PROSES DEFORMASI
Dasar-dasar Pembentukan Logam
Tujuan juan utam utamaa prose rosess manufacturing adalah adalah membua membuatt kompon komponen en dengan dengan mempergunakan material tertentu yang memenuhi persyaratan bentuk dan ukuran serta struktur yang mampu melayani kondisi lingkungan tertentu. Meli Meliha hat, t, fakto faktorr-fa fakt ktor or di atas atas maka maka fakto faktorr membu membuat at suat suatu u bent bentuk uk terte tertent ntu u merupakan faktor utama. Ada beberapa metoda atau membuat geometri (betuk dan ukuran) dari suatu bahan yang dikelompokan menjadi empat kelompok dasar proses pembuatan (manufacturing processes) Yaitu: itu: eng enge! e!or oran an (Casting), (Casting), emesin emesinan an (Machining), (Machining), roses konsolidasi dari beberapa bahan menjadi satu (Consolidating , misal misalka kan n : Powder Metallurgy, Metallurgy, Mechanical fastener , Bonding , Welding dsb) dsb) dan proses deformasi. ros roses es peme pemesin sinan an atau atau lebi lebih h spesi spesifi fik k lagi lagi mater materia iall removal removal process process (proses pembuangan material), memberikan ketelitian keteliti an yang sangat tinggi dan fleksibilitas (keuletan) yang besar. roses konsolidasi mampu membentuk benda yang kompleks dari komponenkomponen yang sederhana dan merupakan proses yang s angat umum dipakai. roses deformasi memanfaatkan memanfaatkan sifat beberapa material material yaitu kemampuannya kemampuannya mengalir mengalir se!ara plastis pada keadaan keadaan padat tanpa merusak sifat-sifatnya. sifat-sifatnya. "engan "engan manggerakan material se!ara sederhana ke bentuk yang di inginkan, maka sedikit atau bahkan tidak ada material yang terbuang sia-sia. "ari "ari proses proses penge! penge!oran oran,, strand strandaa dan slabs slabs diredu direduksi ksi ukura ukuranny nnyaa dan diubah diubah kedalam bentuk-bentuk dasar seperti plates, sheets dan rod. #entuk-bentuk dasar ini kemudian mengalami proses deformasi lebih lanjut sehingga diperoleh ka$at (wire) (wire) dan myriad (berjenis-jenis) produk akhir yang dihasilkan melalui tempa (forging), (forging), ekstrusi, sheet ekstrusi, sheet metal forming dan dan sebagainya.
"eformasi yang diberikan dapat berupa aliran !urah (bulk flow) dalam % dimensi. &eser sederhana , tekuk sederhana dan gabungan ataupun kombinasi dari beberapa jenis proses tersebut. Tegangan yang diperlukan untuk mendapatkan deformasi tersebut dapat berupa tarikan (tension), tekan (compression), geseran (shear) atau kombinasi dari beberapa jenis tegangan tersebut. Pengertian deformasi elastis dan deformasi plastis
'e!ara makroskopis, deformasi dapat dilihat sebagai perubahan bentuk dan ukuran. erubahan bentuk yang terjadi dapat di bedakan atas deformasi elastis dan deformasi plastis. Meskipun hakekat proses pembentukan logam adalah mengusahkan deformasi plastis yang terkontrol, namun dalam berbagai hal pengaruh deformasi elastis !ukup besar sehingga tidak dapat diabaikan begitu saja. ntuk itu perlu dibahas lebih dahulu pengertian deformasi elastis dan deformasi plastis. erubahan bentuk dapat dipisahkan menjadi dua, yaitu deformasi elastis dan defomasi plastis. "eformasi elastis adalah perubahan bentuk yang terjadi bila ada gaya yang berkerja, serta akan hilang bila beban ditiadakan. "engan kata lain bila beban ditiadakan, maka benda akan kembali kebentuk dan ukuran semula. "i lain pihak, defomasi plastis adalah perubahan bentuk yang permanent, meskipun bebannya di hilangkan. 'e!ara diagramatis menunjukan pengertian deformasi elastis dan deformasi plastis pada suatu diagram tegangan-regangan. #ila suatu material dibebani sampai daerah plastis, maka perubahan betuk yang saat itu terjadi adalah gabungan antara deformasi elastis dengan deformasi plastis (penjumlahan ini sering juga disedut deformasi total). #ila beban-beban ditiadakan, maka deformasi elastis akan hilang pula, sehinga perubahaan bentuk yang ada hanyalah deformasi plastis saja.
Klasifikasi berdasarkan temperatur pengeraan
engaruh temperatur terhadap proses-proses pembentukan adalah hal mengubah sifat-sifat dan prilaku material. 'e!ara umum kenaikan temperatur akan mengakibatkan turunnya kekuatan material, naiknya keuletan dan turunnya laju pengerasan
regangan
yang
mana
perubahannya
tersebut
mengakibatkan
kemudahan material untuk deformasi. #erdasarkan temperatur material pada saat deformasi ini, proses pembentuka logam dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar, yaitu: . engerjaan panas (Hot working) *. engerjaan dingin (Cold working) ada a$alnya batasan kedua kelompok tersebut hanyalah didasarkan atas ada atau tidaknya proses pemanasan benda kerja. +amun bila ditinjau dari segi metalurgis, hal ini tidak sepenuhnya benar. #atasan yang berlaku lebih umum adalah yang didasarkan pada te mperatur rekristalisasi logam yang diproses. al ini memang berkaitan dengan ada atau tidaknya proses pelunakan selama proses berlangsung.
igure !ontoh gambar proses deformasi
Proses pengeraan panas
engerjaan panas adalah proses pembentukan logam yang mana proses deformasinya dilakukan diba$ah kondisi temperatur dan laju regangan dimana proses rekritalisasi dan deformasi terjadi bersamaan. roses pengerjaan panas dapat didefinisikan sebagai proses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperatur rekristalisasi logam yang diproses. (agar lebih singkat daerah tamperatur diatas temperatur rekristalisasi untuk selanjutnya disebut sebagai daerah temperatur tinggi). "alam proses deformasi pada temperatur tinggi terjadi periti$a pelunakan yang terus menerus, khususnya akibat terjadinya rekristalisasi. Akibat yang konkret ialah bah$a logam bersifat lunak pada temperatur tinggi. enyataan inilah yang memba$a keuntungan-keuntungan pada proses pengerjaan panas. Yaitu bah$a deformasi yang diberikan kepada benda kerja dapat relati/e besar. al ini disebabkan karena sifat lunak dan sifat ulet, sehingga gaya pembentukan yang dibutuhkan relati/e ke!il, s erta benda kerja mampu menerima perubahaan bentuk yang besar tanpa retak. arena itulah keuntungan proses pengerjaan panas biasanya digunakan pada proses-proses pembentukan primer yang dapat memberikan deformasi yang besar, misalnya: proses pengerolan panas, tempa dan ekstrusi. Akibatnya adalah kur/a tegangan 0 regangan sebenarnya se!ara garis besar berupa garis mendatar pada regangan diatas titik luluh. al ini merupakan perbadaan yang jelas apabila perbandingan dengan kur/a tegangan 0 regangan sebenarnya yang naik keatas pada deformasi diba$ah temperatur rekristalisasi. "engan demikian proses pengerjaan panas se!ara drastis mampu mengubah bentuk material tanpa akan timbulnya retak pembentukan yang berlebihan. "isamping itu, temperatur tinggi mema!u proses difusi sehingga hal ini dapat menghilangkan ketidak homogenan kimia$i, pori-pori karena efek pengelasan dapat tertutup atau ukurannya berkurang selama derformasi berlangsung serta struktur metalurgi dapat diubah sehingga diperoleh sifat-sifat akhir yang lebih baik. "ilihat dari segi negatif, temperatur tinggi dapat
mengakibatkan reaksi yang tidak dikehendaki antara benda kerja dengan lingkungannya. Toleransi menjadi rendah sebagai akibat adanya penyusutan 1pemuaian thermal ataupun akibat pendinginan yang tidak seragam. 'e!ara metalurgis dapat terjadi sehingga ukuran butir produk akan ber/ariasi tergantung pada basar reduksi yang alami, temperatur deformasi yang terakhir, setelah doformasi dan faktor-faktor lainnya. eberhasilan dan kegagalan proses pengerjaan panas sering sangat tergantung pada keberhasilan mengatur kondisi termal, karena hampir 234 energi yang diberikan kepada benda kerja akan diubah menjadi panas maka temperatur benda kerja akan naik jika deformasi berlangsung sangat !epat. Meskipun demikian, pada umumnya pemanasan benda kerja dipanaskan pada temperature yang lebih rendah. anas banda kerja hilang melalui permukaan-permukaannya dan panas paling
besar
melalui
permukaan
yang
bersentuhan
dengan
dies yang
bertemperatur lebih rendah begitu permukaan benda kerja menjadi dingin ketidak seragaman temperatur akan terjadi. Adanya aliran benda kerja yang panas dan lunak pada bagian dalam akan mengakibatkan retakan pada permukaan benda kerja yang dinging dan getas. 5leh kerena itu temperatur benda kerja perlu dijaga agar kesseragam mungkin. &una mendapatkan toleransi produk yang lebih baik maka temperatur dies dinaikan dan $aktu kontak yang lebih lama (ke!epatan deformasi yang lebih rendah). +amun dengan !ara seperti ini juga akan semakin memperpendek umur dies. ada saat memproses forming produk yamg bentuknya rumit, seperti pada hot forging , bagian tipis akan mendingin lebih !epat dari pada bagian yang tebal sehingga hal ini akan semakin memperumit perilaku aliran benda kerja. 6ebih jauh lagi ketidak seragaman pendinginan benda karja akan menimbulkan tegangan sisa pada produk akhir hasil proses hot working
Proses pengeraan dingin
roses pengrjaan dingin didefinisikan sebagai proses pambantukan yang dilakukan pada daerah temperatur diba$ah temperatur rekristalisasi. "alam praktek memang pada umumnya pangerjaan dingin dilakukan pada temperatur kamar, atau dengan lain perkataan tanpa pemanasan benda kerja. Agar lebih singkat, untuk selanjutnya daerah temperatur diba$ah temperature rekristalisasi disebut saja sebagai daerah temperatur rendah. ada kondisi ini pada logam yang diderformasi terjadi peristi$a pengrasan regangan. 6ogam akan bersifat makin keras dan makin kuat tetapi makin getas bila mengalami deformasi. al ini menyebabkan relatif ke!il deformasi yang dapat diberikan pada proses pengerjaan dingin. #ila dipaksakan adanya suatu perubahan bentuk yang besar, maka benda kerja akan retak akibat sifat getasnya. Meskipun demikian, proses pengerjaan dingin tetap menempati kedudukan yang khas, dalam rangkaian proses pengerjaan. 6angakah deformasi yang a$al biasanya adalah pada temperature tinggi, misalnya proses pengerolan panas. #il let ataupun slab di rol panas menjadi bentuk yang lebih tipis, misalnya pelat. ada tahapan tersebut deformasi yang dapat diberikan adalah relatif besar. +amun proses pengerolan panas ini tidak dapat dilanjukan pada pelat yang relati/e lebih tipis. Memang mungkin saja suatu gulungan pelat dipanaskan terlebih dahulu pada tungku sampai temperaturnya mele$ati temperatur rekristalisasi. Akan tetapi bila pelat tersebut dirol, maka temperaturnya akan !epat turun sampai diba$ah temperatur rekristalisasi. al ini disebabkan oleh besarnya panas yang berpindah dari pelat ke sekitarnya. elat yang tipis akan lebih !epat mengalami penurunan temperatur dari pada pelat yang tebal. "ari uraian tersebut jelaslah beh$a proses deformasi yang dapat dilakukan pada benda kerja yang luas permukaan spesifiknya besar hanyalah proses pengerjaan dingin. #eberapa !ontohnya adalah proses pembuatan pelat tipis dengan pengerolan dingin, proses pembuatan ka$at dengan proses panarikan (wire drawing), serta seluruh proses pembentukan terhadap pelat (sheet metal forming).
eunggulan proses pengerjaan dingin adalah kondisi permukaan benda kerja yang lebih baik dari pada yang diproses dengan pengerjaan panas. al ini disebabkan oleh tidak adanya proses pemanasan yang dapat menimbulkan kerak pada permukaan. eunggulan lainya ialah kekerasa dan kekuatan logam sebagai akibat pengerjaan dingin. +amun hal ini diikuti pula oleh suatu kerugian, yaitu makin getasnya logam yang dideformasi dingin. 'ifat-sifat logam dapat diubah dengan proses perlakuan panas (heat treatment). erubahan sifat menjadi keras dan getas akibat deformasi dapat dilunakan dan diuletkan kembali dengan proses anil (annealing) "itinjau dari segi proses pembuatan (manufacturing), proses pengerjaan dingin mempunyai sejumlah kelebihan yang jelas sehingga bebagai 7enis proses pengerjaan dingin menjadi sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Apabila dibandingkan dengan proses pengerjaan panas maka proses pengerjaan dingin mempunyai beberapa keuntungan, yaitu: . Tidak perlu pemanasan *. ermukaan akhir lebih baik %. engaturan dimensi lebih bisa terkendali, sehingga $alaupun ada sangat sedikit sekali proses pemesinan lanjut 8. roduk yang dihasilkan mempunyai reproducibility (mammpu diproduksi kembali dengan kualitas yang sama) interchangeability (mampu tukar) yang lebih baik 9. ekuatan, kekuatan lelah ( fatigue strength) dan ketahanan ausnya lebih baik . 'ifat-sifat terarah (directional properties) dapat dimun!ulkan ;. Masalah kotaminasi dapat dikurangi
Adapun kerugianya adalah . "iperlukan gaya yang besar untuk melakukan deformasi *. erlu peralatan yang berat dan berdaya besar %. roduk menjadi kurang ulet 8. logam harus bersih dan bebas kerak 9. Terjadi pengeras regangan ( strain hardening ) sehingga perlu poses pelunakan (annealing ) antara proses bila digunakan proses deformasi .
roses pengerjaan hangat merupakan proses pembentukan logam dimana temperatur deformasinya terletak diantara temparatur proses pengerjaan panas dan
pengerjaan dingin. Apabila dibandingkan dengan proses pengerjaan dingin, proses pengerjaan hangat mena$arkan beberapa keuntungan, yaitu turunya gaya pada perkakas dan peralatan, menaikan keuletan material serta dapat menurunkan jumlah proses pelunakan (annealing) karena turunnya efek pengerasan regangan. roses pengerjaan hangat memperluas kemungkinan penggunaan proses forming untuk bebagai jenis material dan berbagai bentuk dan ukuran. Apabila dibandingkan dengan proses pengerjaan panas, maka pengerjaan hangat melakukan sedikit lebih energi (enargi untuk pelumasan benda kerja), metalurgi pembentukan kerak (scaling) dan dekarburisasi, memberikan ketelitian, pengaturan deminsi dan surface finish yang lebih baik. mur pahat menjadi lebih panjang, meskipun gaya pembentukan *9>34 lebih besar, kejutan thermal dan fatigue termal yang lebih ke!il. Meskipun demikian pengerjaan hangat masih merupakan bidang yang sedang dan terus berkambang, meskipun ada beberapa kendala yang menghambat pertumbuhannya, kendala-kendala tersebut antara lain adalah perilaku material belum ter karakteristik dengan baik pada kondisi temperatur pengerjaan hangat, pelumasan belum sepenuhnya dikembangkan untuk kondisi temperatur dan tekanan operasi $orking dan teknologi peran!angan dies untuk pengerjaan hangat belum begitu mapan. +amun demikian dorongan akan perlunya penghematan energi dan keuntungan-keuntungan lain yang dita$arkan oleh proses ini sangat mendorong pengembangan lebih lanjut
