukan dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok
besar, yaitu: pengerjaan panas (hot working) dan pengerjaan dingin
(cold working)
9.2. Keuntungan Proses Pengerjaan Dingin
Keuntungan dari pembentukan dingin diantaranya:
x
Tidak dibutuhkan pemanasan
x
Permukaan yang lebih baik
x
Ketelitian yang lebih baik
x
Ukurannya bisa seragam
x
Kekuatan tariknya akan lebih baik dari bahan asalnya
Alasan terpenting pada pengerjaan pembentukan dengan cold working
ini yaitu: untuk menghasilkan hasil permukaan yang lebih baik dan
ketepatan ukuran yang lebih baik dibutuhkan beberapa persiapan
spesial yang diberikan pada logam sebelum proses cold working. Yang
pertama logam harus bebas dari kerak. Ini untuk menghindari keausan
dari perkakas yang digunakan dalam cold working. Kerak dihilangkan
dengan pickling dimana logam dicelupkan ke dalam asam dan
kemudian dicuci. Persiapan kedua,
dalam pesanannya untuk
mendapatkan ukuran tebal pelat yang seseragam mungkin (toleransi
kecil) dilakukan proses cold rolling ringan, perlakuan ketiga yaitu
diberikannya pada logam
dengan proses annealing ini sesuai
keperluan, terutama kalau prosesnya mengadakan deformasi yang
besar. Kadang-kadang logam harus dilakukan padanya proses
straightening yaitu proses pelurusan dengan rol bila pelat atau kawat
yang digunakan kurang lurus.
Beberapa contoh proses pembentukan logam untuk pengerjaan dingin
dapat dilihat pada gambar berikut: Pada gambar berikut
memperlihatkan mulai dari proses pemotongan yang aplikasinya tidak
ahanya pada proses pemotongan pelat (pre cutting) tetapi juga proses
ini terjadi pada proses blanking. Proses blanking ini cukup dikenal
dikalangan industri yang berarti penembukan atau pelobangan.
Penembukan sederhana ini dapat dicontohkan pada pembuatan ring
pelat untuk pemasangan baut dan mur. Ring pelat yang dihasilkan dari
proses blanking ini menggunakan dies dan punch sesuai dengan
bentuk ring pelat yang diinginkan.
536
537
538
atau simbol. Simbol ini berbentuk timbul, Punch yang digunakan
pada proses ini mempuyai bentuk simbol dari hasil pembentukan
yang diinginkan.
539
Tabel 9.1 Klasifikasi Cold Working
Klasifikasi operasi
Cold Working
Jenis
Prosesnya
Rolling
Squeezing (Ditekan)
Contoh
Produk
Pelat, baja
batangan,
Swaging
(pukul putar)
Cold-foging
baut,paku,
paku
keeling,
dsb.
Keterangan
Supaya produk
mempunyai
permukaan yang
halus dan
keseragaman ukuran
Biasanya digunakan
untuk mengurangi,
meruncingkan ujung
batang atau pipa.
Biasanya untuk
menebalkan ujung
batang atau kawat
Biasanya pada logam
yang yang
kekenyalannya
rendah seperti pada
timah, dan alumunium
Ekstrusi
Squeezing (Ditekan)
Sizing
Riveting
Staking
`
Coining
Peening
Burnishing
Die hobbimg
Thread rolling
Bending
(melengkungkan)
Proses bending
adalah deformasi
plastis logam melalui
poros bahan (batang,
kawat, pipa, pelat)
tanpa perubahan luas
permukaan, digaris
netral tegangan nol, di
luar garis netral terjadi
Angle
Roll
Roll forming
Seaming
Flanging
Straightening
540
tegangan tarik dan di
dalam garis netral
terjadi tekanan.
Shearing (memotong)
Adalah metoda
memotong logam
dalam bentuk
lembaran dan pelat
tanpa adanya geram
atau pembakaran
Shearing
slitting
Blanking
Pierching
lancing
perforating
Notching
nibbling
Shaving
Trimming
Cut-off
Drawing (menarik)
bagian dari proses
pembentukan dari
logam lembaran garis
sumbunya.
Dinking
Bar dan tube
drawing
Wire drawing
Spinning
Embossing
Stretch forming
Shell drawing
(DeGarmo,1979)
Pengaruh pengerjaan dingin terhadap sifat bahan logam, pada daerah
di bawah temperatur rekristalisasi, deformasi akan menyebabkan
naiknya kekerasan, naiknya kekuatan, tetapi disertai dengan turunnya
keuletan. Secara makro kenaikan kekuatannya dapat diperoleh
dengan mengadakan uji mekanik, misalnya uji tarik. Kekerasan dan
kekuatan bahan yang dikerjakan menjadi meningkat kondisi ini dapat
dianggap sebagai hal yang positif, namun karena disertai dengan
berkurangnya keuletan logam, logam menjadi getas, sehingga logam
akan makin sukar dibentuk, serta pada suatu saat menjadi rapuh
sehingga tidak dapat dideformasi lagi. Proses untuk mengembalikan
ke sifat-sifatnya semula, yaitu lunak dan ulet perlu dilakukan proses
pemanasan terhadap benda kerja yang telah mengalami pengerjaan
dingin.
9.3. Spring Back
Spring back merupakan gaya balik yang ditimbulkan akibat pengaruh
elastisitas bahan pelat yang mengalami proses pembentukan.
Besarnya gaya balik ini ditentukan oleh harga Modulus Elastisitas
bahan. Dalam proses pembengkokan ini harus diperhatikan gaya balik
atau spring back ini. Biasanya akibat spring back terjadi penyimpangan
541
terhadap sudut pembengkokan yang dibentuk. Seorang pekerja harus
dapat memperhitungkan besarnya spring back ini. Contoh sederhana
dapat diperlihatkan pada saat proses pembengkokan apabila
diinginkan untuk pembentukan bending dengan sudut 90q maka
besarnya sudut tekan pada sepatu pembengkok harus diperkecil dari
90q (<90q). Sehingga pada saat dilepas sepatu pembengkok akan
menghasilkan sudut pembentukan menjadi sama dengan 90q. Proses
spring back pada pembentukan dengan bending ini dapat dilihat
seperti pada gambar.
Besarnya perubahan dimensi pada hasil pembentukan setelah
tekanan pembentukan ditiadakan merupakan sifat bahan logam yang
mempunyai elastisitas tersendiri. Perubahan ini terjadi akibat dari
perubahan regangan yang dihasilkan oleh pemilihan elastik. Jika
beban dihilangkan regangan total akan berkurang disebabkan oleh
terjadinya pemulihan elastik. Pemuluhan elastik berarti pula balikan
pegas, akan mungkin besar jika tegangan luluh semakin tinggi, atau
modulus elastik lebih rendah dan regangan plastiknya makin besar.
542
Spring back terdapat pada semua proses pembentukan, tetapi pada
pembengkokan paling mudah diamati. Jari-jari lengkungan sebelum
beban dihilangkan Ro lebih kecil dibandingkan jari-jari setelah beban
dihilangkan Rf. Kemampuan bengkok adalah sama sebelum dan
sesudah pembengkokan maka:
h
( Ro )Do
2
h
( Rf )Df
2
Ks
Df
Do
Ro h / 2
Rf h / 2
2 Ro / h 1
2 Rf / h 1
]
Gambar 9.12. Proses Bending dan Faktor- K
(Little,1980)
Gambar 9.12. merupakan proses bending dengan harga K yang dapat
dianalisis besarnya berdasarkan ratio perobahan sudut. Harga K ini
juga dapat diperoleh dari grafik dan tabel di atas. Aplikasi pada proses
pembentukan ini adalah dengan melebihkan ukuran dies dan punch
sesuai dengan sudut pembengkokan ditambah dengan pengaruh
faktor K. Faktor K untuk setiap bahan dapat dilihat menurut kekerasan
material.
9.4. Pembentukan Secara Manual
Difinisi
Pembentukan
pelat
secara
manual
merupakan
proses
pembentukan yang dilakukan menggunakan landasan-landasan
pembentuk dengan menggunakan berbagai macam bentuk palu.
Landasan pembentuk ini dikenal juga dengan istilah Pancang
Tinman. Palu yang digunakan dalam proses pembentukan ini juga
543
terdiri dari berbagai jenis palu pembentuk. Palu pembentuk ini dapat
dibedakan mulai dari ukuran, jenis dan bentuk kepala palu.
Proses
Proses pembentukan pelat secara manual ini ditinjau secara
mekanika dan metalurgi fisiknya merupakan proses deformasi
plastis. Deformasi plastis ini adalah perobahan bentuk yang
diinginkan dimana proses ini apabila pelat mengalami pemukulan
akan menyebabkan pelat berobah bentuk. Pukulan pembentukan
ini melebihi batas elastisitas pelat yang dibentuk. Setelah pelat
mengalami pembentukan diatas landasan ini pelat mengalami
perobahan bentuk.
Karakteristik
Karakteristik pembentukan secara manual ini memiliki bentukbentuk yang sangat bervariasi, sebab pembentuk dengan manual
ini sangat tergantung pada bentuk landasan dan kepala palu yang
digunakan. Karakteristik hasil pembentukan secara manual ini
memiliki kelebihan dari semua proses pembentukan yang ada.
Proses pembentukan secara manual ini dapat melakukan semua
proses pembentukan yang ada, hal ini sangat tergantung pada
kemampuan atau skill pekerja yang melakukannya.
9.5. Peralatan Utama, Alat Bantu, dan Landasan
Palu
Palu yang digunakan dalam pembentukan secara manual ini terdiri
dari berbagai jenis dan bentuk kepala palu. Ditinjau dari jenis palu
yang digunakan terdiri dari bahan kepala palu yang bervariasi
diantaranya:
x Baja
x Karet
x Plastik
x Kayu
x Mallet
x Timbel (timah hitam)
Bentuk kepala palu yang digunakan pada proses pembentukan ini
tergantung dari bentuk yang diinginkan. Bentuk kepala palu ini
dibedakan menurut kegunaannya fungsi dan kegunaannya.
Penggunaan palu juga sangat tergantung dari jenis bahan yang
akan dibentuk. Bahan-bahan yang relatif lunak biasanya
menggnakan bahan jenis palu yang lunak. Seperti untuk
pembentukan pelat alumanium digunakan palu plastik ataupun palu
kayu. Dilihat dari bentuknya kepala dapat dibedakan menjadi
beberapa jenis palu diantaranya: Palu kepala bulat. Palu kepala
pipih, palu kepala segiempat, palu kepala setengah bola, palu
544
kepala tirus, palu kepala bulat besar. Jika dibedakan dari jenis palu
yang digunakan pada proses pembentukan pelat secara manual ini
seperti; Palu jenis bahan baja, palu jenis bahan plastik, palu jenis
bahan kayu, palu jenis bahan campuran plastik dan sebagainya.
Gambar 9.15 Palu Besi Kombinasi Bulat rata & Bola dan Pipih
Palu jenis kombinasi bulat silinder dan bola ini merupakan palu
yang umum digunakan, jenis palu ini biasanya digunakan untuk
membentuk kepala paku keling. Palu picak digunakan untuk
merapatkan bagian sisi tepi pelat pada sambungan alas.
545
Gambar 9.16 Palu Kayu Kepala Bulat dan Palu Karet Bulat
Palu kayu dan karet ini banyak digunakan untuk pembentukan
pelat-pelat yang relatif lebih lunak seperti: pelat alumanium, pelat
tembaga dan sebagainya.
546
547
yang lebih dibandingkan dengan landasan tidak tetap. Landasan
tetap ini memiliki bentuk umum tanpa variasi yang lebih. Landasan
tetap ini disebut juga dengan istilah paron landasan tidak tetap
(Pancang Tinman).
Landasan pembentukan ini ada juga yang terbuat dari kayu.
Khususnya landasan-landasan setengah bola. Pada landasan kayu
ini dibentuk profil setengah bola dengan berbagai macam variasi,
mulai dari diameter dan kedalamannya. Landasan ini biasanya
digunakan untuk pembentukan awal mangkuk setengah bola dari
bahan-bahan yang relatif lebih lunak seperti alumanium. Proses
pembentukannya dapat dilakukan dengan memulai pemukulan dari
diameter yang paling besar dan dangkal selanjutnya berurutan
sampai pada diameter mendekati bentuk yang diinginkan dengan
kedalaman tertentu.
Pada gambar berikut ini diperlihatkan gambar macam-macam
landasan.
548
549
550
Pemukulan Pengkerutan
Prose pemukulan kerut menghasilkan pelat menjadi terkompres.
Pemukulan ini merupakan kebalikan dari proses pemukulan
regang. Dimensi ketebalan pelatnyapun menjadi bertambah.
Terjadinya proses pemukulan kerut ini dilakukan di atas landasan
lengkung dengan palu kepala bulat. Pemukulan kerut ini digunakan
untuk proses pembentukan pelat menjadi bentuk mangkuk.
Pemukulan Perataan
Pemukulan datar merupakan proses pemukulan yang berfungsi
untuk mendatar bagain pelat yang mengalami peleng-kungan.
Pemukulan datar ini juga dapat diterapkan untuk proses pemukulan
pembentukan di atas landasan. Seperti untuk mem-bengkok pelat
di atas landasan persegi. Teknik pemukulan ini juga dilakukan
untuk meratakan hasil pemukulan regang. Pada saat proses
pemukulan regang pelat mengalami cekungan dan tidak merata.
Pemukulan datar ini sangat banyak digunakan untuk semua proses
pembentukan pelat.
Pemukulan Keseimbangan
Pemukulan keseimbangan berguna untuk menyeimbangkan kondisi
pelat yang mengalami penyimpangan akibat proses pengerolan.
Hasil proses pengerolan pelat biasanya masih belum mengalami
bentuk bulat sempurna, maka dengan teknik pemukulan
keseimbangan ini akan dapat menghasilkan bulatan silinder
menjadi lebih baik. Proses pemukulan ini dilakukan dengan
memukul bagian pelat yang melonjong pemukulan pelat ini akan
menekan pelat yang melonjong dan menjadi lebih datar sampai
mendekati keseimbangan dari kebulatan silinder yang diinginkan.
Pemukulan Pembentukan
Pemukulan membentuk merupakan penggabungan dari beberapa
teknik pemukulan yang ada. Proses pemukulan membentuk ini
berguna untuk melakukan pembentukan di atas landasan. `Pelat
diletakan di atas landasan dan dipegang oleh salah satu tangan
dan tangan yang satunya melakukan pe-mukulan pembentukan
sesuai dengan bentuk pelat yang inginkan. Apabila seseorang
sudah dapat mensinergikan antara apa yang ada dalam pikirannya
di salurkan melalui tangan dan palu maka akan menghasilkan
bentuk pelat yang seperti apa yang diinginkan dalam pikiran
tersebut.
551
552
yakni : 1/2. D mangkuk. sebelumnya dipukul diatas landasan kayu
yang membentuk mangkuk. Setelah mendekati bentuk mangkuk
maka material dibentuk di atas landasan bola (lihat gambar di atas).
Pemukulan dilakukan secara bertahap sampai membentuk
mangkuk. Pemukulan sebaiknya dilakukan dari pusat mangkuk
dengan arah pemukulan disekeliling lingkaran, lalu secara bertahap
pemukulan diturunkan kebawah sampai ketepi sisi mangkuk.
553
Pemeriksaan sisi luar mangkuk dapat dilakukan dengan
mendekatkan mal ke mangkuk. Dan diangkat pada posisi
datangnya cahaya. Jika terjadi kelonggaran atau ketipakpasan
lingkaran yang terbentuk, maka pada celah yang diukur akan
terlihat cahaya yang lebih besar dibandingkan pada sisi mangkuk
yang sesuai.
Selain Proses pembentukan dilakukan dengan tangan secara
manual maka proses pembentukan juga dapat dilakukan mesinmesin pembentukan secara manual . Mesin-mesin ini mempunyai
kapasitas dan kemampuan khusus. Kemampuannya sesuai dengan
keguanaan pembentukan. Mesin-mesin untuk pembentukan ini
diantaranya:
Keuntungan
Keuntungan proses pembentukan dengan sistem pembentukan
secara manual ini adalah dapat mengerjakan seluruh bentuk
proses pembentukan. Pembentukan dalam jumlah skala kecil
atau pembuatan satu buah komponen yang terbuat dari bahan
pelat ini sangat cocok dengan pembentukan secara manual.
Pengerjaan komponen bahan pelat dengan sistem ini tidak
memerlukan cetakan atau alat bantuk pembentukan yang lain.
Pembentukan pelat ini hanya terbatas pada pembentukan pelat
yang relatif mempunyai dimensi lebih kecil dan tipis. Pelat
relatif tebal dan mempunyai dimensi yang besar akan sulit
dilakukan dengan proses pembentukan secara manual.
Kesalahan dalam pembentukan
Kesalahan-kesalahan yang sering terjadi dalam proses
pembentukan ini dapat terjadi apabila pekerja tidak mengetahui
karakteristik bahan pelat yang dibentuk. Jika pekerja tidak
mempunyai keterampilan/skill pada bidang pekerjaan
pembentukan ini maka kemungkinan kesalahan besar terjadi.
Pekerjaan-pekerjaan pembentukan dalam sangat sulit
dikerjakan secara manual. Biasanya pekerjaan yang dihasilkan
dari proses pembentukan secara manual ini masih kurang teliti.
Apalagi pekerjaan komponen dalam jumlah besar hal ini sangat
kurang menguntungkan, sebab hasilnya memiliki sifat mampu
tukar yang rendah.
Aplikasi
Penerapan sistem pembentukan secara manual ini sangat
variatif khususnya untuk komponen pelat yang relatif kecil dan
ringan. Komponen-komponen bahan pelat yang dikerjakan
dengan sistem manual ini dapat diterapkan untuk pembuatan
komponen mesin yang tidak memerlukan cetakan. Finishing
554
dari beberapa proses pengerjaan pembentukan yang lain juga
finishingnya dapat dilakukan finishing secara manual.
9.7. Proses Tekuk/Lipat
Difinisi
Secara mekanika proses penekukan ini terdiri dari dua komponen
gaya yakni: tarik dan tekan (lihat gambar). Pada gambar
memperlihatkan pelat yang mengalami proses pembengkokan ini
terjadi peregangan, netral, dan pengkerutan. Daerah peregangan
terlihat pada sisi luar pembengkokan, dimana daerah ini terjadi
deformasi plastis atau perobahan bentuk. Peregangan ini
menyebabkan pelat mengalami pertambahan panjang. Daerah netral
merupakan daerah yang tidak mengalami perobahan. Artinya pada
daerah netral ini pelat tidak mengalami pertambahan panjang atau
perpendekkan. Daerah sisi bagian dalam pembengkokan merupakan
daerah yang mengalami penekanan, dimana daerah ini mengalami
pengkerutan dan penambahan ketebalan, hal ini disebabkan karena
daerah ini mengalami perobahan panjang yakni perpendekan.atau
menjadi pendek akibat gaya tekan yang dialami oleh pelat. Proses ini
dilakukan dengan menjepit pelat diantara landasan dan sepatu
penjepit selanjutnya bilah penekuk diputar ke arah atas menekan
bagian pelat yang akan mengalami penekukan
555
Pada Gambar 9.38 posisi tuas penekuk diangkat ke atas sampai
membentuk sudut melebihi sudut pembentukan yang dinginkan.
Besarnya kelebihan sudut pembengkokan ini dapat dihitung
berdasarkan tebal pelat, kekerasan bahan pelat dan panjang bidang
membengkokkan / penekukan .
556
Gambar 9.40 memperlihatkan sudut tekuk yang terbentuk pada
proses pelipatan pelat, dimana pada bagian sisi atas pelat
mengalami peregangan dan bagian bawah mengalami pengkerutan.
557
Proses tekukan yang dapat dilakukan pada mesin tekuk diantaranya
dapat dilihat seperti pada gambar 9.43
558
Langkah-langkah yang dilakukan untuk membuat sambungan lipat
pada mesin pelipat terdiri dari tujuh langkah pengerjaan seperti pada
gambar 9.44.
559
Proses
R0
=4
R1
R 0V
RV
)3 0 +1
Eh
Eh
(Dieter,1986)
560
yang tepat untuk balikan pegas, dapat dipersingkat dengan
menggunakan persamaan di atas, tetapi perhitungan sama sekali
tidak merupakan prosedur yang akurat. Selain itu, koreksi terhadap
cetakan hanya tepat untuk selang tegangan luluh yang agak sempit.
Metode kompensasi balikan pegas yang lain adalah dengan
penumbukan pada cetakan, dan menggunakan pembentukan suhu
tinggi untuk memperkecil tegangan luluh.
Karakteristik
Karakteristik proses penekukan ini memperlihatkan bentuk
penekukan yang lurus dari sisi tepi ujung ke tepi ujung yang lainnya.
Bending ini juga dapat dilakukan untuk membentuk penekukan pada
body. Pembengkokan pada sisi tepi dapat dilakukan dengan
beberapa variasi pembengkokan membentuk sudut 90 atau dapat
juga dilakukan penekukan dengan bentuk silinder di sepanjang sisi
pelat.
Proses pembengkokan ini hanya dapat dilakukan pada penekukan
dalam bentuk lurus. Penekukan bentuk sisi melengkung tidak dapat
dilakukan dengan proses ini, sebab sepatu atau dies penekuk
mempunyai bentuk lurus saja.
Peralatan yang digunakan, alat bantu, alat utama, cetakan
Mesin-mesin yang digunakan dalam proses lipat ini menggunakan
sistem jepit secara manual dan sistem tekan bending secara hidrolik.
Mesin Lipat Universal
Sistem penekukan secara manual dapat dilakukan dengan
sepatu tekan disepanjang pelat yang ditekan. Proses ini dapat
dikerjakan dengan membuat tanda pada daerah pelat yang akan
dibengkok. Selanjutnya pelat dijepit diantara landasan dan
sepatu tekan. Garis tanda yang dibentuk harus sejajar dengan
sepatu penekan atas. Selanjutnya Pembengkok diputar ke atas
sampai membengkok pelat yang dijepit. Besarnya sudut
pembengkokan dapat diatur sesuai dengan sudut pembengkokan
yang dikehendaki . Gambar mesin lipat universal ini dapat dilihat
pada gambar 9.49.
561
Mesin Lipat Independent
Pelipatan pelat independent ini menggunakan sepatu yang
terpisah-pisah. Sepatu penjepit ini dapat dengan bebas diatur
sesuai dengan kondisi pelat yang akan dibentuk. Sepatu penjepit
ini dapat dilepas atau diatur sesuai panjang pelat yang akan
dilipat. (lihat gambar)
562
563
Pada gambar terlihat bentuk melengkung dengan jari-jari (R) dengan
kombinasi Lurus. Jika panjang bentangan lurus a arah kekiri dan b
panjang lengkungan serta c panjang bentangan lurus arah kekanan,
maka panjang total dari pelat yang dibutuhkan untuk pembuatan
lengkungan ini dapat dicari dengan mengukur bagian yang tidak
mengalami proses penekukan. Bagain ini adalah bidang a dan b.
Bidang a dan b ini dapat diukur secara langsung panjang
sebenarnya. Bidang c merupakan bidang yang melengkung maka
proses pengukurannya dilakukan dengan mengukur besarnya radius
dan tebal bahan pelat.
persamaan matematis dapat digunakan
untuk menghitung panjang bentangan pada proses penekukan
sebagai berikut:
Panjang Bentangan (L) = a + b + c
Dimana panjang a
b
c
R
S
T
= 200 mm
= 300 mm
= panjang lengkungan
= 8 mm
= 90 q (sudut bending)
= tebal pelat 4 mm
564
Keuntungan
Pengerjaan pembentukan pelat
dengan sistem bending ini
mempunyai beberapa keunggulan diantaranya :
1. Menghasilkan pembengkokan yang lurus dan rapi
2. Sisi hasil pembengkokan memiliki radius yang merata
3. Sudut pembengkokan yang dihasilkan sama
4. Hasil pembengkokan tanpa adanya cacat akibat bekas
pemukulan
5. Menjadikan pelat lebih kaku
Kesalahan dalam pembentukan
Kesalahan-kesalahan
yang
sering
terjadi
pada
proses
pembengkokan ini adalah:
1. Hasil pembengkokan tidak merata atau pada sisi tengah pelat
lebih cembung dibandingkan sisi tepi yang lain, hal ini
disebabkan karena tebal pelat yang ditekuk melebihi kapasitas
mesin lipat.
2. Jika posisi peletakan pelat tidak sejajar terhadap sepatu penjepit
maka mengakibatkan hasil pembengkokan menjadi miring.
3. Penekanan pelat pada sepatu pembentuk tidak boleh melebihi
atau kurang dari batas sudut pembengkokan yang diinginkan.
Jika hal ini terjadi maka hasil pembengkokan cenderung
mempunyai sudut pembengkokan yang tidak tepat atau tidak
sesuai yang diharapkan.
Aplikasi Proses Tekuk
Penerapan proses bending ini banyak digunakan untuk pembuatan
body atau cover mesin-mesin. Cover mesin-mesin ini biasanya
dikerjakan dengan proses bending yakni dengan melipat sisi-sisi tepi
pelat, sehingga pelat menjadi lebih kaku dan ringan. Cover mesinmesin ini dapat dengan mudah dibongkar pasang. Kondisi ini
dirancang untuk mempermudah proses penggantian atau perawatan
mesin tersebut. Aplikasi lain dari sistem bending ini dapat dilihat
pada body-body mesin dan kenderaan seperti: Body kereta api, body
truck, body alat-alat berat, body mesin-mesin pertanian dan
sebagainya.
565
Hal-hal yang harus diperhatikan dalam proses pembengkokan
pelat
Hasil pembengkokan pelat yang baik dapat dihasilkan dengan
mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut:
1. Sebelum melakukan proses pembengkokan pelat Mesin
pembengkok harus diperiksa terlebih dahulu terutama dies,
atau sepatu pembentuk, sudut pembengkokan yang
diinginkan.
2. Tadailah sisi bagian tepi pelat yang akan dibengkokkan.
3. Posisi tanda pembengkokan ini harus sejajar dengan dien
pembengkok.
4. Penjepitan pelat harus kuat
5. Atur sudut pembengkokan sesuai dengan sudut pembengkokan yang dikehendaki
6. Sesuaikan dies landasan dengan bentuk pembengkokan yang
diinginkan.
7. Mulailah proses pembengkokan dengan memperhatikan sisisisi yang akan dibengkokan, hal ini untuk menjaga agar lebih
dahulu mengerjakan posisi pelat yang mudah.
8. Jika ingin melakukan pembengkokan dengan jumlah yang
banyak buatlah jig atau alat bantu untuk memudahkan proses
pembengkokan. Jig ini bertujuan untuk memudahkan
pekerjaan sehingga menghasilkan bentuk pembengkokan
yang sama
Teknik dan prosedur pembengkokan yang benar akan
menghasilkan pembengkokan yang lurus, rapi dan merata.
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses
pembengkokan ini diantaranya.
x Menghitung panjang bentangan akibat proses pembengkokan,
hal ini bertujuan agar hasil radius pembengkokan tepat sesuai
dengan ukuran yang dikehendaki. Membuat tanda pada sisi
bagian pelat yang akan dibengkokan. Tanda ini dapat
dilakukan dengan penggores yakni dengan menentukan
ukuran sisi yang akan dibengkokan.
x Menentukan langkah yang tepat pada saat akan dilakukannya
pembengkokannya. Langkah ini ditentukan berdasarkan
urutan pekerjaan pembengkokan sehingga saat proses
berlangsung tidak ada pembengkokan lainnya terganggu
dengan proses pembengkokan dari sisi lainnya.
x Pada saat meletakkan pelat diatas landasan atau diantara
landasan dan penjepit harus sejajar kelurusannya. Kelurusan
bagian sisi pelat yang akan dibengkokan dengan tanda yang
sudah digores terhadap dies penekan.
x Penjepitan pelat di sepatu mesin bending harus ditahan
dengan baik agar pelat tidak mengalami perobahan posisi
566
kelurusannya.
Jika
terjadi
pergeseran
maka
hasil
pembengkokan menjadi miring atau menyimpang.
Sudut hasil pembengkokan harus dilebihkan dari sudut yang
diinginkan. Kelebihan ini untuk mengantisipasi pengaruh
elestisitas bahan pelat yang mengalami pembengkokan.
Besarnya kelebihan sudut penekan ini berdasrkan
pengalaman sangat ditentukan oleh jenis bahan, tebal, dan
panjang
pelat
yang
akan
dibengkokan.Ofset
atau
penyimpangan ini secara mekanika besarnya 0,02 %.
567
Tipe Jepit
568
Tipe Piramide
569
570
penggulungan pegas pada madril. Pembentukan regang bagianbagian yang melengkung merupakan kasus khusus pembentukan
selubung.
Tipe Jepit
Mesin Rol tipe jepit mempunyai susunan rolnya membentuk
huruf L, dimana pada mesin rol ini terdiri dari 3 tiga buah rol
yang panjang. Dua rol berfungsi menjepit bahan pelat yang akan
di rol. Kedua rol ini berputar berlawanan arah, Rol utama
merupakan rol penggerak dimana gerakan putar yang dihasilkan
rol dapat diperoleh dari putaran tuas maupun putaran motor
listrik. Rol penjepit bagian yang satu lagi dapat bergerak turun
naik. Pada saat turun rol penjepit secara sejajar menjepit pelat
yang akan di rol. Proses penurunan rol penjepit ini dilakukan
dengan memutar tuas pada bagian atas. Pemutaran tuas ini
sebaiknya dilakukan secara bersamaan sehingga rol penjepit
akan turun sejajar dan merata penjepitannya.
Penjepitan pelat ini diharapkan merata pada seluruh bagian
pelat. Apabila penekanan ini tidak merata maka kemungkinan
hasil pengerolan yang terjadi tidak membentuk silinder
sempurna atau mendekati bulat yang merata diseluruh bagian
pelat yang mengalami pengerolan. Rol penekan juga harus
diatur turunnya secara bersamaan dimana posisi rol penekan ini
juga harus sejajar terhadap bidang pelat yang akan di rol.
Penurunan rol penekan ini juga dapat diatur turun atau naiknya
dengan tuas pengatur.
Proses pengerolan dapat dilakukan pada arah ke bawah
ataupun ke atas hal sangat ditentukan oleh posisi rol yang dapat
dibuka. Sebab pelat yang sudah mengalami proses pengerolan
akan menjadi bentuk silinder dimana ujung-ujung pelat yang di
rol akan bersatu. Kondisi ini akan menyebabkan sulitnya pelat
yang sudah di rol keluar dari mesin rol ini. Mesin rol harus
dilengkapi dengan salah satu ujung rol penjepitnya dapat
dengan mudah dibuka dan dipasang kembali. Kemudahan untuk
membukan dan memasng kembali rol ini akan mempengaruhi
terhadap operasional mesin rol tersebut. Kemudahan
operasional ini akan memperlancar proses pengerolan dan
sekaligus dapat memperlancar produksi dan meningkatkan
efisiensi kerja. Hasilnya biaya proses pengerolan menjadi lebih
murah.Rol yang ketiga berfungsi menekan ujung pelat sampai
pelat mengalami pembengkokan. Pada saat pelat tertekan oleh
rol penekan, pelat bergerak linear searah putaran rol penjepit.
Tekanan gaya rol penjepit ini harus lebih besar dari defleksi
yang ditimbulkan akibat penekanan pelat tersebut.
571
Tipe Piramide
Mesin rol tipe piramide mempunyai susunan rol membentuk
piramide atau segitiga. Jumlah rol pada mesin rol tipe piramide
ini berjumlah tiga buah. Dua rol bagian bawah berfungsi
menahan pelat yang akan di rol. Rol bagian atas berfungsi
menekan pelat sampai pelat mengalami perobahan bentuk
menjadi melengkung. Kelengkungan akibat penurunan rol atas
ini selanjutnya diteruskan pada bagian sisi pelat yang lain sambil
mengikuti putaran ketiga rol tersebut. Dua Rol bagian bawah
berputar searah dimana posisi garis singgung bagian sisi atas
rol merupakan arah gerakkan pelat yang mengalami proses
pengerolan ini. Rol bagian atas berputar berlawanan arah dari
gerakkan kedua rol bawah. Kedua Rol bagian bawah
merupakan sumber putaran. Putaran rol ini dapat diperoleh
dengan memutar tuas rol yang berhubungan langsung dengan
gigi pemutar mesin rol. Mesin rol tipe ini juga ada yang
menggunakan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk
melakukan proses pengerolan. Rol bagian atas biasanya dapat
dengan mudah dibongkar dan dipasang kembali. Hal ini sama
fungsinya denga rol tipe jepit. Pelat yang sudah di rol dapat
dengan mudah dikeluarkan dari mesin mesin rol.
Tipe Kombinasi Jepit dan Piramide
Mesin rol kombinasi tipe jepit dan piramide ini terdiri dari 4 rol
(Lihat Gambar.9.61). Dua buah rol berada di tengah yang
berfungsi menjepit pelat dan sekalugus mendorong pelat ke
arah rol penekan. Rol penekan dan pengarah pada bagian
depan dan belakang masing-masing dapat diatur sesuai dengan
ketinggian kedudukan rol. Rol penggerak utama berada di
bagian bawah. Rol ini tidak dapat diatur atau tetap pada
kondisinya. Tetapi rol ini dapat dibuka dan dipasang kembali.
Sistem buka pasang ini merupakan sistem kerja mesin rol yang
berfungsi untuk menurunkan pelat yang sudah berbentuk
silinder keluar. Rol penjepit bagian atas dapat diatur turun
naiknya.
Turun naiknya rol penjepit ini disesuaikan dengan ketebalan
pelat yang akan dibentuk. Sistem pengerolan dengan susunan
rol kombinasi jepit dan piramide ini mempunyai keuntungan jika
dibandingan dengan sistem lainnya, diantaranya adalah dapat
melakukan proses pengerolan timbal balik. Kemampuan sistem
susunan rol tipe ini biasanya digunakan untuk proses
pengerolan pelat-pelat tebal dan panjang.
572
Distribusi gaya-gaya pada Pengerolan
Gaya-gaya yang terjadi pada pengerolan ini dapat dilihat seperti
pada gambar. Rol penekan memberikan gaya tekan pada pelat.
Secara mekanika terjadi defleksi pada ujung sisi pelat yang tertekan
Arah gaya pembentuk berada pada garis singgung pertemuan rol
penekan dengan pelat yang mengalami kelengkungan. Gaya putar
tuas diteruskan ke rol penjepit. Selanjutnya gaya penjepit dari tuas
ini mendorong pelat ke arah rol penekan.
Diagram Tegangan Regangan Berulang pada Proses Pengerolan
Proses pengerolan biasanya dilakukan secara berulang-ulang.
Aplikasi proses pengerolan berulang ini bertujuan untuk
meringankan beban pengerolan. Pengerolan dengan sistem berulang ini akan memberikan pemerataan pembentukan pada seluruh
bidang pelat yang mengalami proses pengerolan. Khusus-nya
ujung-ujung sisi pelat yang bersentuhan dengan rol pembentuk.
573
Peralatan yang digunakan, alat bantu, alat utama
Alat-alat bantu mesin pengerolan ini meliputi: unit mesin rol yang
terdiri dari. Rol utama, tuas pemutar, tuas penjepit, tuas
penekan dan sebagainya.
Teknik dan prosedur yang dilakukan dalam proses pengerolan
ini mengikuti langkah-langkah berikut:
x Posisi rol seluruhnya harus pada kodisi sejajar terhadap rol
penjepit sebagai acuan.
x Longgarkan antara rol penjepit.
x Aturlah tinggi rol
penekan pada posisi mendatar pelat, beri
celah antara rol penjepit untuk memudahkan masuknya pelat .
x Turunkan rol penjepit secara bersamaan
x Naikkan rol penekan secara bertahap untuk meringankan
putaran tuas pengerolan
x Pengerolan sebaiknya dilakukan secara bertahan sampai
seluruh sisi pelat mengalami proses pengerolan.
Mesin Rol
574
Bentangan untuk silinder (L) = S x (D
Sambungan.
t.pelat)
+ Metoda
Keuntungan
x Menghasilkan radius pembentukkan yang menyeluruh
x Proses kerja pengerolan sederhana sehingga biaya yang
dibutuhkan relatif lebih murah.
x Dapat mengerol berbagai bentuk silinder kecil maupun yang
besar.
x Tenaga pengerolan lebih ringan karena dapat dilakukan secara
berulang-ulang
x Mampu mengerol kerucut secara bertahap
x Hasil pengerolan merata diseluruh lembaran pelat dan kondisi
pelat yang terbentuk tanpa cacat.
Kesalahan dalam pembentukan
x
Posisi Rol
Pembentuk tidak
Sejajar
Penekanan Rol
Pembentuk Berlebih
Penekanan Rol
Pembentuk Kurang
Pelat mengalami
deformasi arah
melintang
575
Finishing Proses Pengerolan
Finishing proses pengerolan dilakukan dengan berbagai cara.
Pengerolan pelat dilakukan untuk menghasilkan bentuk-bentuk
silinder sesuai dengan bentuk yang dikehendaki. Proses selanjutnya setelah pelat di rol dilakukan proses penyambungan pelat
yang sudah terbentuk kelengkungannya.
Penyambungan ini sangat tergantung dari besar kecilnya silinder
yang diinginkan. Finishing peroses pengerolan ini menggunakan
proses pengecatan pada bagian dinding yang sudah menjadi
silinder atau tabung-tabung. Pengecat ini berfungsi untuk antisipasi
proses pengkaratan pada dinding tabung atau silinder.
Aplikasi
Aplikasi penggunaan dari produksi pengerolan ini sangat banyak
terutama dalam pembuatan tangki-tangki besar untuk tempat
penyimpanan berbagai macam cairan. Bahkan untuk pembuatan
boiler bertekanan tinggi juga dapat dihasilkan dari proses
pengerolan ini.
Pada gambar berikut ini diperlihatkan hasil pengerolan di Industri
yang ada di industri. Tangki-tangki yang ada umumnya digunakan
sebagai tempat penyimpanan cairan, baik berupa minyak maupun
air, atau bahan kimia.
576
gulung. Pembentukan rentang banyak digunakan pada industri
pesawat terbang untuk menghasilkan lengkungan-lengkungan dengan
jari-jari lengkung besar, seringkali lengkungan ganda. pada proses ini
balikan pegas berkurang sekali, karena gradien tegangan relatif
seragam. di lain pihak, karena tegangan tarik dominan, maka proses ini
deformasi yang besar hanya terjadi pada bahan yang sangat ulet.
Peralatan pembentukan rentang pada dasarnya terdiri atas cakram
pengendali hidraulis (biasanya vertikal) yang menggerakkan penumbuk
atau 2 buah penjepit untuk mencengkram ujung lembaran. pada
pembentukan proses sedemikian hingga gaya-gaya selalu segaris
dengan pinggiran lembaran tidak ditumpu, atau lembaran tetap,
sehingga diperlukan jari-jari yang besar untuk mencegah terjadinya
sobekan pada lembaran yang terjepit dalam menggunakan mesin
pembentuk rentang bahan lembaran logam mula-mula dilengkungkan
atau ditaruh pada blok pembentuk dengan tegangan tarik yang relatif
kecil kemudian di jepit dan beban tarik ditingkatkan dan terjadi
deformasi plastik hingga diperoleh bentuk akhir perbedaan dengan
pembentukan selubung adalah pada kelambatan proses penembukan
yang mula-mula di cengkram, kemudian masih dalam keadaan lurus
dibebani hingga batas elastik sebelum diselungkan mengelilingi blok
pembentuk.
Perentangan pada umumnya merupakan bagian dari proses
pembentukan lembaran. sebagai contoh, pada pembentukan mangkuk
dengan dasar berbentuk belahan bola, lembaran direntangkan diatas
permukaan pons berbagai penekanan untuk ujung-ujung pelat ditahan
pada sisi cekam dan selanjut ujung berikutnya dilakukan penarikan
mengikuti bentuk kelengkungan yang diinginkan. Kelengkungan yang
dapat dikerjakan dengan proses streching ini adalah bentuk
lengkungan cembung.
Pelat strip yang ditarik . diketahui bahwa batas deformasi seragam
terjadi pada regangan yang sama dengan eksponen pengerasan
regangan pada tarikan dwi sumbu penyempitan setempat yang terjadi
pada percobaan tarik biasa dapat dihindarkan jika / > . pada
bahan terjadi penyempitan setempat difusi yang tidak mudah dilihat
dengan mata . akhirnya pada perentangan lembaran tipis ketiakstabilan
plastik akan terjadi dalam bentuk penyempitan setempat yang sempit.
akan ada sumbu dengan regangan = 0 pada sudut tehadap sumbu
deformasi.
Regangan normal harus nol, jika tidak maka bahan yang berdekatan
dengan pinggiran pita akan terdeformasi , kemudian pita akan
menyebar di sepanjang dan pita akan berkembang menjadi
penyempit difusi. dapat dilihat bahwa 55 untuk bahan isotronik
pada beban tarik murni. kriteria untuk penyempitan setempat yang
577
ditunjukkan dalam bagian 8-3 menjadi yang dari kenyataan bahwa
penurunan luas akibat pada penyempitan lokal kurang cepat dari
penyempitan difusi. untuk pengerasan regang yang mengikuti hukum
pangkat, terlihat bahwa untuk penyempitan setempat difusi X = n .
tetapi penyempitan setempat . makin besar penurunan tebal pada
bengkolan.
Sesuai teori pembengkokan, regangan bertambah besar turunnya jarijari lengkung. Jika perubahan tebal diabaikan. Sumbu netral tetap
berada di bagian tengah dan perentangan melingkar pada permukaan
atas E a akan sama dengan pengkerutan pada permukaan bahwa
regangan konvesional pada serat luar dan serat dalam diberikan oleh:
E a = E = _____1_____
( 2R / h ) + 1
(Dieter,1986)
578
Bila q lebih besar dari 0,2 maka pergeseran pada sumbu netral harus
diperhitungkan dan jari-jari bengkokan minimun dinyatakan sebagai:
R min
(1q)
= untuk q > 0,2 (Dieter,1986)
h
2q q
Keuletan serat-serat luar pada bengkokan merupakan fungsi dari
keadaan tegangan yang bekerja pada permukaan . terjadi kondisi
tegangan dwi sumbu akan menurunkan keuletan logam . perbandingan
Q / Q , tegangan melintang terhadap tegangan melingkar akan
bertambah besar dengan bertambahnya perbandingan lebar terhadap
tebal, b / h . Menunjukkan bahwa untuk nilai b / h yang rendah ke dua
sumbu juga rendah , karena keadaan tegangan praktis bersifat tarik
murni, tetapi sejalan dengan bertambahnya lebar (relatif terhadap
tebal) perbandingan Q / Q meningkat hingga pada b / h = k e dua
sumbu mencapai nilai jenuh , sebesar regangan yang
mengakibatkan patah pada bengkokan bergantung terbalik dengan
perbandingan antara lebar-lebar. Pada pembengkokan dengan
perbandingan lebar-tebal yang tinggi retak terjadi di dekat pertengahan
lembaran,
x
579
580
Beberapa kelemahan sering terjadii pada proses ini diantaranya
adalah terjadi penyempitan akibat tarik-an (lihat gambar 9.65).
9.10. Proses Blanking
Difinisi
Proses penekanan atau blanking ini didasarkan pada proses
pengguntingan. Pengguntingan kontur tertutup, dimana logam
didalam kontur adalah bagian yang diinginkan, dinamakan
penebukan. Jika logam didalam kontur dibuang, maka pekerjaan
yang dilakukan dinamakan pelubangan dan penusukan.
Pembuatan lekukan ke pinggiran lembaran dinamakan penakikan
(notching). Pemisahan (parting) adalah pemotongan secara
simultan setidak-tidaknya pada 2 jalur. Pembelahan adalah
pengguntingan tanpa ada bagian logam yang dihilangkan.
Pemangkasan (triming) adalah pekerjaan sekundeir untuk
menepatkan ukuran produk proses sebelumnya, biasanya akibat
kelebihan potongan logam. Penghilangan sirip tempa merupakan
suatu proses pemangkasan. Apabila pinggiran potongan
dipangkas atau ditajamkan dengan menghilangkan bagian-bagian
tipis, maka pekerjaan ini dinamakan penyerutan (shaving).
581
Penembukan halus adalah proses dimana dibuat benda-benda
kecil seperti roda gigi, kam dan lever yang halus dan persegi.
Untuk dapat menghasilkan produk seperti ini lembaran logam
dijepit untuk mencegah distorsi dan logam digunting dengan celah
sebesar 1% dengan kecepatan rendah. Biasanya operasi ini
dilakukan pada mesin pres langkah-tiga sehingga pergerakan
pons, cincin penekan dan cetakan dapat dikendalikan secara
terpisah.
Proses Blanking
582
583
584
585
586
Aplikasi Proses Blanking
Aplikasi penggunaan hasil proses blaking untuk pembuatan berbagai
macam komponen yang terbuat dari bahan pelat lembaran. Pada
gambar disamping terlihat bentuk profil simetris dengan variasi
lengkung dan lurus. Profil ini menyesuaikan bentuk punch dan dies. .
Punch mempunyai ukuran yang lebih kecil dari dies dan hal ini diatur
sesuai ketebalan pelat dan jenis bahan yang dikerjakan. Pada
gambar di bawah lebih dominan berbentuk ring pelat bulat.
587
588
Bahan dasar dari proses drawing adalah lembaran logam
(sheet metal) yang disebut dengan blank, sedangkan produk
dari hasil proses drawing disebut dengan draw piece
Proses Drawing
Proses drawing dilakukan dengan menekan material benda kerja
yang berupa lembaran logam yang disebut dengan blank
sehingga terjadi peregangan mengikuti bentuk dies, bentuk akhir
ditentukan oleh punch sebagai penekan dan die sebagai penahan
benda kerja saat di tekan oleh punch. pengertian dari sheet metal
adalah lembaran logam dengan ketebalan maksimal 6 mm,
lembaran logam (sheet metal) di pasaran dijual dalam bentuk
lembaran dan gulungan. Terdapat berbegai tipe dari lembaran
logam yang digunakan, pemilihan dari jenis lembaran tersebut
tergantung dari :
x
x
x
x
x
589
Bending
Selanjutnya lembaran logam mengalami proses bending
seperti pada gambar 2. B, punch terus menekan kebawah
sehingga posisi punch lebih dalam melebihi jari-jari (R) dari
die, sedangkan posisi die tetap tidak bergerak ataupun
berpindah tempat, kombinasi gaya tekan dari punch dan
gaya penahan dari die menyebabkan material mengalami
peregangan sepanjang jari-jari die, sedangkan daerah terluar
dari blank mengalami kompresi arah radial. Bending
merupakan proses pertama yang terjadi pada rangkaian
pembentukan proses drawing, keberhasilan proses bending
ditentukan oleh aliran material saat proses terjadi.
Straightening
Saat punch sudah melewati radius die, gerakan punch ke
bawah akan menghasilkan pelurusan sepanjang dinding die
lembaran logam akan mengalami peregangan sepanjang
dinding die. Dari proses pelurusan sepanjang dinding die
diharapkan mampu menghasilkan bentuk silinder sesuai
dengan bentuk die dan punch.
Compression
Proses compression terjadi ketika punch bergerak kebawah,
akibatnya blank tertarik untuk mengikuti gerakan dari punch,
daerah blank yang masih berada pada blankholder akan
mengalami compression arah radial mengikuti bentuk dari
die.
590
Tension
Tegangan tarik terbesar terjadi pada bagian bawah cup
produk hasil drawing, bagian ini adalah bagian yang paling
mudah mengalami cacat sobek (tore), pembentukan bagian
bawah cup merupakan proses terakhir pada proses drawing.
591
Pada satu unit die set terdapat komponen utama yaitu :
1. Punch
2. Blankholder
3. Die
Sedangkan komponen lainya merupakan komponen tambahan
tergantung dari jenis die yang dipakai. Bentuk dan posisi dari
komponen utama tersebut dapat dilihat pada gambar berikut.
592
gambar berada di atas blank, posisi dari punch sebenarnya
tidak selalu diatas tergantung dari jenis die drawing yang
digunakan.
Die
Merupakan komponen utama yang berperan dalam
menentukan bentuk akhir dari benda kerja drawing (draw
piece), bentuk dan ukuran die bervariasi sesuai dengan
bentuk akhir yang diinginkan, kontruksi die harus mampu
menahan gerakan, gaya geser serta gaya punch. Pada die
terdapat radius tertentu yang berfungsi mempermudah
reduksi benda saat proses berlangsung, lebih jauh lagi
dengan adanya jari-jari diharapkan tidak terjadi sobek pada
material yang akan di drawing.
Variabel Proses Drawing
Variabel yang perlu diperhatikan ada beberapa hal dalam
melakukan proses drawing, variabel yang mempengaruhi proses
drawing antara lain :
Gesekan
Saat proses drawing berlangsung gesekan terjadi antara
permukaan punch, dies drawing dengan blank, gesekan akan
mempengaruhi hasil dari produk yang dihasilkan sekaligus
mempengaruhi besarnya gaya yang dibutuhkan untuk proses
pembentukan drawing, semakin besar gaya gesek maka
gaya untuk proses drawing juga meningkat, beberapa faktor
yang mempengaruhi gesekan antara lain :
x
Pelumasan
Proses pelumasan adalah salah satu cara mengontrol
kondisi lapisan tribologi pada proses drawing, dengan
pelumasan diharapkan mampu menurunkan koefisien
gesek permukaan material yang bersinggungan.
x
Gaya Blank Holder
Gaya blank holder yang tinggi akan meningkatkan
gesekan yang terjadi, bila gaya blank holder terlalu tinggi
dapat mengakibatkan aliran material tidak sempurna sehingga produk dapat mengalami cacat.
x
Kekasaran Permukaan Blank
Kekasaran permukaan blank mempengaruhi besarnya
gesekan yang terjadi, semakin kasar permukaan blank
maka gesekan yang terjadi juga semakin besar. Hal ini
disebabkan kofisien gesek yang terjadi semakin besar
seiring dengan peningkatan kekasaran permukaan.
x
Kekasaran Permukaan punch, die dan blank holder
Seperti halnya permukaan blank semakin kasar
permukaan punch, die dan blank holder koefisien gesek
593
yang dihasilkan semakin besar sehingga gesekan yang
terjadi juga semakin besar.
Bending dan straightening
Pada proses drawing setelah blank holder dan punch
menempel pada permukaan blank saat kondisi blank masih
lurus selanjutnya terjadi proses pembengkokan material
(bending) dan pelurusan sheet sepanjang sisi samping dalam
dies (straightening). Variabel yang mempengaruhi proses ini
adalah :.
x Radius Punch
Radius punch disesuaikan dengan besarnya radius die,
radius punch yang tajam akan memperbesar gaya
bending yang dibutuhkan untuk proses drawing.
x Radius Die
Radius die disesuaikan dengan produk yang pada
nantinya akan dihasilkan, radius die berpengaruh
terhadap gaya pembentukan, bila besarnya radius die
mendekati besarnya tebal lembaran logam maka gaya
bending yang terjadi semakin kecil sebaliknya apabila
besarnya radius die semakin meningkat maka gaya
bending yang terjadi semakin besar.
Penekanan
Proses penekanan terjadi setelah proses straghtening,
proses ini merupakan proses terakhir yang menetukan
bentuk dari bagian bawah produk drawing, besarnya gaya
tekan yang dilakukan dipengaruhi oleh :
x Drawability
Drawability adalah kemampuan bahan untuk dilakukan
proses drawing, sedangkan nilainya ditentukan oleh
Limiting drawing ratio ( E maks ), batas maksimum E maks
adalah batas dimana bila material mengalami proses
penarikan dan melebihi nilai limit akan terjadi cacat sobek
(craking).
x Keuletan logam
Semakin ulet lembaran logam blank semakin besar
kemampuan blank untuk dibentuk ke dalam bentuk yang
beranekaragam dan tidak mudah terjadi sobek pada saat
proses penekanan, keuletan logam yang kecil mengakibatkan blank mudah sobek
x Tegangan Maksimum material
Material blank yang mempunyai tegangan maksimum
besar mempunyai kekuatan menahan tegangan yang
lebih besar sehingga produk tidak mudah mengalami
cacat, material dengan tegangan maksimum kecil mudah
cacat seperti sobek dan berkerut.
594
x
Ketebalan Blank
Ketebalan blank mempengaruhi besar dari gaya penekanan yang dibutuhkan, semakin tebal blank akan dibutuhkan gaya penekanan yang besar sebaliknya bila
blank semakin tipis maka dibutuhkan gaya yang kecil
untuk me-nekan blank.
Temperatur
Dengan naiknya temperatur akan dibutuhkan gaya penekanan yang kecil hal ini disebabkan kondisi material
yang ikatan butirannya semakin meregang sehingga
material mu-dah untuk dilakukan deformasi.
Diameter blank
Diemeter blank tergantung dari bentuk produk yang akan
dibuat, apabila material kurang dari kebutuhan dapat menyebabkan bentuk produk tidak sesuai dengan yang
diinginkan, namun bila material blank terlalu berlebih dari
kebutuhan dapat menyebabkan terjadinya cacat pada produk
seperti kerutan pada pinggiran serta sobek pada daerah yang
mengalami bending.
Kelonggaran
Kelonggoran atau cleaerence adalah celah antara punch dan
die untuk memudahkan gerakan lembaran logam saat proses
drawing berlangsung. Untuk memudahkan gerakan lembaran
logam pada waktu proses drawing, maka besar clearence
tersebut 7 % - 20 % lebih besar dari tebal lembaran logam,
bila celah die terlalu kecil atau kurang dari tebal lembaran
logam, lembaran logam dapat mengalami penipisan (ironing)
dan bila besar clearence melebihi toleransi 20% dapat
mengakibatkan terjadinya kerutan.
Strain Ratio
Strain ratio adalah ketahanan lembaran logam untuk
mengalami
peregangan,
bila
lembaran
memiliki
perbandingan regangan yang tinggi maka kemungkinan
terjadinya sobekan akan lebih kecil.
Kecepatan Drawing
Die drawing jenis punch berada diatas dengan nest dapat
diberi kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan jenis die
yang menggunakan blank holder, kecepatan yang tidak
sesuai dapat menyebabkan retak bahkan sobek pada
material, masing-masing jenis material mempunyai
karateristik berbeda sehingga kecepatan maksimal masingmasing material juga berbeda. Tabel berikut adalah
595
kecepatan maksimal beberapa jenis material yang biasa
digunakan untuk sheet metal drawing.
Tabel 9.2 : Jenis material dan kecepatan maksimal draw dies
Material
Alumunium
Brass
Copper
Steel
Steel, stainless
(Lyman,1968)
Kecepatan
0,762 m/s
1,02 m/s
0,762 m/s
0,279 m/s
0,203 m/s
596
597
Aplikasi