download

Matakuliah : D0234 - Teknologi Proses
Tahun
: 2007
PENGERJAAN PANAS LOGAM
Pertemuan 7
Learning Outcomes
.
Mahasiswa dapat menerangkan proses pengerjaan
panas logam
Outline Materi :
• Pembentukan Logam Secara Plastis
• Pengerolan
• Ekstrusi
• Pembuatan Pipa dan Tabung
• Penarikan
• Metode Khusus
Bina Nusantara
PEMBENTUKAN LOGAM SECARA PLASTIS
Pembentukan logam secara plastis adalah pembentukan
dengan cara memberikan gaya-gaya luar kepada benda
kerja (logam) sehingga terjadi deformasi plastis, dimana
untuk memperoleh bentuk yang diinginkan volume atau
massa logam dijaga tetap, hanya dipindahkan / didesak
dari satu lokasi ke lokasi yang lain.
Pembentukan logam secara plastis dapat
dilakukan dengan 2 cara, yaitu :
 pengerjaan panas, dan
 pengerjaan dingin.
Bina Nusantara
7-2
Perbedaan antara pengerjaan panas dan dingin :
PENGERJAAN PANAS
Dilakukan di atas temperatur rekristalisasi (baja
sekitar 500O – 700OC);
Diperlukan gaya yang
lebih rendah;
Perubahan sifat mekanik
kecil :
- keuletan naik,
- ketahanan terhadap
impak naik.
PENGERJAAN DINGIN
Dilakukan di bawah temperatur rekristalisasi;
Diperlukan gaya yang lebih
tinggi;
Perubahan sifat mekanik
besar :
- keuletan turun,
- kekuatan dan kekerasan
naik.
Catatan : beberapa jenis logam seperti timah hitam dan
timah putih mempunyai daerah rekristalisasi rendah,
sehingga pengerjaan pada suhu ruang tergolong pengerjaan panas.
Bina Nusantara
Pengerjaan Panas adalah pembentukan dengan cara
memanaskan bendakerja sampai di atas suhu rekristalisasinya, kemudian diberikan gaya-gaya luar sehingga
terjadi perubahan bentuk yang diinginkan.
Keuntungan pengerjaan panas :
 Porositas dalam logam dapat dikurangi;
 Ketidak murnian dalam bentuk inklusi terpecah-pecah
dan tersebar dalam logam;
 Struktur butir lebih halus;
 Sifat-sifat fisis meningkat;
 Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk
Bina Nusantara
relatif kecil.
Kerugian pengerjaan panas :
 Terjadi oksidasi dan pembentukan kerak pada permukaan benda kerja sehingga penyelesaian permukaan tidak
bagus;
 Dimensi bendakerja yang dihasilkan kurang akurat;
 Peralatan pengerjaan panas dan biaya pemeliharaan
mahal.
Bina Nusantara
Proses utama pengerjaan panas :
Penempaan
palu
Pengerolan
Penempaan
timpa
Penempaan
tekan/pres
Penempaan
Ekstrusi
langsung
Ekstrusi
Ekstrusi tak
langsung
Ekstrusi
impak
Pengerjaan
Panas
Pembuatan
pipa & tabung
Penempaan
upset
Penempaan
rol
Las tumpul
Las tumpul
listrik
Las tumpuk
Pelubangan
tembus
Penarikan
Pemutaran
panas
Cara-cara
khusus
Bina Nusantara
Ekstrusi
tabung
PENGEROLAN
Figure 7.1 Rolling mill
Bina Nusantara
 Baja cair didiamkan dalam
cetakan ingot hingga membeku,
kemudian dikeluarkan dari
cetakan;
 Ingot panas dimasukkan dalam
dapur gas (soaking pit) hingga
mencapai suhu 1200OC;
 Ingot dimasukkan dalam mesin
pengerolan dan dibentuk menjadi bentuk setengah jadi (slab,
bloom, atau billet);
 Dari bentuk setengah jadi
digiling dengan mesin rol yang
lain menjadi pelat, skelp, strip,
bentuk profil, tabung, dll.
Efek operasi pengerjaan panas pengerolan :
 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 di antara rol;
Figure 7.2
Effect of hot rolling on grain structure
 Logam keluar dari rol dengan
kecepatan yang lebih tinggi
daripada kecepatan masuk;
 Pada titik A dan B kecepatan logam sama dengan kecepatan
keliling rol;
 Akibat pengaruh penggilingan struktur yang kasar menjadi
struktur memanjang;
 Bila dikerjakan di atas suhu rekristalisasi maka struktur
yang memanjang akan berubah menjadi butir halus.
Bina Nusantara
Jenis mesin rol :
Figure 7.3
Various roll arrangements used in rolling mills.
A. Mesin bertingkat dua, kontinu atau bolak-balik;
B. Mesin bertingkat empat dengan rol pendukung untuk
lembaran yang lebar;
C. Mesin bertingkat tiga bolak-balik;
D. Mesin rol kelompok dengan empat buah rol pendukung.
Bina Nusantara
Mesin rol bolak-balik bertingkat dua (Fig.7.2A) :
 Lembaran logam bergerak diantara rol, kemudian dihentikan;
 Arah rol dibalik, kemudian operasi di atas diulang kembali;
 Pada interval tertentu logam diputar 90O agar penampang
uniform dan butir-butir logam merata;
 Untuk mereduksi penampang ingot menjadi bloom
diperlukan
sekitar 30 pas.
Keuntungan :
 Dapat mereduksi luas penampang dalam berbagai ukuran;
 Dapat diatur kemampuannya sesuai dengan ukuran batangan
dan laju produksi.
Bina Nusantara
Kelemahan :
 Ukuran panjang batangan yang dapat dirol terbatas;
 Pada setiap siklus pembalikan gaya kelembaman harus
diatasi.
Mesin rol bertingkat tiga (Fig.7.2C) :
Keuntungan :
 Tidak diperlukan arah putar rol, sehingga tidak ada gaya
kelembaman yang harus diatasi;
 Lebih murah dan mempunyai keluaran lebih tinggi dibandingkan dengan mesin rol bolak-balik dua tingkat;
Bina Nusantara
Kelemahan :
 Diperlukan adanya mekanisme elevasi;
 Terdapat sedikit kesulitan dalam mengatur kecepatan rol.
Mesin rol dengan rol pendukung (Fig.7.2B & D) :
 Pada mesin empat rol atau lebih, rol tambahan berfungsi
sebagai rol pendukung dan hanya dua buah yang
berhubungan langsung dengan bendakerja;
 Diameter rol yang berhubungan langsung dengan bendakerja
relatif kecil untuk mengurangi absorbsi panas dari benda
kerja;
 Digunakan untuk lembaran logam yang relatif tipis.
Bina Nusantara
Mesin rol kontinu (lihat juga Fig.7.2A):
 Terdiri dari kurang lebih
sepuluh rol yang disusun
dalam satu garis lurus;
 Dalam proses ini penampang sebuah bilet
berukuran 100x100 mm
direduksi secara berurutan menjadi batang
bulat.
Figure7.4
Diagram illustrates number of passes and sequences
in reducing the cross section of a 4-by-4 in. (100 by
mm) billet to round bar stock
Bina Nusantara
PENEMPAAN
Penempaan palu :
 Pada proses ini logam dipanaskan sampai suhu rekristalisasinya, kemudian
ditempa secara manual atau menggunakan mesin uap dengan die datar;
 Kelemahan :
 Tidak dapat diperoleh ketelitian yang
tinggi;
 Tidak dapat dilakukan untuk membuat
bendakerja yang rumit.
Figure 7.5
Open-frame steam hammer
Bina Nusantara
Penempaan timpa :
Figure 7.6
Drop forging with closed dies
 Menggunakan die tertutup, dan bendakerja terbentuk
akibat tumbukan atau tekanan, memaksa logam panas
plastis memenuhi dan mengisi bentuk die.
Bina Nusantara
Penempaan timpa dengan palu piston:
 Untuk mengangkat palu digunakan udara atau uap;
 Tinggi jatuhnya dapat diatur dengan program,
sehingga dapat dihasilkan
bendakerja yang uniform;
Bina Nusantara
Figure 7.7
Piston lift gravity drop hammer
 Penggunaan :
Untuk pembuatan gunting,
sendok-garpu, suku
cadang
dan lain-lain.
Penempaan timpa dengan palu piston:
Figure 7.8
Horizontal-impact forging machine
 Silinder yang saling
berhadapan dalam
bidang horisontal,
menekan benda
kerja yang diletakkan pada bidang
tumbukan dimana
kedua bagian die
bertemu;
 Benda tempa mempunyai sirip di sekeliling garis pisah;
 Penggunaan :
Untuk pembuatan landing gear pesawat terbang (berat > 28
Mg).
Bina Nusantara
Keuntungan operasi penempaan :
 struktur kristal halus,
 porositas tertutup,
 waktu penempaan singkat,
 sifat fisis meningkat.
Kerugian operasi penempaan :
 timbulnya inklusi kerak,
 harga die mahal, jadi tidak ekonomis untuk pembuatan
produk dengan jumlah kecil.
Bina Nusantara
Penempaan tekan :
Deformasi plastik logam melalui penekanan yang berlangsung dengan lambat, berbeda dengan impak palu yang
berlangsung dengan cepat.
Penempaan Upset :
 Untuk pembuatan kepala baut :
Figure 7.9
Upset forging
 Batang berpenampang rata dijepit dalam die dan ujung yang
dipanaskan ditekan sehingga mengalami deformasi;
 Umumnya benda tempa tidak memerlukan pemangkasan lagi.
Bina Nusantara
 Untuk pembuatan benda tempa silinder :
Potongan bahan bulat
dipanaskan sampai suhu tempa, kemudian diletakkan dalam die dan
dilubangi secara progresif dengan batang
pelubang, sehingga diperoleh bentuk tabung.
Figure 7.10
Sequence of operations for a cylinder forging on
an upset forging machine.
Bina Nusantara
Penempaan Rol :
 Batang bulat yang telah dipanaskan sampai suhu tempa, diletakkan diantara rol
yang berada dalam
posisi terbuka;
 Ketika rol berputar, batang dijepit
oleh alur rol dan didorong ke salah
satu sisi;
Figure 7.11
Principle of roll forging
 Bila rol terbuka, batang didorong kembali dan digiling lagi,
atau dipindahkan ke alur berikutnya;
 Agar tidak berbentuk sirip, sesudah setiap pas batang diputar
90O.
Bina Nusantara
Penggunaan penempaan rol :





suku cadang,
baling-baling pesawat terbang,
linggis,
pisau pahat,
tabung tirus, dan lain-lain.
Bina Nusantara
EKSTRUSI
Prinsip ekstrusi sama seperti menekan tapal gigi keluar dari
tabung.
Jenis Ekstrusi :
1. Ekstrusi langsung :
Figure 7.12 Diagram illustrating direct and
indirect extrusion
Billet bulat yang telah
dipanaskan dimasukkan
dalam ruang die, kemudian diekstrusi melalui
lubang die.
2. Ekstrusi tak langsung :
Hampir sama dengan ekstrusi langsung, hanya disini
bagian yang diekstrusi ditekan ke luar melalui bagian
dalam ram.
Bina Nusantara
Perbedaan ekst. langsung dengan tak langsung :
EKTRUSI LANGSUNG :
 Arah ekstrusi searah dengan arah gaya;
EKTRUSI TAK LANGSUNG :
 Arah ekstrusi berlawanan
arah dengan arah gaya;
 Bendakerja bergesekan
dg. dinding kontainer 
diperlukan gaya yang lebih besar;**)
 Bendakerja tidak bergesekan dg. dinding kontainer  diperlukan gaya
yang lebih kecil; *)
 Bentuk ram pejal  lebih
 Bentuk ram berlubang 
kokoh;*)
kurang kokoh;**)
 Hasil ekstrusi dapat dito Hasil ekstrusi tidak dapat
pang dengan baik  tidak
ditopang dengan baik 
mengalami deformasi
mudah mengalami deforakibat gaya gravitasi.*)
masi akibat gravitasi.**)
Keterangan : *) keunggulan & **) kelemahan
Bina Nusantara
PEMBUATAN PIPA DAN TABUNG
Pipa/tabung
dengan kampuh
Pengelasan
tumpul listrik
Pengelasan
tumpuk
Pembuatan pipa
dan tabung
Pipa/tabung
tanpa kampuh
Bina Nusantara
Pengelasan
tumpul
Pelubangan
tembus
Ekstrusi
tabung
Pengelasan tumpul (butt welding) :
Figure 7.13
Drawing skelp throught a
welding bell.
 Salah satu ujung skelp dibentuk tirus untuk memudahkan
pemasukannya dalam pembentuk lonceng;
 Skelp dipanaskan sampai suhu las dan ujungnya ditarik
melalui pembentuk lonceng sehingga menjadi bulat dan
tepinya membentuk lasan tersambung menjadi satu;
 Selanjutnya dimasukkan dalam rol penyelesaian untuk mendapatkan ukuran yang tepat dan untuk membersihkan
teraknya.
Bina Nusantara
Pengelasan tumpul kontinu :
 Tepi skelp dipanaskan
hingga mencapai suhu
las, kemudian dimasukkan ke dalam serangkaian rol horisontal dan
vertikal yang membentuknya menjadi pipa;
 Pipa dipotong-potong
dalam ukuran tertentu;
Figure 7.14
Skelp being formed into a
continuous butt-welded pipe
Bina Nusantara
 Dilakukan proses pembersihan
dan penyelesaian.
Pengelasan tumpul listrik :
Figure 7.15
Continuous-resistance butt welding of
steel pipe
Bina Nusantara
 Mula-mula lembaran baja dibentuk dingin dengan memasukkan pelat melalui beberapa pasangan rol secara kontinu
sehingga mengubah bentuk
pelat menjadi pipa;
 Perangkat pengelasan ditempatkan pada ujung mesin rol;
 Kedua tepi pipa dijepit dengan
elektrode rol yang mengalirkan
arus listrik penghasil panas sehingga kedua tepi tsb. menyatu;
 Pipa kemudian melalui rol ukuran dan rol penyelesaian.
Pengelasan tumpuk (lap welding) :
Figure 7.16
Method of producing lap-welded pipe from skelp
 Skelp dengan tepi agak tirus
dipanaskan
dalam
dapur
pemanas kemudian ditarik
melalui die/diantara rol sehingga membentuk silinder
dengan tepinya saling tertindih.
 Kemudian dipanaskan kembali dan ditarik melalui dua
buah rol yang beralur;
 Diantara rol tersebut terdapat mandrel tetap, sehingga tepi
akan menyatu karena adanya tekanan antara rol dan
mandrel.
Bina Nusantara
Pelubangan tembus (piercing) :
Figure 7.17 Principal steps in the manufacture of seamless tubing
 Bilet baja silindris mula-mula diberi lubang senter, kemudian dipanaskan sampai mencapai suhu tempa;
 Bilet kemudian ditekan masuk diantara ke dua rol penembus yang memaksa bilet berputar dan sekaligus bergerak maju melalui mandrel hingga tembus;
Bina Nusantara
Pelubangan tembus (piercing) :
Figure 7.17 Principal steps in the manufacture of seamless tubing
 Pipa/tabung yang masih berdinding tebal, bergerak melalui rol beralur, sedang ditengahnya terdapat mandrel berbentuk sumbat hingga pipa bertambah panjang dan tipis
sesuai dengan ukuran yang dikehendaki;
 Tabung ini yang masih berada pada suhu kerja, kemudian
melalui mesin pelurus dan pengatur ketepatan ukuran
Bina Nusantara
dan penyelesaian.
Pelubangan tembus kontinu :
Figure 7.18
Principal
steps in the
manufacture
of
continuous
tubing.
 Batang bulat  140 mm dipanaskan dan kemudian diberi lubang tembus dengan mandrel penembus;
 Diteruskan ke mesin mandrel untuk mengurangi diameter
dan ketebalan;
 Tabung dipanaskan kembali dan dimasukkan ke mesin
pereduksi regang untuk mengurangi diameter dan ketebalan
dengan melakukan peregangan terhadap pipa.
Bina Nusantara
Ekstrusi tabung :
Cara ini termasuk ekstrusi langsung, akan tetapi disini digunakan mandrel untuk membentuk bagian dalam dari tabung.
 Bilet ditempatkan di
dalam ruang ekstrusi;
 Mandrel didorong menembus bilet;
 Pendorong pres didorong maju mengekstrusi logam.
Figure 7.19
Extruding a large tube from a heated billet
Bina Nusantara
PENARIKAN
Biasanya digunakan bila tidak dapat dibuat dengan mesin
Rol tanpa kampuh.
 Bloom dipanaskan sampai suhu
tempa;
 Bloom panas dipasang pada
mesin pres vertikal;
 Dengan menggunakan pelubang
tembus, bloom dibentuk menjadi benda tempa berongga dengan alas tertutup;
 benda tempa dipanaskan kembali dan ditempatkan dalam
bangku tarik yang terdiri dari
Figure 7.20
beberapa die dengan diameter
Drawing thick-walled cylinders
from heated bloom.
yang semakin kecil;
Bina Nusantara
PENARIKAN
Biasanya digunakan bila tidak dapat dibuat dengan mesin
Rol tanpa kampuh.
 Pelubang digerakkan secara hidraulis menekan benda tempa
tersebut membentuk silinder/
tabung dengan diameter tertentu;
 Untuk silinder/tabung berdinding
tipis, pemanasan dan penarikan
perlu diulang beberapa kali;
 Bila pipa merupakan benda
akhir
ujung yang tertutup harus dipotong dan dirol kembali agar ukuFigure 7.20
rannya tepat dan penyelesaianDrawing thick-walled cylinders
nya baik;;
from heated bloom.
Bina Nusantara
PENARIKAN
Biasanya digunakan bila tidak dapat dibuat dengan mesin
Rol tanpa kampuh.
 Pada pembuatan tabung oksigen,
ujung terbuka ditempa atau direduksi dengan pemutaran panas
(hot spinning) untuk menghasilkan leher tabung.
Figure 7.20
Drawing thick-walled cylinders
from heated bloom.
Bina Nusantara
Pemutaran panas (hot spinning)
 Tabung dipanaskan sampai suhu tempa;
 Tabung panas diputar dengan mesin putar (sejenis mesin
bubut);
 Pada bagian tabung yang akan direduksi ditekan dengan
penekan tumpul sehingga dihasilkan leher tabung yang
diinginkan.
Bina Nusantara
CARA-CARA KHUSUS
Cara-cara khusus diperlukan bila dengan cara-cara biasa
tidak dapat digunakan.
Contoh :
 Untuk membuat bagian-bagian yang tipis pada benda
tempa dapat dilakukan dengan :
 menggunakan die yang dipanaskan dan pada bagian
benda kerja yang mengalami penekanan diberi pelumas
untuk mengurangi oksidasi permukaan,
 operasi pengerjaan dilakukan dengan cepat dengan
menggunakan mesin pres kecepatan tinggi.
 Untuk logam yang sulit ditempa seperti titanium dapat
dicetak dalam pres yang dikelilingi gas mulia untuk mencegah terjadinya oksidasi dan pengerakan.
 Pelet aluminium yang kecil (lebih kecil dari butir-butir
Bina Nusantara beras) dapat digiling menjadi lembaran.
SELESAI
TERIMA KASIH
Bina Nusantara

Download Report