BAB I
Pendahuluan
Prinsip dasar pembentukan logam : melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis, contoh : pengerolan, tempa, ekstrusi, penarikan kawan, penarikan dalam, dll. Proses pemebentukan logam dengan pengerjaan Teknik pengecoran, Teknik pembentukan, Teknik permesinan, Teknik pengelasan, merupakan proses yang mengubah bentuk benda kerja. Proses pengerjaan panas, digunakan pemanasan, dimaksudkan untuk memudahkan terjadinya deformasi plastis dalam pengerjaannya dan tidak untuk mencairkan logam benda kerja.
Proses Squeeze casting atau sering juga disebut penempaan logam cair (liquid metal forging) merupakan suatu proses yang meng- kombinasikan keuntungan-keuntungan proses forging dan casting. Perlengkapan proses meliputi: punch, dan ejector pin (direct) serta die, cavity, pouring hole, injection chamber plunger dan gating system (indirect). Adanya kontak logam cair dengan permukaan die memungkinkan terjadinya perpindahan panas yang cukup cepat, menghasilkan struktur mikro yang homogen dengan sifat mekanik yang baik serta produk mendekati ukuran yang sebenarnya (near-net shape).Penelitian pertama mengenai pengaruh tekanan terhadap perilaku logam cair (Al-Si)selama proses pendinginan dilakukan oleh Welter pada tahun 1931. Sejak itu tidak ada lagi penelitian yang mengenai squeeze casting hingga tahun 1960, yaitu penelitian mengenai sifat struktur paduan aluminium A356 setelah dilakukan Squeeze casting dengan berbagai kondisi pengecoran .Yue et al, mengelompokkan pengecoran squeeze menjadi dua kelompok berdasarka mekanisme pengisian logam cair ke dalam die, yaitu: direct squeeze casting (DSC) dan indirect squeeze casting (ISC). Penelitian ini menggunakan proses direct squeeze casting (DSC).
Tujuan proses pembentukan logam :
1. mengubah bentuk benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan.
2. memperbaiki sifat logam dengan jalan memperbaiki struktur mikronya, misalnya dengan menghomogenkan dan menghaluskan butir, memecah dan mendistribusikan inklusi, menutup rongga cacat cor-an, serta memperkuat logam dengan mekanisme pengerasan regangan.
BAB II
PENJELASAN
Proses Penempaan (Forging) adalah suatu proses perlakuan panas yang diberikan kepada logam yang akan digunakan dalam pembuatan kostruksi mesin atau komponen (elemen) sebuah mesin. Jadi, dapat ditarik kesimpulan bahwa proses penempaan melibatkan faktor suhu yag sangat tinggi. Dikarenakan faktor suhu sangat berpengaruh besar nantinya pada sifat mekanis maupun sifat dasar benda atau logam yang diberi proses Tempa (Forging).
Pada dasarnya proses tempa dibagi menjadi dua jenis yaitu : (1) proses tempa dengan cetakan terbuka (Opened Die Forging ) dan (2) proses tempa dengan cetakan tertutup (Closed Die Forging).
Tapi pada akhir – akhir ini dunia perindustrian sering menggunakan atau cenderung menggunakan pilihan proses tempa nomor 2 yaitu Proses Tempa dengan Cetakan Tertutup (Closed Die Forging) dikarenakan beberapa faktor.
Closed Die Forging atau Proses Tempa dengan Cetakan Tertutup memiliki beberapa keuntungan, itulah mengapa dunia perindustrian lebih cenderung menggunakan proses ini.Tapi, proses penempaaan ini juga tidak terlepas dari kekurangan yang ada. Diantaranya adalah kekuatan mampu tempa.
Jenis-jenis penempaan Penempaan [forging]
1. Penempaan palu
2. Penempaan timpa
3. penempaan tekan penempaan pres
4. penempaan umset
5. penempaan rol
6. Penempaan dingin
PENEMPAAN
1. Penempaan palu
Pada proses penempaan logam yang dipanaskan ditimpa dengan mesin tempa uap diantara perkakas tangan atau die datar. Penempaan tangan yang dilakukan oleh pandai besi merupakan cara penempaantertua yang dikenal. Pada proses ii tidak dapat diperoleh ketelitian yang tinggi dan tidak dapat pula diker jakan pada benda kerja yang rumit. Berat benda tempa berkisar antara beberapa kilogram sampai 90 Mg.
Diagram yang menggambarkan jumlah pas dan urutan mereduksi penampang bilet 100 x 100 mm menjadi batang bulat.
Mesin tempa ringan mempunyai rangka terbuka atau rangka sedehana, sedang rangka ganda digunakan untuk benda tempa yang lebih besar dan berat. Pada gambar 4 dapat dilihat mesin tempa uap.
2. Penempaan Timpa
Perbedaan penempaan palu dan penempaan timpa terletak pada jenis die yang digunakan. Penempaan timpa menggunakan die tertutup, dan benda kerja terbentuk akibat impak atau tekanan, memaksa logam panas yang plastis, dan mengisi bentuk die. Prinsip kerjanya dapat dilihat pada gambar 5. Pada operasi ini ada aliran logam dalam die yang disebabkan oleh timpaan yang bertubi-tubi. Untuk mengatur aliran logam selama timpaan, operasi ini dibagi atas beberapa langkah. Setiap langkah merubah bentuk kerja secara bertahap, dengan demikian aliran logam dapat diatur sampai terbentuk benda kerja.
Gambar 4. Mesin tempa uap dengan rangka terbuka.
Suhu tempa untuk baja 1100° - 1250°C, tembaga dan paduannya: 750-925°C, magnesium: 370-450°C benda tempa dengan die tertutup mempunyai berat mulai dari beberapa gram sampai 10 Mg.
Dikenal dua jenis mesin penempaan timpa yaitu: palu uap dan palu gravitasi. Pada palu uap pembenturan tekanan impak terjadi akibat gaya palu dan die ketika mengenai die bawah tetap. Pada gambar 6. terlihat palu piston. Untuk mengangkat palu digunakan udara atau uap. Dapat diatur tinggi jatuhnya dengan program, oleh karena itu dapat dihasilkan benda kerja yang lebih uniform. Palu piston dibuat dengan kapasitas mulai dari berat palu 225 Kg sampai 4500 kg. Palu piston banyak digunakan di industri perkakas tangan, gunting, sendok, garpu, suku cadang, dan bagian pesawat terbang.
Palu tempa impak seperti gambar 7 terdiri dari dua silinder yang berhadapan dalam bidang horisontal, yang menekan impeler dan die. Bahan diletakkan pada bidang impak dimana kedua bagian die bertemu. Deformasi dalam bahan menyerap energi. Pada proses ini bahan mengalami deformasi yang sama pada kedua sisinya; waktu kontak antara bahan dan die lebih singkat, energi yang dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan dengan proses tempa lainnya dan benda dipegang secara mekanik.
Setelah selesai, semua benda tempa rata-rata tertutup oleh kerak harus dibersihkan. Hal ini dapat dilakukan dengan mencelupkannya dalam asam, penumbuhan peluru atau tumbling, tergantung pada ukuran dan komposisi benda tempa Bila selama penempaan terjadi distrosi, operasi pelurusan atau menempatkan ukuran dapat dilakukan .
Keuntungan dari operasi penempaan ialah struktur kristal yang halus dari logam, tertutup lubang-lubang, waktu pemesinan yang meningkatnya sifat-sifat fisis. Baja karbon, baja paduan besi tempa, tembaga paduan aluminium dan paduan magnesium dapat ditempa. Kerugian ialah timbulnya inklusi kerak dan mahalnya die sehingga tidak ekonomis untuk membentuk benda dalam jumlah yang kecil.
Penempan dengan die tertutup mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan penempaan dengan die terbuka, antara lain penggunaan bahan yang lebih ketat, kapasitas produksi yang lebih tinggi dan tidak diperlukannya keahlian khusus.
3. Penempaan Tekan
Pada penempaan tekan, deformasi plastik logam melalui penekanan berlangsung dengan lambat, yang berbeda dengan impak palu yang berlangsung dengan cepat. Mesin tekan vertikal dapat digerakkan secara mekanik atau hidrolik. Pres mekanik yang agak lebih cepat dapat menghasilkan antara 4 dan 90 MN (Mega Newton). Tekanan yang diperlukan untuk membentuk baja suhu tempa bervariasi antara 20-190 MPa (Mega Pascal). Tekanan dihitung terhadap penampang benda tempa pada garis pemisah die.
Untuk mesin tekan kecil digunakan die tertutup dan hanya diperlukan satu langkah pembentur untuk penempaan. Tekanan maksimum terjadi pada akhir langkah yang memaksa membentuk logam.
Pada penempaan tekan pada sebagian besar energi dapat diserap oleh benda kerja sedang pada tempa palu sebagian energi diteruskan ke mesin dan pondasi. Reduksi dan benda kerja jauh lebih cepat, oleh karena itu biaya operasi lebih rendah. Banyak bagian dengan bentuk yang tak teratur dan rumit dapat ditempa secara lebih ekonomis dengan proses temap timpa.
4. Penempaan Upset
Pada penempaan upset batang berpenampaan rata dijepit dalam die dan ujung yang dipanaskan ditekan sehingga mengalami perubahan bentuk seperti terlihat pada gambar 8. Panjang benda upset 2 atau 3 kali diameter batang, bila tidak benda kerja akan bengkok.
Pelubangan progresif sering dilakukan pada penempaan upset seperti untuk membuat selongsong peluru artileri atau silinder mesin radial.
Urutan operasi untuk menghasilkan benda berbentuk silinder bisa dilihat pada gambar 9. Potongan bahan bulat dengan panjang tertentu dipanaskan sampai suhu tempa, kemudian bahan ditekan secara progresif untuk melobanginya sehingga diperoleh bentuk tabung.
5. Penempaan Rol
Batang bulat yang pendek dikecilkan penempangannya atau dibentuk tirus dengan mesin tempat rol. Bentuk mesin rol terlihat pada gambar 10 dimana rol tidak bulat sepenuhnya, akan tetapi dipotong 25-75°% untuk memungkinkan bahan tebuk masuk diantara rol. Bagian yang bulat diberi alur sesuai dengan bentuk yang dihendakinya. Bila rol dalam berada dalam posisi terbuka, operator menempatkan batang yang dipanaskan di antara rol. Ketika rol berputar, batang dijepit oleh alur rol dan didorong ke arah operator. Bila rol terbuka, batang didorong kembali dan digiling lagi, atau dipindahkan keluar berikutnya untuk lengkap pembentukan selanjutnya.
Untuk mengerol roda, ban logam dan benda-benda serupa lainnya diperlukan mesin rol yang agak berbeda. Pada gambar 11 terlihat proses untuk mengerol roda. Bila roda berputar diamer berangsur-angsur bertambah sedang pelat dan rim makin tipis. Roda dirol sampai mencapai diameter sesuai dengan ukuran kemudian dipindahkan ke mesin pres lainnya untuk proses pembentukan akhir.
BAB III
KESIMPULAN
Menurut pendapat saya Penempaan merupakan penekanan pada logam dengan mempunyai daya tekan yang tinggi sehingga dapat dikatakan penempaan merupakan proses penumbukan pada benda kerja sehingga membentuk suatu benda,karena penempaan merupakan proses merapatan bulir atau serat pada bahan baku maka proses penempaan mempunyai kekuatan unutk ratio berat sehingga sangat baik untuk digunakan sebagai komponen-komponen pesawat angkat.
Pada proses pengecoran juga dapat dikatakan sebagai penempaan karena pembentukan logam cair tersebut dibentuk dalam cetakan dan cetakan tersebut mendapatkan tekanan atau tempaan dari luar.
Meskipun penempaan terdapat berbagai masalah dalam prosesnya akan tetapi dapat diatasi dengan berbagi cara, yakni manaikkan temperature tempa,dan menaikan tekanan tempa. Produk penempaan memiliki kekuatan dan ketangguhan yang lebih baik disbanding produk lain.sehingga sangat baik untuk komponen yang mepunyai tegangan tinggi. Dalam penempaan menggunakan palu kualitas penempaan, biaya produksi, dan produktivitasnya tergantung pada keahlian dari operator. Dari penelitian tersebut dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil produk squeeze casting terutama sifat kekerasan mengalami peningkatan sebesar 5,29 % setelah dilakukan perlakuan panas dengan T6
2. Kekerasan produk (benda uji) hasil direct squeeze casting (DSC) sangat dipengaruhi oleh penyetelan (setting) kombinasi tekanan dan temperatur die. Tekanan yang optimal pada proses ini diantara 70 ¬ 100 MPa, dan temperatur die antara 400 ¬ 450 0C.
3. Laju pendinginan sangat signifikan pengaruhnya terhadap perbaikan struktur mikro. Secara visual, hasil struktur mikro optimal didapatkan pada penerapan tekanan sebesar 70 MPa dengan temperatur die 4000C
Daftar Pustaka
1. Hu, B.H., et al, Journal of Processing and Fabrication of Advanced Materials VI:
squeeze casting of Al-Si-Cu-Fe-Mn-Mg Alloy, Vol. 1, 1998.
2. Yue, T.M., Chadwick, G.A., Journal of Material Processing Technology: squeeze casting of light alloys and their composites, Vol. 58 No. 2 ¬ 3 , 1996.
3. N.A. El Mahllawy, et al., Journal of Material Processing Technology: on the
microstructure and mechanical properties of squeeze-cast Al-7wt% Si alloy, Vol 40, 1994.
4. Kalpakjian, Serope, Manufacturing Engi- neering and Technology, 3 rd edition, New York : Addison Wesley, 1995.
5. _______, Metal Handbook Ninth Edition, Vol. 15, ASM, p. 323 ¬ 326, 1993.
6. Mondolfo, L. F. Aluminium Alloys Structure and Properties, Butterworths & Co. Ltd., London, 1979.
7. Duskiardi, Pengaruh Parameter Proses Terhadap Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Produk Squeeze Casting", Tesis: Universitas Indonesia, Jakarta, 2001.
