METAL FORMING

2 Metal forming termasuk dalam sebuah kelompok besar pada proses manufaktur dimana deformasi yang mudah dibentuk digunakan untuk merubah bentuk benda kerja dari logam Hasil dari deformasi berasal dari sebuah alat bernama die dalam metal forming yang menerapkan tegangan yang melebihi kekuatan yield dari metal Atau Mengubah bentuk suatu logam menggunakan gaya yang melebihi kekuatan yield, sehingga logam tersebut terdeformasi plastis Bentuk hasil deformasi tersebut bergantung pada geometri die

KLASIFIKASI METAL FORMING 3

4 BULK DEFORMATION Mengubah bentuk suatu Logam menggunakan gaya yang melebihi kekuatan yield, sehingga logam tersebut terdeformasi Hasil/Bentuk deformasi bergantung pada die yang digunakan Gaya/Tenaga yang digunakan Tekan Tarik Tekuk

5 BULK DEFORMATION Basic bulk deformation processes: (a) rolling, (b) forging, (c) extrusion, and (d) drawing. Relative motion in the operations is indicated by v; forces are indicated by F.

6 BULK DEFORMATION Rolling: Ini adalah proses deformasi tekan di mana ketebalan slab atau plate dikurangi dengan dua alat silinder berlawanan yang disebut rolls. Gulungan berputar sehingga menarik benda kerja ke dalam celah di antara mereka dan meremasnya Forging: benda kerja ditekan diantara dua dies berlawanan, sehingga bentuk die diberikan pada benda kerja. Extrusion: proses penekanan dimana benda kerja dipaksa masuk melalui die opening Drawing: proses ini mengurangi diameter dari kawat dengan menariknya melalui die opening

7 TEMPERATUR DALAM METAL FORMING Cold Working (cold forming) Warm Working Hot working

8 TEMPERATUR DALAM METAL FORMING Cold working Yaitu pembentukan metal pada suhu ruangan atau diatasnya sedikit. Akurasinya lebih baik dari hot working Permukan yang lebih bagus Kekuatan dan kekerasannya lebih baik Tidak diperlukan pemanasan Membutuhkan tenaga dan daya yang besar Harus memperhatikan bahwa tidak ada kotoran yang menempel

9 TEMPERATUR DALAM METAL FORMING Warm working Warm working adalah proses metal forming yang dilakukan pada suhu diatas ruangan tapi berada di bawah suhu rekristalisasi Garis pembagi antara cold working dengan warm working biasanya berada pada 0.3 melting point suatu logam Lebih rendah gaya dan tenaganya Dapat membuat bentuk geometris yang rumit

10 TEMPERATUR DALAM METAL FORMING Hot working Merupakan proses deformasi pada suhu di atas suhu rekristalisasi Biasanya di atas 0,5 melting point (antara 0,5-0,75 melting point) Tenaga dan dayanya lebih rendah Akurasi dimensinya rendah Membutuhkan panas yang tinggi Hasil permukaan kurang baik Umur peralatan lebih rendah

ROLLING

Ketebalan benda kerja berkurang dengan gaya tekan yang diberikan oleh dua rol secara berlawanan Mesin rolling Sering disebut rolling mills Ukuran mesin sangat besar (massive) Harga mesin mahal, sehingga cocok untuk proses produksi masal (jumlah banyak dan produk standar) Hot rolling Proses rolling dilakukan pada temperatur tinggi Keuntungan: bebas dari residual stress Kerugian Toleransi rendah Karakteristik permukaan: oxide scale Cold rolling Mengurangi ketebalan lebih lanjut dari hot rolling Menguatkan logam, meningkatkan toleransi dan bebas oxide scale

ROLLING Proses pengerolan Bloom: memiliki penampang kotak dengan dimensi > 150 x 150mm Billet: dirol dari bloom dan memiliki penampang kotak dengan panjang sisi > 40mm Slab: dirol dari ingot atau bloom, memiliki penampang empat persegi panjang dengan dimensi lebar > 250mm dan ketebalan > 40mm

ROLLING

ROLLING MILLS

THREAD ROLLING Cold rolling Kecepatan produksi: 8 unit/detik Keuntungan: material terbuang sedikit, ulir lebih kuat, permukaan ulir lebih rata dan tahan terhadap kelelahan (fatique)

RING ROLLING Hot rolling untuk ring berdiameter besar Cold rolling untuk ring berdiameter kecil Contoh produk: roda kereta api, ring pipa dll.

ROLL PIERCING Hot rolling Untuk membentuk pipa berdinding tebal Sering disebut: rotary tube piercing atau proses Mannesmann

FORGING Proses deformasi dengan memberikan tekanan secara tiba-tiba atau bertahap pada material menggunakan dua dies Untuk membuat komponen otomotif, aerospace dll, dengan kekuatan yang tinggi Contoh: crank shaft, gear, komponen turbin dll. Gaya tekan Tiba-tiba: menggunakan mesin forging hammer Bertahap: menggunakan mesin forging press

FORGING (a) open-die forging: die rata, aliran material tidak terkendali (b) impression-die forging: die memilliki bentuk, aliran material terarah + flash (c) flashless forging: die tertutup, aliran material terarah - flash

OPEN DIE FORGING

HEIGHT REDUCTION

OPERASI OPEN DIE FORGING (a) fullering: mengurangi luas penampang dan meratakan logam, bentuk die convex (b) edging: mirip fullering, bentuk die concave (c) cogging: mengurangi luas penampang hingga ukuran yang dikendaki

OPERASI IMPRESSION DIE-FORGING Membutuhkan proses permesinan lagi (precision finishing)

OPERASI FLASHLESS FORGING Volume benda kerja harus sama dengan ruang pada die cavity (very close tolerance) Jika terlalu besar, dapat menyebabkan kerusakan pada die Jika terlalu kecil, cavity tidak akan terisi

UPSET FORGING Upsetting (also called upset forging) is a deformation operation in which a cylindrical workpart is increased in diameter and reduced in length. widely used in the fastener industry to form heads on nails, bolts, and similar hardware products.

UPSET FORGING AND HEADING

SWAGING AND RADIAL FORGING Swaging and radial forging are forging processes used to reduce the diameter of a tube or solid rod. Swaging is often performed on the end of a workpiece to create a tapered section. In radial forging, the workpiece rotates

PARTS MADE BY SWAGING

TRIMMING Trimming is an operation used to remove flash on the workpart in impression-die forging Trimming is usually done while the work is still hot In cases where the work might be damaged by the cutting process, trimming may be done by alternative methods, such as grinding or sawing.

EXTRUSSION Proses pembentukan dengan mendorong material untuk mengalir melalui die terbuka. Advantages Produk dengan berbagai bentuk penampang dapat dibuat Struktur granular dan kekuatan material baik Toleransi produk baik Material scrap sedikit Shape factor: = perimeter/weight or =perimeter/cross-sectional area

EXTRUSSION Hot extrusion Material: aluminum, copper, magnesion, zinc, tin Gaya yang diperlukan berkurang, kecepatan ram tinggi Perlu lubrikasi misal: glass Cold extrusion Material: low carbon steel, stainless steel Kekuatan meningkat (strain hardening), toleransi akurat

DIRECT EXTRUSSION

INDIRECT EXTRUSSION

IMPACT EXTRUSSION

HYDROSTATIC EXTRUSSION

DEFECT (a) Centerburst; internal crack akibat dari tensile stress pada garis pusat benda. Penyebab: sudut die yang tajam, rasio extrusi yang rendah, impurities dari material (b) Piping; terjadi pada direct extrusion. Nama lain: tailpipe, fishtailing (c) Surface cracking; akibat temperatur kerja yang tinggi, kecepatan extrusi tinggi, friksi yang tinggi

WIRE AND BAR DRAWING Proses pengurangan luas penampang dengan menarik material melalui die Bar drawing: diameter besar Wire drawing: diameter kecil Umumnya cold-working operation Keuntungan: Dimensi akurat mudah dicapai Permukaan baik Kekuatan dan kekerasan meningkat Mudah di setup untuk economical batch atau mass production

PERALATAN DRAWING

TUBE DRAWING