MAKALAH PENGEROLAN LOGAM
Mata kuliah : Teknik Pembentukan Logam Dosen
: Duskiardi, S.T., M.T
Disusun oleh: Junofri Andra 1210017211106
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATTA PADANG 2014
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-Nya, terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis bisa menyelesaikan makalah dengan judul “Pengerolan Logam”. Tidak lupa shalawat beserta salam kita sampaikan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup yakni al-qur’an dan sunnah untuk keselamatan umat manusia di dunia ini. Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Teknik Pembentukan Logam di program studi Teknik Mesin Universitas Bung Hatta Padang. Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Duskiardi, S.T., M.T. selaku dosen mata kuliah Teknik Pembentukan Logam dan kepada semua pihak yang sudah memberikan arahan selama penulisan makalah ini. Akhirnya penulis menyadari bahwa banyak terdapat kekurangan-kekurangan dalam penulisan makalah ini. Maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca demi kesempurnaan makalah ini.
Padang, 25 Februari 2014
Penulis
i
DAFTAR ISI
Kata pengantar.................................................................................................i Daftar isi.........................................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN...............................................................................1 1.1 Latar Belakang..............................................................................1 1.2 Ruang Lingkup Materi..................................................................1 1.3 Tujuan...........................................................................................1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................2 2.1 Pengertian Proses Rolling.............................................................2 2.2 Jenis-Jenis Proses Pengerolan.......................................................3 2.3 Proses Dasar Pengerolan...............................................................5 2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Pengerolan................6 2.5 Tipe Susunan Roll...................................................................…..6 2.6 Konfigurasi Mesin Roll……………….........................................7 2.7 Variasi Pengerolan.......................................................................11 BAB III PENUTUP......................................................................................14 3.1 Kesimpulan.................................................................................14 3.2 Saran...........................................................................................14 DAFTAR PUSTAKA....................................................................................15
ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita sering menggunakan ataupun melihat hal-hal seperti mobil, jembatan, pipa, tabung gas, rel kereta api. Semua itu merupakan benda-benda yang biasa kita temui di dalam kehidupan kita. Semua benda tersebut dibentuk sesuai dengan kegunaannya masing-masing. Untuk membentuk material menjadi produk sesuai dengan kebutuhannya seperti contoh diatas, bisa dilakukan dengan beberapa proses. Diantaranya bisa dilakukan dengan proses rolling. Proses rolling banyak digunakan untuk membuat berbagai macam profil. Karena banyaknya kegunaan dari proses rolling ini, untuk itulah di dalam makalah ini saya akan mencoba menjelaskan tentang proses rolling. 1.2 Ruang Lingkup Materi Di dalam makalah ini, saya akan mencoba memberikan rincian tentang apa itu proses rolling, mulai dari pengertian tentang proses rolling, jenis-jenis proses rolling beserta keuntungan dan kekurangannya, dan aplikasi dari produk rolling tersebut. 1.3 Tujuan Mengetahui pengertian proses rolling. Mengetahui jenis-jenis proses rolling. Mengetahui keuntungan dan kekurangan proses rolling. Mengetahui contoh produk dan aplikasi dari proses rolling.
1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Proses Rolling Rolling atau pengerolan logam adalah sebuah proses untuk mengurangi ketebalan atau luas penampang dari suatu logam atau benda kerja, dengan melewatkan benda kerja pada sepasang roll yang berputar dengan arah yang berlawanan. Celah atau gap diantara dua roll yang berputar lebih kecil dari ketebalan logam yang akan masuk. Benda kerja terjepit diantara dua roll, sehingga muncul gaya gesek yang diperlukan untuk menggigit dan menarik benda kerja agar dapat melewati roll. Benda kerja yang melewati roll berputar akan mengalami tegangan tekan dan tegangan geser permukaan. Deformasi dari proses ini akan menyebabkan benda kerja bertambah panjang, sedangkan luas penampang atau ketebalannya akan berkurang. Proses rolling ini banyak digunakan pada proses pengerjaan logam, karena memberikan kemungkinan untuk memproduksi produk akhir yang berkualitas tinggi dan mudah dikontrol. Proses pengerolan ini biasanya merupakan proses pertama yang digunakan untuk mengubah material menjadi produk kasar. Material yang tebal di roll menjadi blooms, billets atau slab, atau bentuk-bentuk ini dapat dibuat langsung dari continous casting. Produk seperti bloom, billet, dan slab ini merupakan produk setengah jadi dan harus dibentuk lagi pada proses selanjutnya. Bentuk bahan dasar dan produk proses pengerolan ini dapat dibedakan sebagai berikut :
2
Bloom : mempunyai penampang melintang segiempat atau bujur sangkar dengan ketebalan lebih besar dari 6 inchi dan lebarnya ≤ 2x tebal. Bilet : biasanya lebih kecil dari bloom, penampang lintangnya berupa bujur sangkar atau lingkaran. Dibuat dengan beberapa kali forming seperti rolling atau ekstrusi. Slab : segiempat utuh dengan lebar penampang ≥ 2x tebal. Slab dapat diproses lebih lanjut menjadi plate, sheet, atau strip. Berikut ini beberapa contoh produk dari proses pengerolan.
Gambar 1. Skema aliran produk proses rolling.
2.2 Jenis – Jenis Proses Pengerolan a) Proses Pengerolan Panas (Hot Rolling) Hot rolling merupakan operasi pengerolan yang dilakukan pada temperature lebih tinggi dari temperature rekristalisasi. Biasanya bahan kerja yang 3
digunakan dalam proses pengerolan panas berupa potongan besar logam dalam bentuk slab atau bloom untuk tahap berikutnya, sehingga pada akhirnya diperoleh bentuk batang, plat, atau lembaran. Pada proses pengerolan panas ini, deformasi tidak menyebabkan terjadinya penguatan logam. Tegangan alir bahan akan semakin kecil dengan semakin tingginya temperature operasi. Energi deformasi yang dibutuhkan menjadi lebih kecil pada temperature yang lebih tinggi. Dengan demikian, maka deformasi dapat dilakukan pada benda kerja yang berukuran relative besar dengan total deformasi besar. Keuntungan dari pengerolan panas adalah : Bebas dari tegangan sisa Sifat-sifatnya lebih homogen Sedangkan beberapa kekurangan dari pengerolan panas ini yaitu : Dimensi kurang akurat Terjadi oksidasi pada permukaan rolan b) Proses Pengerolan Dingin (Cold Rolling) Cold rolling merupakan proses pengerolan yang dilakukan pada temperature dibawah temperature rekristalisasi benda kerjanya. Pengerolan dingin ini biasanya dilakukan setelah proses pengerolan panas . Proses pengerolan dingin ini menghasilkan kualitas permukaan yang lebih baik, dan kesalahan dimensional yang lebih kecil daripada hasil proses pengerolan panas. Bahan baku untuk proses pengerolan dingin ini biasanya adalah hasil dari proses pengerolan panas. Proses pengerolan dingin ini akan menyebabkan terjadinya mekanisme penguatan pada benda kerja yang diikuti dengan turunnya keuletan. Benda kerja menjadi lebih kuat, lebih keras, dan lebih rapuh. Pada proses pengerolan dingin ini, tegangan alir benda kerja menjadi semakin meningkat.
4
Pada saat benda kerja mengalami pengerolan dingin, terjadi perubahan yang mencolok pada struktur butir dan pergeseran atom-atom. Untuk pengerolan dingin diperlukan tekanan yang lebih besar daripada pengerolan panas, karena material akan mengalami deformasi plastis bila tegangan melebihi batas elastis. Karena tidak mungkin terjadi rekristalisasi selama pengerolan dingin, tidak terjadi pemulihan dari butir yang mengalami perpecahan. Keuntungan dari proses pengerolan dingin antara lain : Produknya lebih tipis daripada produk pengerolan panas Benda kerjanya menjadi lebih kuat dan lebih keras Sedangkan beberapa kekurangan dari pengerolan dingin antara lain : Membutuhkan proses pengerjaan panas setelah pengerolan, untuk menyeimbangkan lagi sifat mekanik produk 2.3 Proses Dasar Pengerolan Logam yang telah dipanaskan dilewatkan diantara dua roll yang berputar berlawanan arah, dengan celah antar rollnya kurang dari ketebalan material yang akan dimasukan. Karena roll berputar dengan kecepatan permukaanmelebihi kecepatan logam yang masuk, gesekan sepanjang kontak antar muka bereaksi memajukan logam Logam dijepit dan perpanjangan adalah kompensasi dari penurunan luas penampang lintang. Jumlah deformasi yang bisa dicapai pada sekali pengerolan tergantung pada kondisi friksi (gesek) di sepanjang permukaan. Bila terlalu banyak yang diinginkan roll tida dapat memproses material dan slip diatas permukaan. Apabila terlalu sedikit deformasi untuk sekali lewat pengerolan, maka akan mengakibatkan biaya produksi yang dibutuhkan menjadi lebih mahal.
5
2.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Proses Pengerolan Seperti halnya dengan proses pengerjaan panas yang lain, control suhu sangat mempengaruhi keberhasilan proses pengerolan. Idealnya, sebelum dilakukan proses pengerolan, benda kerja dipanaskan hingga suhu panasnya menjadi seragam. Karena temperature benda kerja sangat mempengaruhi hasil dari proses pengerolan. Apabila temperature benda kerja tidak seragam, maka deformasi yang terjadi berikutnya juga tidak seragam. Contohnya apabila material telah dipanaskan dengan waktu yang tidak memadai sehingga temperaturnya belum seragam, maka apabila dilakukan proses pengerolan, bagian luar benda kerja yang panas akan mengalir terlebih dahulu. Atau bila material telah mengalami pendinginan lebih karena proses sebelumnya, permukaan yang lebih dingin akan lebih tahan terhadap deformasi. Retak atau sobek pada permukaan yang lebih dingin mungkin terjadi karena interior yang panas dan lemah mencoba mengalir. Pemanufaktur biasanya memanfaatkan panas dari continuous cast langsung untuk proses selanjutnya. Untuk operasi yang lebih kecil misalnya ingot, slab atau bloom material dibawa ke suhu rolling yang diinginkan, biasanya dalam tungku gas atau perendaman minyak yang dipanaskan. Untuk baja karbon murni atau paduan rendah suhu perendaman sekitar 2200 oF (1200 oC). Untuk benda kerja dengan penampang yang lebih kecil, biasanya digunakan kumparan induksi untuk memanaskan material yang akan di roll. Proses pengerolan panas biasanya dihentikan bila suhu jatuh sekitar 100-200 oF (50-100 oC) diatas temperatur rekristalisasi. Suhu finishing sebesar itu menjamin prodk dengan ukuran butir bagus, seragam dan tidak ada kemungkinan strain hardening 2.5 Tipe Susunan Roll a) Tipe Jepit Mesin roll tipe jepit mempunyai susunan roll yang menyerupai huruf L, dimana pada mesin roll ini terdiri dari 3 buah roll yang panjang. Dua roll 6
berfungsi menjepit bahan plat yang akan diroll, kedua roll ini berputar berlawanan arah. Roll utama merupakan roll penggerak dimana gerakan putar yang dihasilkan roll dapat diperoleh dari putaran tuas ataupun motor listrik. b) Tipe Piramid Mesin roll tipe piramide mempunyai susunan roll membentuk pyramid atau segitiga. Jumlah roll yang digunakan pada mesin roll tipe pyramid ini berjumlah 3 buah. Dua buah roll bagian bawah berfungsi menahan plat yang akan di roll, sedangkan roll bagian atas berfungsi menekan plat sampai plat mengalami perubahan bentuk menjadi melengkung. Kelengkungan akibat penurunan roll diatas ini selanjutnya diteruskan ke bagian sisi plat yang lain mengikuti putaran ketiga roll tersebut. c) Tipe Kombinasi Jepit dan Piramid Mesin roll kombinasi jepit dan pyramid ini terdiri dari 4 buah roll. Dua buah roll yang berada di tengah berfungsi menjepit plat dan sekaligus mendorong plat ke arah roll penekan. Roll penekan dan pengarah pada bagian depan dan belakang masing-masing dapat diatur sesuai dengan ketinggian kedudukan roll. Roll penggerak utama berada dibagian bawah. Roll ini tidak dapat diatur, atau tetap pada posisinya. 2.6 Konfigurasi Mesin Roll a) Mesin roll dua tingkat (two-high roll mill) Mesin roll ini mempunyai diameter sekitar 0,6-1,4 meter. Roll ini dapat bekerja bolak-balik (reversing) ataupun searah (nonreversing). Roll yang searah selalu berputar pada arah yang sama, dan benda kerja selalu dimasukkan dari sisi yang sama. Roll yang bekerja bolak-balik, arah putaran roll dapat dibalik sehingga benda kerja bisa dimasukkan dari sisi yang lain. Keuntungan mesin roll dua tingkat antara lain : Dapat mereduksi luas penampang dalam berbagai ukuran.
7
Dapat diatur kemampuannya sesuai dengan ukuran batangan dan laju reduksi. Sedangkan beberapa kelemahan dari mesin roll dua tingkat antara lain : Ukuran panjang batangan terbatas. Pada setiap pembalikan siklus pembalikan gaya, kelembaman harus diatasi.
Gambar 2. Mesin roll dua tingkat
b) Mesin roll tiga tingkat (three-high roll mill)
Gambar 3. Mesin roll tiga tingkat
8
Keuntungan mesin roll dua tingkat antara lain : Tidak diperlukan pembalikan arah putaran roll, sehingga tidak ada gaya kelembaman yang harus diatasi. Biaya lebih murah, dan mempunyai keluasan yang lebih tinggi dari pada mesin roll bolak-balik. Sedangkan kekurangan dari mesin roll tiga tingkat ini antara lain : Diperlukan adanya mekanisme elevasi. Terdapat sedikit kesulitan dalam mengatasi kecepatan roll. c) Mesin roll empat tingkat (four-high roll mill) Mesin ini menggunakan dua roll dengan diameter lebih kecil yang langsung bersentuhan dengan benda kerja dan dua roll pendukung untuk menahan roll yang berdiameter lebih kecil. Biasa digunakan untuk lembaran yang lebih besar.
Gambar 4. Mesin roll empat tingkat
9
d) Mesin roll kluster (Cluster roll mill) Mesin ini menggunakan empat roll pendukung dengan dua roll yang berhubungan langsung dengan benda kerja, dimana diameternya lebih kecil dibandingkan dengan mesin roll empat tingkat. Penggunaan mesin roll cluster ini sama dengan mesin roll empat tingkat.
Gambar 5. Mesin roll cluster
e) Mesin roll tandem (tandem roll mill) Mesin ini menggunakan beberapa pasang roll, sehingga dapat dioperasikan secara kontiniu sampai mencapai ketebalan produk yang diinginkan.
10
Gambar 6. Mesin roll tandem
2.7 Variasi Pengerolan a) Shape Rolling Shape rolling atau dikenal juga dengan profile rolling merupakan proses pembentukan material dimana benda kerja dilewatkan pada roll untuk mendapatkan bentuk profil tetap yang diinginkan. Produk dari shape rolling bisa berupa profil I, profil H, profil T, profil U, rel kereta api.
Gambar 8. Shape rolling 11
b) Roll Forging Roll forging merupakan sebuah proses dimana sebuah benda kerja berupa lingkaran ataupun plat dikurangi ketebalannya sehingga panjangnya bertambah. Roll forging menggunakan 2 buah roll silinder ataupun roll semisilinder yang setiap rollnya mempunyai satu atau lebih alur bentuknya.
Gambar 9. Roll forging
c) Skew Rolling Skew rolling adalah sebuah proses pembentukan logam yang menggunakan dua buah roll yg berputar berlawanan yang di desain khusus dan berputar terus menerus. Skew rolling ini digunakan untuk membuat bola logam dari benda kerja.
Gambar 10. Skew rolling
d) Thread rolling 12
Thread rolling merupakan salah satu proses yang digunakan untuk pembuatan ulir.
Gambar 11. Thread rolling
e) Ring rolling Pada proses pengerolan cincin, satu roll ditempatkan melalui lubang dari cincin yang tebal dan roll kedua menekan dari luar. Sejalan dengan penjepitan roll dan berputar, ketebalan dinding cincin direduksi dan diameter ring bertambah besar. Roll yang dibentuk dapat dipakai untuk memproduksi berbagai profil penampang yang berbeda. Hasilnya cincin tanpa sambungan untuk roket, turbin, pesawat terbang, jalur perpipaan, dan ketel tekanan.
Gambar 12. Ring rolling
BAB III 13
PENUTUP
3.1 Kesimpulan Rolling atau pengerolan logam adalah sebuah proses untuk mengurangi ketebalan atau luas penampang dari suatu logam atau benda kerja, dengan melewatkan benda kerja pada sepasang roll yang berputar dengan arah yang berlawanan. Proses rolling bisa dibedakan menjadi 2 jenis yaitu Hot rolling dan Cold rolling. Faktor yang mempengaruhi proses rolling adalah temperature benda kerja. Untuk mendapatkan hasil pengrolan yang baik, benda kerja haruslah mempunyai temperature yang seragam.
3.2 Saran Dari uraian yg telah kami sampaikan, bisa kita lihat banyak sekali jenis dan kegunaan dari proses pengerolan ini yang bisa kita temui di dalam kehidupan kita. Oleh karena itu, tidak ada salahnya kalau kita mempelajari lebih dalam lagi tentang proses pengerolan ini, disamping menambah ilmu pengetahuan kita, semoga juga akan bermanfaat di dalam kehidupan kita.
DAFTAR PUSTAKA 14
http://id.wikipedia.org/wiki/ http://blogriyani.blogspot.com/2012/07/rolling-mill-machine-a.html Dieter, E., George. 1988. Metalurgi Mekanik. Jakarta. Erlangga Halmos, T., George. 2006. Roll Forming Handbook. New York. Taylor & Francis Group Affiz, Fuad. September 2012. Pengaruh Pengerolan Pra Pemanasan Dibawah Temperatur Rekristalisasi dan Tingkat Deformasi Terhadap Kekerasan dan Kekuatan Tarik Serta Struktur Mikro Baja Karbon Sedang Untuk Mata Pisau Permanen Sawit. Jurnal e-Dinamis. Volume II, No. 2.
15
xvi
ii
