Rabu, 06 Februari 2013

material teknik


Tujuan utama Proses Manufacturing adalah untuk membuat komponen dengan mempergunakan material tertentu yang memenuhi persyaratan bentuk dan ukuran, sertas truktur yang mampu melayani kondisi lingkungan tertentu.   

 Melihat faktor-faktor diatas maka faktor membuat suatu bentuk tertentu merupakan faktor utama. Ada beberapa metoda atau membuat geometri (bentuk dan ukuran) dari suatu bahan yang dikelompokan menjadi enam kelompok dasar proses pembuatan ( manufacturing proces) yaitu : proses pengecoran ( casting), proses pemesinan (machining), proses pembentukan logam (metal forming), proses pengelasan (welding), perlakuan panas (heat treatment), dan proses perlakuan untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam (surface treatment).

 1.Proses pengecoran (casting)                                                                                
         Suatu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat

2.Proses pemesinan (machining)    
          Proses pemotongan logam disebut sebagai proses pemesinan adalah proses pembuatan dengan cara membuang material yang tidak diinginkan pada benda kerja sehingga diperoleh produk akhir dengan bentuk, ukuran, dan surface finish yang diinginkan.

3.Proses pembentukan logam (metalforming)   
          Proses metal forming adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis.     
  
4.Proses pengelasan (welding)  
Proses penyambungan dua bagian logam dengan jalan pencairan sebagian dari daerah yang akan disambung. Adanya pencairan dan pembekuan didaerah tersebut
Akan menyebabkan terjadinya ikatan sambungan.
  
5.Proses perlakuan panas (heattreatment)
Heat treatment adalah proses untuk meningkatkan kekuatan material dengan cara perlakuan panas.

6.Surfa cetreatment
Proses surface treatment adalah proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam dengan cara proses thermo kimia,metal spraying.
Proses pemesinan atau lebih spesifik lagi proses pembuangan material (material removal proces), memberikan ketelitian yang sangat tinggi dan fleksibilitas (keluwesan) yang besar. Namun demikian proses ini cenderung menghasilkan sampah dari proses pembuangan material tersebut secara sia-sia.  
Pada dasarnya, suatu bentuk dihasilkan dari bahan lembaran datar dengan cara peregangan dan penyusutan dimensi elemen volume pada tiga arah utama yang tegak lurus sesamanya. Bentuk yang diperoleh merupakan hasil penggabungan dari penyusutan dan peregangan lokal elemen volume tersebut. Usaha telah dilakukan untuk menggolongkan berbagai macam bentuk yang mungkin pada pembentukan logam menjadi beberapa kelompok tertentu, tergantung pada kontur produk – produk. Sachs membagi komponen – komponen lembaran logam menjadi 5 katagori.

1. Komponen lengkungan tunggal. 
2. Komponen flens yang diberi kontur- termasuk komponen dengan flens rentang dan
    flens susut.                                    
3. Bagian lengkung
4. Komponen ceruk dalam – termasuk cawan, kotak – kotak dengan dinding tegak atau                               
     miring
5. komponen ceruk dangkal – termasuk bentuk pinggan, galur (beaded), bentuk
     bentuk timbul dan bentuk – bentuk berkerut.  

Cara lain untuk menggolongkan proses pembentukan lembaran logam adalah dengan menggunakan operasi khusus seperti pelengkungan, pengguntingan, penarikan dalam, perentangan, pelurusan. 
Perlu dicatat berbeda dengan proses deformasi pembentukan benda secara keseluruhan, pembentukan lembaran biasanya dilakukan dalam bidang lembaran itu sendiri oleh tegangan tarik. Gaya tekan pada bidang lembaran hendaknya dihindari karena ini akan menyebabkan terjadinya pelengkungan, pelipatan dan keriput pada lembaran tadi. Pada proses pembentukan lembaran, susut tebal hendaknya dihindarkan karena dapat terjadi penciutan dan akan kegagalan mengakibatkan kegagalan dalam proses pembuatan produk.




PROSES PEMBENTUKAN LOGAM
Secara umum proses pembentukan logam diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu 
  •  Proses pengerjaan panas ( Hot working process )
  •  Proses pengerjaan dingin ( cold working process )
Proses pengerjaan panas didefinisiskan sebagai perubahan bentuk secara plastis dari logam yang dibentuk pada saat logam tersebut menpunyai suhu diatas suhu rekristalisasi. pada proses ini tidak terjadi perubahan kenaikkan terhadap tegangan lulur ( yield stress ), kekerasan atau penurunan terhadap keuletan bahan ( ductility ). keadaan seperti ini dapat dilihat pada grafik dibawah, yang menunjukkan pengaruh temperatur terhadap sifat tarik dari baja carbon medium. 
https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgqPr1f3oEIDaFxqfjwM7LDSxRLMAWhwSrjyMxAKpZXcTjE473TNDAp_KM55xfq70YB5cbW_RA95lzcWFRNjFtoo2-NyzzVUisoigfdpKVKHmOe4DDRdYvjuuTEh7U0HZzn2lGO7Y1Pwck/s1600/images+%281%29.jpg
keuntungan yang diperoleh dari proses pengerjaan panas ini antara lain : 
1.         Energi yang diperlukan untuk menbentuk, lebih kecil dibandingkan dengan proses pengerjaan dingin
2.        menpertinggi kemanpuan untuk mengalir tampa retak
3.         Difusi yang cepat pada proses panas menbantu mengurangi ketidak homogenan kimiawi dari struktu dari coran ingot
4.         Blow hole dan porosity dapat dieliminir.
5.         butir butir yang berbentuk kolom dan kasar dari coran dapat diubah menjadi butir - butir kristal yang lebih halus.
6.         menaikkan ductility dan toughtness.
Disanping itu ada pula kerugiannya antara lain :
1.        Timbul masah karena adanya reaksi permukaan antara logam dengan atmesfer dapur.
2.        Terjadi oksidasi, sehingga mengurangi seju,lah logam ( proses pembentukan logam dilakukan di udara terbuka ).
3.        decarburization permukaan. 
4.        Toleransi yang diperlukan lebih besar dibandingkan dengan prose dingin.
5.        Secara umum struktur dan sifat logam tidak uniform pada penampang melintangnya.
6.        Perlu peralatan yang tahan terhadap panas.








 PROSES PEMBENTUKAN DINGIN
Proses pembentukan logam secara plastis dengan temperatur pengerjaan di bawah temperatur rekristalisasi. Logam pada umumnya mengalami pengerjaan dingin pada suhu ruang, meskipun perlakuan tersebut mengakibatkan kenaikan suhu. Pengerjaan dingin mengakibatkan timbulnya distorsi pada butir. Pengerjaan dingin dapat meningkatkan kekuatan, memperbaiki kemampuan permesinan, meningkatkan ketelitian dimensi, dan menghaluskan permukaan logam. Pada proses pembetukan logam dengan menggunakan pembentuka dingin tedapat keuntungan dan kerugian antara lain.
Keuntungan menggunakan proses pembentukan dingin pada pembuatan logam :
-tidak memerlukan pemanas
-hasil permukaan akhir lebih baik
-kontrol dimensi baik
-kontaminasi dapat dikurangi
-sifat strenght, fatique dan wear meningkat
Kerugian menggunakan proses pembetukan dingin pada pembuatan logam :
-gaya tekan yang dibutuhkan lebih besar
-peralatan mesin berat
-sifat ductility menurun
-permukaan logam harus bersih
-tegangan sisa yang tidak diinginkan terjadi

B. MACAM-MACAM PROSES PEMBENTUKAN DINGIN
Klasifikasi proses pengerjaan dingin dapat dibagi menjadi :
1. Squeezing ( pengecoran)
2. Shearing (pemotongan)
3. Drawing (penarikan)
4. Bending (pembengkokan)
5. H.E.R (membentuk dengan energi tinggi)
1.SQUEEZING (pengecoran)                                                                                                                                                                                                            Sebagian besar dari proses ini identik dengan pengerjaan panas. Alasan utama dalam pembentukan dingin adalah keakuratan dimensi dan peningkatan permukaan akhir.
A.SWAGING                                                                                                                                                                                                                                     Cold swaging selalu dilakukan dengan menggunakan mesin putar yang mempunyai sederetan rol-rol yang berfungsi sebagai hammer yang menggerakkan anvil berikut die ke pusat perputaran. Proses ini untuk mengurangi diameter, membentuk taper,tube.

B.RIVETING
RIVETING adalah proses pengelingan. beberapa macam proses pengelingan tergantung dari mekanisme pembentuknya.
Bila menggunakan mesin press, prosesnya hanya sekali tekan sedangkan bila menggunakan hammer, bisa beberapa kali pemukulan.

C. STAKING
Fungsinya hampir sama dengan riveting, yaitu menyambung dua buah komponen yang satu lebih menonjol melalui sebuah lubang.
Karena adanya tekanan dari punch maka timbul deformasi ke arah radial dan ini akan mengunci/mengikat dua komponen tadi.

D.COINING
Proses ini digunakan untuk membuat medali dan mata uang yang memerlukan ketelitian yang tinggi dna ukuran yang tepat.
Tekanan yang dibutuhkan dalam proses ini tinggi sekali dan tidak ada kelebihan logam yang mengalir dari die.
Pengukuran yang teliti dari volume logam sangat diperlukan untuk menghindari kerusakan dari die

E. COLD EXTRUSION (IMPACTEXTRUSION)
Dalam proses ini dapat dibagi 2 jenis tipe, yaitu : tipe forward dan tipe backward. Dimana pada masing-masing tipe ini menggunakan open die maupun closeddie.Pada mulanya cold extrusion digunakan untuk logam-logam yang kekuatannya rendah, seperti timah putih, timah hitam, seng dan aluminium sehingga menghasilkan produk, misalnya tube yang bisa dilipat : pasta gigi, obat maupun cream.
Cold extrusion memungkinkan untuk mengekstruksi logam yang bersifat brittle, seperti halnya molybdenum

F. ROLL EXTRUSION
Digunakan untuk membentuk dinding silinder yang tipis dari dinding silinder tebal denganmenggunakanrol.Prinsip : memaksakan logam mengalir keluar dari daerah antara rol dan die akibat penekanan dari rol yang berputar.

2. SHEARING
SHEARINGadalah proses pemotongan bahan tanpa pembentukan chip atau tanpa menggunakan burning atau melting.
Jika cutting blade lurus dinamakan shearing sedangkan jika cutting blade berbentuk lengkungan, bisa dinamakan blanding, piercing, notching dan trimming
Proses shearing dapat dibagi 2 kelompok besar, yaitu shear forming dan shearing
A. SHEAR FORMING
Bentuk-bentuk seperti kerucut, setengah bola sering kali dibentuk dengan shear forming atau flow turning, yaitu merupakan modifikasi dari proses spinning dimana tool formernya berputar dan bergerak maju.

B. SHEARING
Sewaktu punch turun mengenai benda kerja, logam terdeformasi plastis didalam die. Karena kelonggaran diantara punch dan die hanya 5-10% dari tebal benda kerja maka deformasi terlokalisir di daerah itu saja
1. Slitting
Proses shearing yang menggunakan rol pemotong asepanjang benda kerja dengan lebar pemotongan sama dengan jarak antar rol.
Proses slitting ini merupakan proses kontinu dan dapat melakukan operasi secara cepat dan ekonomis
2. Piercing Dan Blanking
Piercing dan blanking adalah operasi shearing dimana benatuk pisau merupakan lengkungan yang tertutup.
Perbedaan blanking dan piercing dapat ditinjau dari benda kerja dan skrapnya.
Bila hasil yang dipunch adalah benda kerja sedangkan bentuk yang tidak diinginkan tertinggal pada plat sisa adalah skrapny, ini dinamakan proses blanking.
Bila hasil yang dipunch adalah skrapnya sedangkan bentuk yang tertinggal pada plat sisa adalah benda kerja, ini dinamakan proses piercing.

SKEMATIK PERBEDAAN BLANKING & PIERCING
Piercing dan blanking biasanya dikerjakan dengan menggunakan mesin press mekanis.
Secara teoritis, punch seharusnya dapat masuk dengan tepat ke dalam die dengan kelonggaran merata hampir mendekati nol dan punch tidak perlu masuk ke dalam die.

Pada prakteknya kelonggaran ini diperlukan berkisar antara 5-12% dari ketebalan bahan, sedang yang umum dipakai sekitar 5-7% dan punch masuk sedikit ke dalam die.
Syarat-syarat piercing dan blanking :
1.Sudut benda kerja pada blanking harus merupakan radius yang tepat
2.Lebar dari slot yang dibentuk >= 1.5 tebal
3.Diameter piercing >= tebal sheet dan minimum 0.025 inch.
4. Jarak kedua lubang atau lubang dengan tepi >= tebal logam
Dalam pengertian piercing dapat dijumpai istilah seperti lancing, perforating, nibbling, dinking, dan notching.

3. DRAWING
Cold drawing merupakan proses pembentukan dingin secara plastis dari metal sepanjang sumbunya.
Proses ini dapat dibagi 5 kelompok besar
1.BAR AND TUBE DRAWING
2.WIRE DRAWING
3.STRETCH FORMING
4.DEEP DRAWING
5.FORMING WITH RUBBER
A. BAR AND TUBE DRAWING
Hasil dari bar drawing adalah pengecilan penampang melintang dan pemanjangan batang dengan konsekuensinya timbul strain.
Hardening pada umumnya proses ini dilakukan secara bertahap
Proses bar drawing ini biasanya diikuti dengan proses annealing jika reduksi penampangnya melebihi 30-50 %
Proses tube drawing digunakan untuk membuat pipa tanpa sambungan.
Bahan dasar yang digunakan berbentuk pipa sehingga kualitas pipa yang dihasilkan memiliki permukaan yang halus, berdinding tipis dan keakuratannya tinggi serta kekuatannya naik.
Mandrel dipergunakan dalam proses ini untuk diameter tube 1/2
-10

B. WIRE DRAWING
Prinsipnya sama dengan bar drawing. Hanya saja diameternya lebih kecil, dan dikerjakan secara kontinu melalui beberapa die.
Jika diperlukan kawat yang lunak, annealing dilakukan didalam dapur dengan mengontrol temperaturnya setelah proses drawing terakhir.
Pada proses penarikan kontinu, kawat ditarik melalui beberapa die dan rol penarik yang disusun seri.

C.STRETCH FORMING
Pada proses ini, die (form block) hanya dikenai tegangan kompresi, benda kerja yang diikat dengan grip dan ditarik ke arah horisontal. Die umumnya terbuat/dapat dibuat dari kayu atay plastik.
Stretch forming merupakan proses yang dikembangkan dari aerospace dalam pembuatan penampang yang lebar dari sheet dan ditarik untuk membentuk lengkungan penampang.

D. DEEP DRAWING
Proses ini ditujukan untuk membuat tangki dengan berbagai bentuk dimana kedalamannya lebih besar dibandingkan dengan ukuran diameter, dan disamping itu dikenal juga istilah shallow drawing.
Pada dasarnya proses ini ada dua, yaitu:
1. Shrink Forming
Pada proses ini terjadi kompresi melingkar selama proses dengan pengurangan diameter dan logam cenderung tipis. Karena material cukup tebal maka pada dinding produk akan berakibat terjadi kerutan.
2. Stretch Forming
Pada proses ini terjadi pengecilan benda kerja sebagi akibat tarikan melingkar yang digunakan untuk memperbesar diameter.
Guna mencegah kerutan dna ketebalan dinding yang tidak merata, aliran logam harus dikontrol. Hal ini dapat diatasi dengan memberikan ring penakan. Perhatikan gambar dibawah ini.

E.FORMING WITH RUBBER
Pada proses ini karet dipakai sebagai penekan, ditujukan untuk mengeliminir salah satu die aas atau bawah.
Proses guerin forming didasarkan pada kenyataan bahwa sifat konsisten dari karet dapat mentransfer seluruh tekanan yang diberikannya secara uniform ke segala arah.

Proses bulging didasarkan bahwa fluida atau karet dimanfaatkan untuk memindahkan tekanan yang dibutuhkan untuk mengembangkan bahan baku ke arah luar sehingga menempel pada die.

4. BENDING
Bending adalah proses deformasi secara plastik dari logam terhadap sumbu linier dengan hanya sedikit atau hampir tidak mengalami perubahan perubahan luas permukaan.
Bending menyebabkan logam pada sisi luar sumbu netral mengalami tarikan, sedangkan pada sisi lainnya mengalami tekanan.

Proses bending dapat dibagi menjadi 6 bagian :
1.ANGLE BENDING
2.ROLL BENDING
3.ROLL FORMING
4.SEAMING
5.STRAIGHTENING
6.FLANGING
A. Angle Bending
Angle bending untuk membuat lengkungan dengan sudut sampai +- 150o pada lembaran logam.
B. Roll Bending
Biasanya digunakan untuk membentuk silinder. Bentuk-bentuk lengkung atau lingkaran dari pelat logam.

C. Roll Forming
Proses ini digunakan untuk membuat bentuk-bentuk kompleks dengan bahan dasar lembaran logam . tebal bahan sebelum maupun sesudah proses pembenatukan tidak mengalami perubahan posisi roll dipasang sejajar dan prosesnya berjalan continu.

D.Seaming
Seaming adalah operasi bending yang digunakan untuk menyambung ujung lembaran logam sehingga membentuk benda kerja seperti kaleng, drum, ember,dsb.
sambungan dibentuk dengan rol-rol kecil yang disusun secara berurutan.

E. Straightening
STRAIGHTENING merupakan proses yang berlawanan dengan bending ,digunakan untuk meluruskan lembaran logam .
Pada umumnya straightening dilaksanakan sebelum benda kerja dibending.
Proses ini menggunakan rol-rol yang dipasang sejajar dengan ketinggian sumbu rol yang berbeda.

F. Flanging
Proses Flanging sama dengan seaming hanya saja ditunjukkan untuk melipat dan membentuk suatu permukaan yang lebih besar
5. HIGH ENERGY RATE FORMING
PRINSIP: Proses pembentukan logam secara plastis dengan menggunakan energy yang tinggi dalam interval yang singkat . Seringkali High Energy Rate Forming disingkat dengan Herf.
Keuntungan dari Herf:
1. Memungkinkan membuat benda kerja besar dan sulit untuk dibentuk dengan peralatan yang lebih murah daripada yang lain
2. Hampir tidak ada Spring Back
Herf dapat dilaksanakan dengan 5 metoda:
1. Underwater Explosions
2. Teknik Electrohydraulic
3. Pneumatic - Mechanical Mean
4. Internal Combustion of Gaseous Mixtures
5. Teknik Electromagnetik