Hot and Cold Rolling

HOT AND COLD ROLLING

ROLLING •  Adalah proses reduksi ketebalan atau proses reduksi luasan penampang dari sebuah benda kerja dengan menggunakan gaya kompresif dari sepasang roll silindris • Proses rolling bisa dilakukan pada temperatur  tinggi (hot rolling) dan temperatur kamar (cold rolling)

• Produk rolling • pelat (tebal minimum 6 mm) yang banyak digunakan pada konstruksi, body kapal, storage system • Sheets (tebal maks 6 mm) untuk kemudian diforming menjadi body mobil, kontainer, casing

Flat Rolling • Pada flat rolling, pelat tebal h o masuk ke sela roll dan direduksi ketebalannya menjadi h f . • Surface speed roll = V r  • Strip velocity awal = V 0 • Velocity akhir = V f  dimana Vf  > V0 karena faktor  compressible flow

• Panjang kontak adalah sepanjang L • Diantara garis kontak L, ada suatu point yang disebut no-slip point, yaitu suatu kondisi dimana Vr  = V strip • Tebal akhir strip setelah keluar dari roll dapat diestimasikan dengan persamaan berikut:

ho  – hf  disebut dengan draft m

adalah koefisien gesek

R adalah radius roll • Makin besar koefisien gesek dan radius roll, makin besar draft yang bisa dihasilkan

Roll Bending

• Gaya roll yang bekerja dapat menyebabkan defleksi sepanjang roll karena ada gaya lawan dari benda kerja • Karena defleksi ini, maka roll dapat rusak secara permanen dan juga produk menjadi cacat

mengurangi/ mencegah • Untuk beberapa solusi dapat diambil

defleksi,

 – Mengurangi gesekan antara roll dengan benda kerja  – Menggunakan diameter mengurangi area kontak

roll

yang

kecil

untuk

 – Mengambil “small reduction per pass”  – Rolling pada temperatur tinggi untuk melunakkan benda kerja  – Memberikan tarikan longitudinal kepada benda kerja agar segera “keluar” dari roll  – Tidak mereduksi bahan dengan draft yang besar 

Spreading

•  Adalah melebarnya width of workpiece sebagai kompensasi berkurangnya ketebalan • Efek ini akan menimbulkan kekurangrapian hasil akhir  • Untuk menguranginya bisa dipasang vertical roll untuk menjaga pelebaran benda kerja

Hot Rolling

• Proses rolling mengubah struktur baja yang semula “cast structure” menjadi wrought structure. • Efeknya : Butiran lebih halus, keuletan meningkat

• Hot rolling adalah proses rolling yang dilakukan pada temperatur tinggi • Temperatur proses hot rolling: 450 oC (aluminum) s/d 1250oC (untuk baja) • Secara spesifik, temperatur hot roll untuk baja berkisar 600  – 700oC • Bahan baku proses roll disebut slab dan sebelum di hot roll, dilakukan proses pickling atau sand blast atau grinding untuk menghilangkan scale

Cold Rolling rolling yang • Proses temperatur kamar 

berlangsung

pada

• Permukaan hasil cold roll lebih bersih dibanding hot roll karena kemungkinan oksidasi lebih kecil. • Lebih tangguh dan keras karena proses strain hardening • Struktur mikro akhir pipih karena compressive force

• Wavy Edges • Disebabkan oleh bending dari roll (defleksi) • Density bagian tepi benda kerja lebih kecil dibanding bagian center  •  Akibatnya bagian tepi akan terpengaruh kontraksi bagian tengah dan mengalami deformasi

• Crack • Rendahnya keuletan benda kerja • Besarnya reduksi ketebalan dalam sekali pass • Buruknya proses finishing bagian tepi • Cacat jenis ini terdiri dari zipper crack dan edge crack

• Alligatoring • Disebabkan ketidaksamaan struktur bahan •  Adanya defect pada bahan baku • Posisi roll yang tidak align

Karakteristik Hasil Rolling • Tegangan Sisa. Karena deformasi yang tidak merata pada bahan pelat, terjadi tegangan sisa, terutama pada cold rolled product • Dimesional Tolerances. Adanya perbedaan ukuran setting dengan ukuran akhir (sebenarnya) membuat perencanaan produksi harus memberikan toleransi ukuran. Ukuran setting < ukuran akhir  • Pelat hot roll lebih besar toleransinya karena ada faktor  penyusutan saat pendinginan • Besarnya toleransi antara 0,1 s/d 0,35 mm

Karakteristik Hasil Rolling • Kekasaran Permukaan. Ditunjukkan pada tabel di bawah ini. Cold roll menghasilkan permukaan yang lebih halus karena tidak banyak deformasi permukaan (kecuali pengurangan ketebalan itu sendiri) dan resiko oksidasi lebih kecil dibanding hot roll

Beberapa Proses Roll Lain • Shape Rolling •  Adalah proses rolling sekaligus forming untuk membuat baja profil (profil H, L, I, T) • Prosesnya berlangsung pada temperatur tinggi dan perubahan profilnya bertingkat

• Roll Forging (cross rolling) •  Adalah proses pembentukan bahan pada roll yang berprofil (mempunyai groove) sehingga produk akhirnya akan mempunyai profile sesuai cetakannya • Contoh aplikasinya adalah tapered shaft, leaf spring

• Skew Rolling • Kawat berdiameter dimasukkan kedalam sepasang roll yang berprofil dan berputar. Kawat ini kemudian dibentuk sesuai profil menjadi produk berbentuk bola •  Atau jenis lain adalah proses compression batang silindris yang cetakannya berbentuk setengah bola, sehingga hasil compressionnya menjadi bentuk bola • Banyak digunakan pada pembuatan ball untuk bearing

• Ring Rolling. Proses pembuatan ring yang berdiameter  besar namun thickness kecil • Ring dijepit pada dua buah roll (satu penggerak, satu idle) kemudian main roll meng-compress permukaan ring agar tebalnya berkurang • Kompensasinya diameter akan membesar (constant volume)

• Thread Rolling • Pembuatan thread (ulir) dengan cara meletakkan poros pada dies yang mempunyai permukaan berprofil. Selanjutnya dies akan memberikan gaya compressive sehingga permukaan poros membentuk profil berupa thread

• Thread hasil rolling lebih tangguh dibanding hasil machining karena butiran struktur mikronya tetap utuh (pada machining terpotong oleh cutting tool)