BAB III
PENGERJAAN
PANAS LOGAM
Kalian tau baja. masih dibutuhkan pengerjaan lebih
lanjut untuk membentuknya menjadi benda yang bermanfaat .Bila ingot lebih
dingin, proses pembentukan secara mekanis menjadi batang, baik melalui proses
penempaan, pres atau tekan, giling atau ekstuksi. Untuk menghilangkan pengaruh
negatif akibat pengerjaan pada suhu tinggi, kebanyakan logam ferrous dibentuk
lebih lanjut dengan pengerjaan dingin atau penyelesaian dingin agar diperoleh
permukaan yang halus, ketepatan dimensi dan peningkatan sifat mekanik.
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. Tidak ada gejala
pengerasan kerja diatas suhu rekristalisasi. Pengerasan kerja baru mulai
terjadi ketika limit bawah daerah rekristalisasi dicapai.
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.
Segi
negatif proses pengerjaan panas tidak dapat diabaikan. Pada suhu yang tinggi
terjadi oksidasi dan pembentukan kerak pada permukaan logam sehingga
penyelesaian permukaan tidak bagus. Alat peralatan pengerjaan panas dan biaya
pemeliharaannya tinggi, namun prosesnya masih jauh lebih ekonomis dibandingkan
dengan pengerjaan logam pada suhu rendah.
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
PENGEROLAN
Batang baja yang tidak dilebur kembali dan dituang dalam cetakan
diubah bentuknya dalam dua tahap :
1. Pengerolan baja menjadi barang setengah jadi: bloom, bilet,
slab.
2. Pemrosesan selanjutnya dari bloom, bilet, slab menjadi pelat,
lembaran, batangan, bentuk profil atau lembaran tiffs [foil].
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. 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.
Salah satu efek dari operasi
pengerjaan panas pengerolan ialah penghalusan butir yang disebabkan
rekristalisasi. Hal ini dapat dilihat pada gamar 1 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
Pengaruh pengerolan panas pada bentuk
dan besar butir.
|
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.
Pengerolan primer
dilakukan dalam mesin rol bolak-balik bertingkat dua atau mesin rol kontinyu
bertingkat tiga. Pada mesin bolak-balik bertingkat dua seperti gambar 2A
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, gambar 2.C, 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
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.
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 dibawah. 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. bertahap, dengan
demikian aliran logam dapat diatur sampai terbentuk benda kerja.
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.
Penempaan Upset
Pada
penempaan upset batang berpenampaan rata dijepit dalam die dan ujung yang
dipanaskan ditekan sehingga mengalami perubahan bentuk seperti terlihat pada
gambar 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.
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
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.
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
dibawah
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
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
|
No comments