Sheet Metal Forming Processes

Sheet Metal Forming Processes

Disusun oleh :

WAHYUDI 5315077554 Kelas A angkatan 2007 Terjemahan dari buku Manufacturing Engineering and Technology ( BAB 16 ) ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Pemilihan Bahan dan Proses.

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK *** 2010

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Laporan terjemahan dari buku Manufacturing Engineering and Technology ini. Adapun tujuan penulisan laporan ini untuk memenuhi sebagian prasyarat dalam tugas mata kuliah Pemilihan bahan dan proses. Di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas *** Penulis sampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu sehingga laporan ini dapat terselesaikan. dan permohonan maaf atas segala kesalahan kepada semua pihak, semoga amal baik kita senantiasa di terima Allah SWT dan kita senantiasa memperoleh rahmat, perlindungan serta ridho dari Allah SWT. Amiin.

Jakarta, 22 Juni 2010

Penulis

2

BAB 16 Sheet Metal Forming Processes 16.1 Pendahuluan Barang – barang yang terbuat dari lembaran logam semuanya terdapat disekeliling kita. Barang – barang tersebut sangat banyak dipakai dan dibuat di industri, seperti tempat hidangan, alat-alat masak, lemari dokumen, meja besi, peralatan, bodi mobil, kereta gandeng dan badan pesawat terbang. Pembentukan barang dari lembaran telah dikenal sejak 5000 SM, ketika alat rumah tangga, alat pertukangan dan barang-barang perhiasan dibuat dengan menempa dan men-stamping emas, perak dan tembaga. Dibandingkan dengan pengecoran dan forging, pembentukan dengan lembaran metal lebih memberikan keuntungan dari berat material yang lebih ringan dan banyaknya bentuk yang dapat dibuat. Seperti yang telah diuraikan secara keseluruhan pada bab ini, ada banyak macam proses yang dikerjakan untuk membentuk produk dari lembaran metal. Biasanya, istilah pressworking atau pressforming biasa digunakan dalam industri untuk uraian umum operasi pembentukan lembaran metal, Karena secara khas lembaran metal dilakukan dengan cara ditekan menggunakan satu set dies. Lembaran metal yang dibentuk dengan ditekan disebut stamping (istilah stamp, pertama kali digunakan kira-kira sekitar tahun 1200-an, yang berarti menekan kebawah atau memberikan beban/gaya). Dengan catatan istilah ini serupa dengan forging atau casting yang biasa digunakan untuk membentuk produk dengan prosess itu sendiri menggunakan dies atau mold, secara berturut-turut.

3

Gambar 16.1 contoh produk dari lembaran logam. a.stamped part b.part yang diproduksi dengan Spinning. ( a ) Sumber dari Williamsburg Metal Spinning & Stamping

Baja dengan karbon rendah adalah material yang biasa banyak digunakan pada lembaran plat logam karena harganya murah dan umumnya memiliki kekuatan yang baik dan karakterietik yang mudah dibentuk. Aluminum adalah material yang banyak digunakan untuk membuat aplikasi dari lembaran metal seperti tempat hidangan, pembungkus, peralatan dapur, dan segala aplikasi yang anti korosi. Material umum yang digunakan untuk membuat pesawat terbang dan peralatan udara adalah aluminum dan titanium, walaupun telah banyak digantikan dengan dengan material komposit, seperti yang diuraikan pada bab 9 dan 19. Bab ini pertama-tama akan menguraikan cara membuat bentuk awal material (blank material) yang dipotong dari lembaran yang di-rol yang kemudian diproses lebih lanjut ke bentuk yang diinginkan dengan banyak variasi metode. Bab ini juga mendiskusikan tentang macam-macam karakteristik lembaran metal, teknik yang dikerjakan untuk menentukan pembentukannya dan konstruksi dari diagram batas pembentukan (forming-limit diagram). Semua proses utama dari pembentukan lembaran metal dan peralatan yang digunakan untuk membuat produk dari lembaran metal (seperti pada gambar 16.1) juga akan diuraikan.

4

16.2 SHEARING Sebelum produk dari lembaran plat logam dibuat, sebuah blank dari dimensi awal yang akan dipotong dari lembaran yang besar (pada umumnya dari gulungan) dengan metode shearing. Lembaran ini dipotong pada bagian pokoknya dengan gunting tekan, pada umumnya menggunakan punch dan die (gambar 16.2a). ciri yang khas dari dari tepi hasil potongan lembar material dan lembar yang terpotong (slug) ditunjukan pada gambar 16.2b dan c, berurutan. Dengan catatan bahwa tepi dari lembaran hasil potongan tidak halus dan tidak lurus. Pada umumnya shearing dimulai dengan membuat retakan pada tepi bagian atas dan bawah dari benda kerja (pada poin A, B, C, dan D pada gambar 16.2a) retakanretakan tersebut masing-masing akan cepat bertemu dan menyelesaikan pemisahan yang terjadi. Kekasaran permukaan yang patah (fracture surface) disebabkan dari retak-retak tersebut, bagian yang halus dan berkilap (burnished surface) pada lubang dan dan hasil potong (slug) disebabkan dari kontak dan gesekan dari tepi bagian yang dipotong dengan dinding punch dan die, berturut-turut. Parameter utama dari proses shearing adalah •

Bentuk dari punch dan die

•

Kecepatan punching (hantaman punch)

•

Pelumasan

•

Clearance (jarak tepi), c, antara punch dan die Clearance (jarak tepi) adalah penyebab utama untuk menentukan bentuk dan

kualitas hasil potongan. Ketika clearance meningkat (semakin besar), daerah deformasi (gambar 16.3a) menjadi besar, dan hasil potong menjadi kasar. Lembaran tersebut cenderung tertarik ke dalam daerah clearance, dan garis keliling atau daerah tepi potongan menjadi kasar. Kecuali jika tepi-tepi tersebut dapat diterima pada produksinya, operasi kedua mungin akan dibutuhkan untuk membuat tepinya lebih halus (tapi akan meningkatkan ongkos produksi).

5

Kualitas tepi bisa ditingkatkan dengan meningkatkan kecepatan punch; kecepatannya antara 10 – 12 m/s. seperti yang ditunjukan pada gambar 16.3b, tepi potongan bisa mengalami tegangan pada pekerjaan dingin karena mendapatkan regangan potong yang tinggi. Pekerjaan keras pada tepi tersebut akan mengurangi keuletan tepi tersebut dan dengan begitu akan menimbulkan pengaruh buruk pada kemampuan bentuk lembaran plat ketika operasi selanjutnya dilakukan, seperti bending dan stretching.

6

Gambar 16.2 (a) Ilustrasi skematik shearing dengan punch dan die, menunjukkan macam proses. Karakteristik dari sebuah lubang puch (b) Lubang punch (c) hasil potongan.

Perbandingan dari daerah yang dikilapkan dengan daerah yang kasar sepanjang tepi potong (a) akan meningkat sesuai dengan tingkat keuletan lembar metal tersebut dan (b) akan berkurang sesuai dengan tingkat ketebalan lembaran dan clearance (jarak potong). Luas dari daerah deformasi pada gambar 16.3 tergantung pada kecepatan punch. Dengan meningkatnya kecepatan, panas yang dihasilkan oleh deformasi plastis terbatas pada daerah yang kecil dan lebih kecil. Sebagai konsekuensinya, daerah potong akan lebih dangkal dan permukaan potong lebih halus dan menunjukan sedikit bentuk lengkung (burr). Burr adalah punggung bukit atau tepi yang tipis, seperti yang ditunjukan pada gambar 16.2b dan c. Tinggi burr akan bertambah sesuai dengan jarak potong (clearance) dan tingkat keuletan dari lembaran metal tersebut. Ketumpulan alat potong mempengaruhi besar punggung bukit pada tepi. Tinggi, bentuk dan ukuran tepi bukit dapat mempengaruhi bagusnya pembentukan pada proses berikutnya. Beberapa proses deburring akan dijelaskan pada bagian 26.8.

Gambar 16.3 (a) Pengaruh dari celah (c) diantara punch dan die pada daerah deformasi pada shearing. Semakin besar celah, material cenderung akan tertarik ke die disbanding ke shearing. Pada prakteknya celah biasanya antara 2%-10% dari ketebalan plat (b) bentuk Microhardness (HV) untuk sebuah 6.4mm ( 0.25in) Thick AISI 1020 hot-rolled stell pada daerah yang dipotong. Sumber: After H. P. Weaver and K. J. Weinmann

7

Punch force (gaya potong/tekan). Gaya yang dibutuhkan punch pada dasarnya ditentukan dari kekuatan potong lembaran metal dan total daerah yang akan dipotong sepanjang batas terluar. Gaya maksimum punch, F, dapat diperkirakan dari persamaan F = 0.7TL(UTS)

(16.1)

Dimana T adalah ketebalan, L adalah total panjang (keliling) yang dipotong (seperti keliling pada lubang), dan UTS adalah batas kekuatan tarik (maksimum) dari material. Ketika clearance meningkat gaya potong berkurang, dan gesekan antara punch dan die juga berkurang. Efek daripada bentuk punch dan die pada gaya potong akan dijelaskan pada bagian 16.2.3. Gesekan antara punch dan benda kerja dapat meningkatkan gaya potong dengan baik. Lagipula, sebagai tambahan gaya pada punch, sebuah gaya dibutuhkan untuk melepaskan punch dari lembaran metal setelah punch memotong. Ini adalah gaya kedua yang mana gaya itu adalah arah kebalikan dari gaya potong punch, hal ini sulit untuk diperkirakan sebab banyak faktor yang terlibat dalam operasi. 16.2.1 Shearing Operations Operasi shearing yang paling sering digunakan adalah punching yaitu dimana bagian yang dipotong adalah skrap nya, atau mungkin juga akan digunakan beberapa tujuan lain dan blanking yaitu dimana bagian yang dipotong adalah komponen yang akan digunakan sedangkan sisanya adalah skrap. Operasi-operasi berikutnya akan dijelaskan secara keseluruhan dengan lengkap di akhir judul ini, pada umumya operasi-operasi tersebut dilakukan dengan mesin CNC yang penggantian toolholdernya cepat. Mesin seperti ini sangan bermanfaat sekali untuk membuat prototipe dari lembaran logam yang memerlukan beberapa operasi untuk diproduksi. Die Cutting. Berikut ini adalah operasi pemotongan yang terdiri dari proses dasar pemotongan (gambar 16.4b) •

Perforating

: pelubangan banyak lubang pada lembaran logam

•

Parting

: memotong lembaran logam menjadi 2 bagian atau lebih

8

•

Notching

: memotong sebagian dari sudut atau tepi lembar logam

•

Lancing

: memisahkan sebagian tanpa membuang bagiannya

Komponen yang dibuat dengan proses-proses ini memiliki kegunaan yang bervariasi, terutama dalam perakitan dengan komponen-komponen lain. Proses perforating lembar metal denga diameter lubang antara 1 – 75 mm digunakan untuk membuat penyaring, lembar saringan, ventilasi, sebagai pelindung mesin, untuk mengurangi suara bising dan mengurangi berat dan sruktur dari komonen yang telah dibuat. Komponen-komponen tersebut dilubangi dengan motor penekan pada kecepatan rata-rata 300.000 lubang per menit, menggunakan dies dan peralatan khusus. Fine Blanking. Tepi yang halus dan siku dapat dihasilkan dengan proses fine blanking (gambar 16.5a). salah satu dasar desain die ditunjukan pada gambar 16.5b. bentuk v dari rongga penekan atau tempat tumbukan mengunci lembar logam dengan press pada ukurannya dan mencegah jenis penyimpangan kekasaran pada material ditunjukan pada gambar 16.2b dan 16.3. Proses fine blanking yang telah dikembangkan pada tahun 1960an, menggunakan clearance yang dianjurkan 1 % dari tebal material dan mungkin batasnya kebanyakan antara 5 – 13 mm. tolransi ukuran yang diijinkan kebanyakan diatas ± 0.05 mm dan kurang dari ± 0.025 mm dengan kedudukan tepi yang tegak lurus. Slitting. Operasi shearing bisa dilakukan oleh dua pasang pisau yang berbentuk lingkaran seperti pembuka kaleng (gambar 16.6). pada proses slitting kedua pisau saling mengikuti pada sebuah garis lurus, sebuah garis lingkaran, atau garis berbelok. Tepi sliting memiliki punggung bukit atau bagian yaga melengkung tipis, yang mungkin terbantuk diatas permukaan lembar logam karena tekanan pengerolan diantara dua rol potong. Jika tidak dilakukan dengan baik, operasi slitting bisa menyebabkan beberapa macam distorsi atau kekasaran pada tepi pemotongan.

9

Gambar 16.4 (a) Punching ( piercing dan blanking) (b) contoh dari berbagai macam operasi die-cutting dari lembaran plat logam

10

Gambar 16.5 ( a ) perbandingan tepi yang di potong yang dibuat dengan konvensional ( kiri ) dan teknik fire blanking ( kanan ) ( b ) ilustrasi pengaturan untuk fine blanking. Sumber : Courtesy of Feintool U. S. Operations

Gambar 16.6 Slitting dengan pisau berputar. Proses ini mirip dengan pembuka kaleng Steel rules. Logam yang tipis dan lentur (seperti kertas, kulit dan karet) dapat di-blanking dengan sebuah steel-rule die. Die seperti itu terdiri dari sebuah pemotong yang dikeraskan dan dibengkokan seperti bentuk produk yang akan dibuat (konsepnya hamper sama dengan pemotong kue) dan dan menempatkan pemotong tersebut pada dasar permukaan yang rata dan kaku. Die tersebut ditekan pada lembar logam yang diletakan pada permukaan yang rata, dan lembar tersebut dipotong seperti bentuk steel rule atau die nya. Nibbling. Pada proses nibbling mesinnya disebut nibbler, menggerakan punch yang lurus kecil ke atas dan ke bawah dengan cepat pada die . lembar logam diberi jarak dan lubang dibuat banyak secara tumpang tindih. Menggunakan kontrol manual atau otomatis, lembar logam dapat dipotong sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Sebagai tambahan untuk fleksibilitasnya, keuntungannya adalah dapat membentuk bentukan yang sulit, Seperti yang ditunjukan pada gambar

16.4b, bisa diproduksi menggunakan

punch

standar. Prosesnya ekonomi untuk produksi dalam jumlah kecil karena tidak membutuhkan die khusus. 11

Scrap in shearing. Jumlah skrap (bagian yang dihilangkan) yang dihasilkan pada proses shearing sangat penting dan dan bisa mencapai 30% pada beberapa stamping yang besar (lihat table 40.3). skrap menjadi faktor penting dalam ongkos pembuatan. Dan hal tersebut pada hakikatnya dapat dikurangi dengan mengefisiensi pengaturan bentuk lembar logam yang akan dipotong (nesting, lihat pada gambar 16.51). teknik desain dengan bantuan computer telah dikembangakn untuk mengurangi skrap pada dari opersi shearing. 16.2.2 Tailor-welded blanks Dalam banyak proses pembentukan lembar logam yang telah dijelaskan secara kesluruhan pada judul ini, yaitu benda kerja blanking selalu menggunakan satu lembar logam dan satu ketebalan yang dipotong dari sebuah lembar yang besar. Variasi penting untuk keadaan ini menggunakan laser seam butt welding (lihat bagian 30.7). untuk lebih dari lembar logam dengan bentuk dan ketebalan yang berbeda. Karena menggunakan ketebalan yang berbeda tipis, kelurusan yang sesuai sebelum pengelasan sangat penting. Setelah disatukan dengan las sesudah itu baru dibentuk ke bentuk akhir (lihat contoh 16.2). Teknik ini berkembang menjadi penting, terutama pada industri otomotif. Karena setiap sub-bagian sekarang bisa memiliki ketebalan, nilai, lapisan atau sifat lain yang berbeda, proses tailor-welded blank memerlukan beberapa sifat pada daerah blanking yang diinginkan. Syaratnya adalah : •

Mengurangi skrap

•

Mengurangi kebutuhan las titik

•

Memiliki ketepatan ukuran yang baik

•

Meningkatkan produktivitas 12

Gambar 16.7 Produksi sebuah sisi luar panel body mobil dengan laser butt-welding dan stamping. Sumber After M. Geiger and T. Nakagawa

13

Gambar 16.8 Contoh dari komponen body otomotif yang di butt-welding dan stamping. Sumber : After M. Geiger

16.2.3 Karakter dan tipe die shearing Variasi corak dan tipe die shearing akan dijelaskan pada bagian ini Clearance. Karena sifat pembentukan dari part yang di shearing bisa mempengaruhi kualitas pada tepi potong, kontol clearance sangat penting. Penentuan clearance tergantung pada •

Tipe material dan hasil heattreatment nya

•

Ketebalan dan ukuran dari blank material

•

Kedekatan tepi material pada tepi potong shearing atau tepi origin material Pada umumnya clearance terbatas antara 2 sampai 8% dari ketebalan material,

tapi mungkin bisa mencapai paling kecil 1% (fine blanking) atau paling besar 30%. Clarance yang paling kecil , lebih memiliki kualitas tepi yang baik. Jika tepi potong kasar dan tidak baik, bisa diperlakukan sebuah proses yang disebut shaving (gambar 16.9a), dimana kelebihan tepi potong pada material dihilangkan dengan cara dipotong, seperti juga yang digambarkan pada gambar 21.3. Sebagai sebuah garis batas umum, (a) clearance untuk material yang lembut kurang dari nilai material yang keras; (b) semakin tebal lembar logam, maka clearance yang diberikan juga harus senakin besar; dan (c) perbandingan antara diameter lubang dan ketebalan lembar kurang, maka clarance nya besar. Dalam menggunakan clearance yang besar, harus memperhatikan harga kekakuan dan kelurusan dari tekanan die, dan settinganya. Bentuk punch dan die. Catatan pada gambar 16.2a permukaan punch dan die rata. Karena seluruh ketebalan dipotong pada saat yang bersamaan, gaya pada punch ditingkankan dengan cepat pada saat memotong. Dimanapun lokasi yang akan menjadi daerah potong saat tertentu

dapat dikontrol dengan mengarahkan sudut (beveling)

permukaan punch dan die (gambar 16.10). bentuk ini biasa digunakan pada beberapa

14

pemotong kertas , yang bisa kamu observasi dengan melihat ujung punch. Pengaturan sudut dapat dilakuakn untuk memotong lembar yang tebal karena hal tersebut dapat mengurangi gaya awal pemotongan. Hal tersebut juga dapat mengurangi tingkat kebisingan operasi, karena operasinya lebih lembut.

Gambar 16.9 Ilustrasi skematik dari proses shaving . (a) shaving pada hasil tepian shear. (b ) shearing dan shaving disatukan dalam satu proses

Gambar 16.10 Contoh dari penggunaan dari angle pada punch dan die

Pada gambar 16.10c ujung punch membentuk sudut simetri dan pada gambar 16.10d bentuk die yang membentuk sudut simetri. Oleh karena itu, tidak ada aksi gaya lateral pada punch yang menyebabkan distorsi. Untuk lebih jelas , punch pada gambar 16.10b memiliki satu sisi miring, dan pada punch berlaku gaya lateral. Dan konsekuensinya, punch dan setting tekanannya pada belakngan ini keduanya harus memiliki kekakuan lateral yang cukup maka kedua hal itu tidak dapat membuat sebuah lubang jika penempatannya tidak sesuai juga membuat punch memukul tepi die bawah 15

(hal seperti itu mungkin terjadi pada titik B atau D pada gambar 16.2a), dan menyebabkan kerusakan. Compound dies. Beberapa operasi yang dilakukan pada lembar yang sama dibentuk dengan satu kali tekanan pada tempat yang sama dengan menggunakan compound dies (gambar 16.11). operasi yang dikombinasikan seperti itu pada umumnya terbatas sebab prosesnya sedikit lambat dan dan produksi die-nya otomatis menjadi lebih mahal dari pada operasi potong yang dilakukan sendiri-sendiri, terutama untuk bentuk die yang rumit.

Gambar 16.11 ilustrasi skematik: (a) sebelum dan (b) sesudah blanking washer pada compound die. Perhatikan gerakan terpisah die ( untuk blanking ) dan punch ( untuk puching lubang pada washer ) (c) skema die. Perhatikan bahwa part diikat pada strip sampai operasi terkhir selesai.

16

Progressive dies. Part yang membutuhkan beberapa operasi untuk produksi bisa dibuat dengan kapasitas produksi yang tinngi dengan menggunakan progressive die. Lembar logam yang dimasukan berupa gulungan, operasi yang berbeda (seperti punching, blanking, dan notching) dilakukan pada tempat yang sama pada mesin dan setiap tekanan nya terdiri dari beberapa macam punch (gambar 16.11c). sebagi contohnya sebuah part yang dibuat dengan progressive dies ditunjukan pada gambar 16.11d; part itu adalah bagian bulatan kecil sebagai tempat ujung plastic pada alat penyemprot. Transfer die. Pada settingan sebuah transfer die, lembar logam mengalami operasi yang berbeda pada tempat yang berbeda pada mesin yang diletakan sejajar pada garis lurus atau lingkaran. Setelah setiap lngkahnya selesai pada satu tempat, part tersebut dipindahkan ke tempat berikutnya untuk operasi lainnya. Tools and die material. Bahan dari alat dan die untuk memotong pada umumnya terbuat dari baja (untuk tingkat produksi yang tinggi) dan karbida (lihat tabel 5.7). pelumasan sangat penting untuk memperawet pemakaian alat dan die, dan juga meningkatkan kualitas tepinya. 16.2.4 metode pemotongan lembar logam miscellaneous Pada umumnya sangat banyak metode pemotongan lembar logam terutama plat : •

Laser-beam cutting adalah proses penting (bagian 26.7) biasanya digunakan dengan peralatan yang dikontrol komputer untuk memotong variasi bentuk yang konsisten, dalam beberapa macam ketebalan, dan tidak menggunakan die. Laser beam cutting juga bisa dikombinasikan dengan shearing dan punching. Proses ini berbeda dan merupakan proses pelengkap. Part yang memiliki bentuk tertentu bisa diproduksi dengan baik oleh satu proses; beberapa bentuk lainnya dapat diproduksi dengan baik oleh proses lainnya. Mesin kombinasi yang memiliki kedua kemampuan telah didesain dan dibuat (lihat juga contoh 27.1).

17

•

Water jet cutting adalah sebuah prose pemotongan yang efektif digunakan untuk macam-macam bahan logam dan sama baiknya dengan bahan non logam (bagian 27.8)

•

Memotong dengan sebuah band saw (pita gergaji); metode ini adalah proses pemotongan dengan yang menghasilkan chip.

•

Friction sawing mencangkup sebuah piringan atau mata pisau dengan mengikis lembar atau plat dengan kecepatan yang tinggi.

•

Flame cutting adalah metode umum lainnya, terutama untuk plat yang tebal; metode ini kebanyakan digunakan pada pembuatan kapal dan komponen alat-alat berat.

16.3 Karakteristik dan kemampuan pembentukan lembar logam Setelah bentuk blank yang diinginkan dipisahkan dari lembar yang besar atau gulungan, benda kerja tersebut dibentuk ke beberap variasi bentuk dengan beberapa proses umum yang dijelaskan pada akhir judul ini. Sekarang kita akan me-review secara singkat beberapa karakteristik dari lembar logam yang memiliki beberapa efek pada beberapa operasi pembentukan, seperti yang dituliskan pada tabel 16.2. Eleongasi. Proses pembentukan lembar logam jarang memiliki perpanjangan searah seperti pada uji tarik. Tapi bagaimanapun, hasil observasi dari uji tarik berguna dan dibutuhkan untuk mengetahui sifat dari logam yang akan diproses. Meninjau kembali dari bagian 2.2 bahwa specimen yang diuji tarik pertama mengalami perpanjangan yang seragam, dan kemudian ketika gayanya melebihi titik puncak kekuatan tarik material (ultimate tensile strenght) spesimen mulai mengalami necking (pengecilan penampang setelah titik puncak) dan perpanjangan (elongasi) tidak lagi seragam. Karena pada saat pembentukan lembar material selalu direnggangkan, elongasi yang seragam sangat dibutuhkan untuk pembentukan yang bagus. Perpanjangan sesungguhnya adalah pada saat necking mulai terjadi sama dengan angka pada strainhardening exponent (n) ditunjukan pada Eq. (2.8). dengan begitu, nilai n yang tinggi mengindikasikan besarnya keseragaman elongasi (lihat juga tabel 2.3). necking mungkin

18

terjadi pada satu lempat saja atau di beberapa titik,tergantung pada strain-rate sensivity (m) dari pada material; ini juga berhubungan dengan yang ditunjukan Eq. (2.3). semakin tinggi nilai m maka titik necking-nya juga menjadi banyak. Penyebaran titik necking dibutuhkan pada operasi pembentukan lembar. Sebagai tambahan elongasi seragam dan necking, total elongasi (perpanjangan) dari spesimen (untuk panjang 55 mm) juga faktor yang penting untuk daya bentuk lembar logam. Yield-point elongation. Baja karbon rendah dan campuran almunium dan magnesium memperlihatkan sifat yang disebut yield-poin elongation_ keduanya memiliki titik yield atas dan titik yield bawah. Dalam lucer’s brand sifat ini (stretcher-strain marks atau jalaran) pada lembar tersebut (gambar 16.12b). semua ini dielongasikan oleh tekanan pada permukaan lembar, seperti yang bisasa ditemukan pada peralatan yang umumnya untuk alat rumah tangga (gambar 16.12c). tanda-tanda ini biasanya tidak dapat ditemukan pada produk akhir, karena sifat kekasaran pada permukaan berkurang dan karena kesulitan untuk proses pelapisan dan pengecatan. Metode yang biasa digunakan untuk menghindari tanda ini (stress-strain marks ) yaitu menghilangkan atau mengurangi titik luluh elongasi dengan mengurangi tebal lembar material 0.5 – 1.5% denga cold rolling (proses penipisan material dengan digiling melewati 2 roll). Walaupun perna terjadi peregangan, titik luluh elongasi akan muncul kembali setelah beberapa hari pada suhu kamar atau beberapa jam pada suhu yang lebih tinggi. Untuk mencegah kejadian yang tidak diinginkan, material dibentuk dalam batas waktu tertentu (dengan mempertimbangkan jenis bajanya.).

Anisotropy. Faktor penting yang mempengaruhi pembentukan lembar logam anisotropy (kelangsungan) lembar. Melihat kembali bahwa anisotropy diperoleh ketika proses termo-mekanikal (mekanik dengan panas) lembar, dan ada dua jenis anisotropy crystallographic anisotropy (orientasi butir yang lebih baik) dan mechanical fibering (merapikan pengotor, pemasukan, mengisi kekosongan sepanjang ketebalan lambar). Keterkaitan subjek ini dijelaskan pada bagian selanjutnya 16.4.

19

Grain size. Seperti yang telah dijelaskan pada bagian 1.4, ukuran butir mempengaruhi sifat mekanik dan mempengaruhi penampilan permukaan pada part yang dibentuk (orange peel/kulit jeruk). Semakin kecil butir kekuatan logam semakin kuat; dan semakin kasar butir penampilan permukaan juga semakin kasar. Pada ASTM bentuk butir no 7 atau lebih baik (table 1.1) lebih dianjurkan untuk operasi pembentukan lembar yang umum.

20

Gambar 16.12 (a) pemanjangan yield-point pada contoh sheet metal. (b) kumpulan luders bands low carbon stell sheet. (c ) sisa mulur pada bagian bawah baja dapat digunakan pada prduk rumah tangga.

Resistansi lekukan lembar logam. Lekukan-lekukan umumnya ditemukan pada mobil, peralatan dan furniture kantor. Lekukan selalu disebabkan oleh gaya dinamik dari objek yang bergerak menekan lembar logam. Untuk contoh, Pada panel otomotif khusus, kecepatan kejut mencapai 45m/s. pada hal tersebut itulah yang disebut dynamic yield stress (atau titik tegangan luluh dibawah nilai tertinggi pempentukannya) daripada tegangan luluh statis yang hal tersebut adalah parameter kekuatan yang penting. Gaya dinamik cenderung mengakibatkan lekukan-lekukan pada satu area, sedangkan gaya statis cenderung menyebarkan area yang dilekukan. Fenomena ini biasanya ditunjukan dengan mencoba melekukan sebuah lembar logam yang rata (datar), pertama dengan menekan palu ball-pen pada lembar tersebut lalu memukulnya dengan palu. Catatan bagaimana lokalisasi lekukan terjadi berada pada kasus yang terakhir. Resitansi lekukan part lembar loagam dapat ditemukan pada (a) meningkatnya ketebalan lembar dan meningkatnya yield-stress , dan (b) berkurangnya modulus elastisitas dan kekakuan seluruh panel meningkat. Oleh karena itu, kekakuan panel ditembatkan pada pada tepi nya yang memiliki resistansi lekukan yang rendah sebab tingginya harga kekakuannya.

21

16.4 Test Kemampuan Bentuk untuk Lembar Logam Kemampuan bentuk lembar logam adalah teknologi yasng besar dan ketertarikan ekonomik, dan hal tersebut pada umumnya mendefinisikan kemampuan lembar logam yang mengalami pembentukan sesuai dengan bentuk yang diinginkan tanpa mengalami kegagalan, seperti necking, retak atau robek. Seperti yang akan kita lihat secara keseluruhan

pada akhir judul ini , lembar logam (dipertimbangkan ukuran part)

dimungkinkan mengalami dua dasar perubahan bentuk : (1) stretching dan (2) drawing . ada perbedaan yang penting antara dua mode ini, dan parameter perbedaanya terlibat untuk menentukan kemampuan pembentukan untuk dua kondisi yang berbeda ini. Bagian ini menjelaskan metode umum yang digunakan untuk memprediksi kemampuan bentuk. Cupping test. Test yang paling dulu dikembangkan untuk memprediksi kemampuan bentuk lembar logam adalah cupping test (gambar 16.13a). pada erichsen test, lembar specimen dicekam diantara dua bulatan , die yang rata, dan bola baja atau punch yang bulat ditekan pada lembaran sampai mulai retak untuk dimunculkan pada specimen yang di stretching. Kedalaman punch, d, pada daerah yang mengalami keretakan adalah sebuah ukuran dari kemampuan pembentukan lembaran logam. Meskipun hal ini dan beberapa test yang serupa mudah untuk dilakukan, tetapi tidak dapat disimulasikan pada suatu kondisi tertentu pada operasi pembentukan sebenarnya, dan karena tidak dapat diutamakan, khususnya pada part yang rumit.

Gambar 16.13 (a) Sebuah test kelengkungan ( erichsen test ) untuk menentukan kemampuan bentuk dari sheet metal ( b ) Bulge-test pada plat baja pada kelebaran bermacam-macam. Contoh yang palaing kanan adalah subjec simple tention. Contoh yang paling kanan dengan equal biaxsial streching. Sumber : Courtesy of inland stell company

22

Gambar 16.14 (a ) tegangan pada perubahan sirkular kisi. ( b) Forming limit diagram ( FLD ) untuk bermacam sheet metal. Walaupun ketegangan mayor selalu positif. (meregang ) ketegangan minor bisa saja positif atau negatif. R adalah anistropy normal plat. Seperti yang digambarkan pada gambar 16.4 Sumber : After S.S. Hecker

Gambar 16.15 Pola perubahan kisi dan butiran sheet metal selama perubahan, Sumber mayor dan minor dari lingkaran digunakan untuk menentukan koordinate pada forming- limit diagram pada gambar 16.14b. Sumber : After S. P. Keeler

23

Diagram batas pembentukan. Sebuah kemajuan yang signifikan dalam mengetest kemampuan pembentukan lembaran logam adalah pengembangan dari diagram batas pembentukan seperti yang ditunjukan pada gambar 16.14. FLD digunakan pada logamlogam khusus yang dikonstruksi dengan penandaan lembaran logam dengan pola lingkaran (lihat gambar 16.15), menggunakan elektokimia atau teknik fotoprinting. Hasil blanking kemudian di-strectching dengan menggunakan sebuah punch (gambar 16.13a), dan deformasi dari lingkaran-lingkaran tadi diamati dan diukur pada bagian yang mengalami keretakan (necking dan tearing). Meskipun diameternya 2.5-5 mm untuk meningkatkan kecermatan pengukuran, lingkaran harus dibuat sekecil dan sepraktis mungkin. Untuk memperbaiki hasil stretching yang tidak sama dengan simulasi proses pembentukan lembaran logam yang sebenarnya , specimen dipotong dalam lebar yang berbeda beda (gambar 16.13) dan kemudian dilakukan test pada specimen tersebut. Ingat bahwa sebuah specimen kotak (jauh di sebelah kanan pada gambar) membentuk peregangan aksial ganda (seperti meledakan sebuah balon yang berbentuk bola), sedangkan batas specimen (jauh di sebelah kiri gambar) mendekati bentuk peregangan aksial tunggal (hal tersebut adalah tegangan yang sederhana). Setelah berbagai macam test dilakukan, terutama pada lembar logam dan pada luasan yang berbeda , diagram batas pembentukan menunjukan batas-batas antara kegagalan dan keamanan (gambar 16.14b). Dalam masa perkembangan diagram limit batas pembentukan, mayor minor peregangan enginering seperti yang diukur dari deformasi bulatan sebenarnya dapat diperoleh. Dengan catatan pada gambar 16.14a bahwa bulatan sebenarnya telah dibentuk menjadi ellips. Sumbu utama ellips menunjukan arah mayor dan besarnya peregangan. Peregangan utama adalah peregangan eginering pada arah tersebut dan hal itu selalu positif, karena lembar telah diregangkan. Sumbu minor dari ellips menunjukan besarnya pengkerutan atau penyusutan pada arah garis lintang.

24

Bagaimanapun, bahwa peregangan minor bisa menjadi positive atau negatif. Untuk contohnya, jika bulatan ditempatkan pada titik tengah dari specimen uji tarik dan kemudian diregangkan dengan searah (uji sederhana). Specimen tersebut akan lebih mengecil ketika diregangkan (seperti efek perbandingan pison), maka peregangan minor akan negative. (Sifat ini bisa mudah ditunjukan dengan meregangkan sebuah bahan karet dan mengamati perubahan dimensi yang dialaminya.) Pada sisi lain, jika kita menempatkan bulatan pada sebuah balon karet berbentuk bola dan memompanya maka peregangan minor dan mayor keduanya positif dan memiliki besaran yang sama. Dengan membandingkan daerah permukaan bulatan dengan bulatan yang telah berdeformasi pada lembar yang telah dibentuk, kita juga dapat menentukan seberapa tebal lembar yang telah berubah ketika berdeformasi, kita mengatahui bahwa jika area bulatan yang terdeformasi itu lebih besar dari bulatan sebelumnya, maka lembar menjadi lebih tipis. Fenomena ini dapat mudah diilustrasikan dengan meniup sebuah balon dan melihatnya

maka

balon

tersebut

akan

menjadi

lebih

transparan

tergantung

diregangkannya (karena balon tersebut telah menjadi lebih tipis). Data yang diperoleh dari lokasi yang berbeda pada setiap sampelnya ditunjukan pada gambar 16.13b dan tertera pada gambar 16.14b.dan kurvanya menunjukan batasan antara titik gagal dan titik aman untuk setiap tipe logam, dan seperti yang dicatatkan, kurva tertinggi adalah tingkat pembentukan yang paling baik dari bahan logam tersebut. Seperti yang diharapkan, perbedaan material dan kondisi (seperti pekerjaan dingin dan perlakuan panas) memiliki dagram bantas pembentukan yang berbeda. Menggunakan alumunium campuran pada gambar 16.14b sebagai contoh, jika lokasi bulatan tertentu pada lembar mengalami peregangan mayor dan minor dengan plusnya 20% dan minusnya 10% berturut-turut, maka tidak akan ada robek pada lokasi specimen tersebut. Di sisi lain jika peregangan mayor dan minor plusnya 80% dan minusnya 40% berturut-turut, pada lokasi lain, maka akan menimbulkan robek pada daerah specimen tersebut. Sebuah sampel dari part lembar logam yang dibentuk dengan pola grid ditunjukan pada gambar 16.15. dengan catatan deformasi dari pola bolat pada vesinitas robek ada pada lembar yang dibentuk.

25

Hal itu sangat penting melihat bahwa pada diagram batas pembentukan terdapat sebuah tekanan peregangan minor dari 20% hubungan peregangan mayoryang lebih tinggi dari sebuah tarikan positif peregangan minor pada besaran yang sama. Dengan kata lain hal tersebut sangat diinginkan bahwa peregangan minor menjadi negatif (dengan makna, penyusutan pada arah minor). Pada pembentuka part yang rumit, alat khusus dapat didesain untuk mendapatkan keuntungan dengan memanfaatkan efek peregangan minor pada pembentukan. Efek dari ketebalan lembaran pada diagram batas pembentukan adalah menaikan kurva pada gambar 16.14b. semakin tebal lembar, kurva pembentukannya semakin tinggi, dan lebih dapat dibentuk. Disisi lain, pada operasi pembentukan aktual, benda yang tebal tidak mudah dibengkokan seperti pada plat tipis tanpa retak (seperti yang dijelaskan pada bagian 16.5 bending ). Gesekan dan pelumasan pada pertemuan antara punch dan permukaan lembar logam juga faktor prnting pada hasil test. Dengan pengolesan pelumasan yang baik peregangan pada lembar didistribusikan lebih tidak seragam pada punch. Juga seperti yang diharapakan dan tergantung pada material dan sensitifitas potongnya, kekasaran permukaan, dalamnya garis permukaan dan cacat hal itu dapat mengurangi kemampuan bentuk secara signifikan dan menjurus ke arah perobekan lebih awal dan kegagalan dari part tersebut. 16. 5 Bending sheet, plates dan tubes Bending adalah operasi pembentukan umum pada industri. kita selalu melihat pada bodi otomitif, peralatan, penjepit kertas, dan lainnya, berapa banyak part yang dibentuk dengan bending. Lagipula, bending juga dapat menambah kekakuan pada part dengan mengrangi momen inersianya. Sebagai contoh, bagaimana korugasi, pinggiran roda, manik-manik dan klem penjepit meningkatkan kekakuannya tanpa menambah beratnya. Sebagai contoh yang spesifik, amatilah diametri kekakuan sebuah logam bisa dengan atau tidak dengan sirkumferensi beading (lihat juga beading). Istilah yang digunakan pada bending sebuah lembar atau plat ditunjukan pada gambar 16.16. bahwa bagian luar tekukan mengalami peregangan dan bagian dalam tekukan mengalami pengkerutan. Karena ada efek poison, lebar dari part (panjang

26

bending, L) menjadi lebih kecil pada bagian luarnya dan dan lebih besar pada bagian dalam daripada lebar sebenarnya (bisa dilihat juga pada gambar 16.17c) fenomena ini dapat mudah diamati dengan membengkokan sebuah penghapus karet kotak dan diamati perubahan bentuknya.

Gambar 16.16 Bending terminology. Ingat bahwa radius bending diukur pada permukaan inner part

Gambar 16.17 (a) dan (b) adalah effect dari perpanjangan inklusi ( pengelupasan) pada peristiwa crak, seperti fungsi tujuan dari proses benduig yang mengarah pada proses asli pengerolan pada lembaran (c) crak pada lapisan luar pada potongan alumunium membentuk bengkokan dengan sudut 90 0 , juga tercatat bagian yang menyempit pada lapisan bawah pada bending area.

27

Seperti ditampilkan padaa gambar 16.16, kelonggaran tekuk, Lb , adalah jarak dari

aksis netral pada

penekukan dan digunakan untuk menentukan panjang dari

lembaran untuk bagian yang akan ditekuk, posisi pada aksis netral, bagaimanapun bergantung pada radius dan derajat penekukan (seperti yang dituliskan pada material mekanik) Rumus untuk kelonggaran bending diberikan dengan : Lb = a (R + kt)

Dimana sudut

α adalah sudut tekuk ( radian) , T adalah luas lembaran, R adalah

Radius Bending dan R adalah konstan, pada prakteknya R nilainya bermacam – macam dari 0,33 ( untuk R < 2 T) sampai 0,5 (untuk R > 2T) , catatan untuk kasus yang sesuai, netral axis adalah pusat dari luas lembaran , k = 0,5 dan karena itu Lb =

α

  1  R +  2    

Radius Tekuk minimum, Radius Tekuk minimum keretakan pertama terlihat pada bagian luar serat pada lembaran yang tertekuk ini menunjukan radius tekuk minimum, ini dapat ditunjukan seperti tekuk tarik, pada bagian luar dan dalam serat pada lembaran selama proses bending diberikan dengan : e=

1 ( 2 R / T ) +1

Demikian, sepetti R/T mengurangi ( ini adalah , seperti rasio pada radius bending menjadikan luas permukaan semakin kecil), tegangan tarik pada bagian luar serat meningkat, dan material

akhirnya

menghasilkan kracking. Radius tekuk biasanya

diperlihatkan ( berbanding terbalik) pada sebagai sarat pada luas permukaan , seperti 2T, 3T, 4T dab seterusnya, ( Lihat table 16.3) demikian , sebuah 3T radius tekuk minimum diindikasikan sebagai radius terkecil juga dimana lembaran dapat dibengkokan tanpa retak tiga kali dari luas permukaannya. Disana juga terjadi hubungan yang terbalik antara kemampuan benda ditekuk dan pengurangan tarik pada area material, bending radius minimum R , itu diperlukan  50  −1   r 

R=T 

28

Gambar 16.18 Hubungan antara rasio R/T dan pengurangan kerenggangan area sheet metal. Catat bahwa, sheet metal dengan pengurangan kerenggangan 50% dapat melengkung dengan sendirinya seperti menekuk selembar kertas tanpa retak. Sumber : After. J. Datsko and C. T. Yang.

Dimana R adalah ketegangan pengurangan pada area lembaran plat logam. Demikian untuk r = 50, radius bending minimum adalah nol. Jadi, lembaran dapat terlipat dengan sendirinya (seperti menggulung) beberapa hal yang sama seperti kertas yang tertekuk untuk menambahkan kekuatan tekuk dari plat logam.

Kita mungkin dapat menambahkan pengurangan tegangan (tensil reduction) pada area dari metal (plat logam) salah satunya melalui pemanasan atau penekanan pada

29

lingkungan / keadaan yang bertekanan tinggi , kemampuan tekuk yang tergentung pada kondisi bagian tepi lembaran, sejak daerah pinggiran yang kasar maka akan menjadi titik konsentrasi, kemampuan tekuk akan bertambah jika kekasaran bagian tepi

juga

bertambah. Faktor lain yang nyata pada keretakan bagian tepi adalah banyaknya bentuk dan kekerasan dari inklusi pada lembaran logam dan banyaknya dari perlakuan dingin bagian tepi selama proses shearing (pemotongan), karena titik yang terbentuk, inklusi bentuk pada pengupasan adalah lebih merusak dari pada inklusi bentuk putaran (lihat juga gambar 2.23). Perlawanan pada retakan daerah tepi selama proses tekuk dapat dilakukan dengan menghilangkan daerah cold-working (perlawanan dingin) dengan mencukur atau proses machining pada bangun tepi, atau dengan proses annealing untuk memperbaiki kegetasan. Anisotropy dari lembaran adalah factor lain yang penting pada kemampuan tlekuk hasil penggulungan dingin pada anisotropy dikarenakan orientasi yang berlebih atau oleh penyeratan mekanikal, yang disejajarkan atau dibarengi dengan beberapa imputities, inklusi dan kekosongan yang mungkin terjadi, seperti yang terlihat gambar 1.13 mengutamakan daerah luar (seperti pada lembaran) the blank yang akan dibentuk (sekumpulan, lihat Fig 16.51) yang harus diperlihatkan pada pengujian pemotongan dengan tujuan yang tepat dari penggulungan logam, ini pilihan yang tidak selalu mungkin di praktekkan. Spring back,

karena semua material memiliki modulus elastisitas yang terbatas

deformasi plastik biasanya diikuti oleh beberapa pengembalian elastis dimana penekanan dihilangkan (lihat gambar 2.3). Pada bending pengembalian ini disebut spring back. Dimana dapat diamati dengan mudah pada proses bending dan kemudian mengeluarkan bagian potongan dari logam atau kawat. Spring back, terjadi tidak hanya pada lembaran logam yang flat, tetapi juga pada padatan atau lembah (cekungan) batang dan pipa dari beberapa belahan yang bersilangan, seperti yang tercatat pada Gambar. 16.19. Sudut tekuk akhir setelah spring back, lebih kecil daripada sudut bagian yang telah ditekuk dan derajat ahir bending lebih luas daripada sebelum spring back terjadi.

30

Spring back dapat dijumlahkan dengan perkiraan dalam pernyataan radius Ri dan Rf (Gambar 16.19) seperti : 3

Ri  RiY   RiY  = 4  − 3  +1 Rf  ET   ET 

Catatan dari rumus ini jika Spring back terjadi (a) seperti R/T ratio dan tegangan tarik, Y, dari material yang bertambah dan (b) adalah modulus elastis, E, berkurang.

Gambar 16.19 Spring back pada proses bending. Komponen cenderung kembali setelah dibending. Dan menjadikan radius tekuk lebih besar. Pada kondisi tertentu, hal ini memungkinkan sudut tekukan terakhir lebih kecil dari yang sebenarnya ( negative spring back )

Gambar 16.20 Metode pengurangan atau mengilangkan springback pada operasi bending.

31

Gambar 16.21 Kebanyakan operasi die bending menunjukkan dimensi bukaan die , W, digunakan dalam menghitung tenaga bending.

Dalam V-die bending (Gambar 3.16.20 dan 16.21) ini memungkinkan material untuk menunjukkan negative spring back kondisi ini disebabkan oleh deformasi alami yang baru saja terjadi setelah punch, menyelesaikan operasi bending pada akhir pukulan (tekanan) Negatif Spring back tidak terjadi pada air bending (bending udara) ditunjukan pada Gambar 16.22a (juga disebut free bending) karena tidak adanya paksaan seperti pada pembebanan V-die pada bend (tekuk) area. Compensasi untuk spring back. Spring back pada operasi forming biasanya terkompensasi oleh overbending part (Gambar 16.20 a dan b). beberapa trial mungkin perlu untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Metode lainnya adalah untuk mencetak bend area dengan menandai itu untuk mengurangi tegang local yang tinggi antara ujung dari punch dan permukaan die. (Gambar 16.20 dan d). Sebuah cara yang diketahui seperti bottoming (mendasari) sebuah punch, cara lainnya adalah stretch bending, ini dimana part ditandai untuk ketegangan ketika sedang dibending (lihat juga stretch forming, gambar 16.6)

32

Gambar 16.22 Contoh dari bermacam pengoperasian bending

Bending Force. Bending force untuk lembaran dan plat dapat dihitung dengan mengansumsikan proses jika proses ini salah satu dari bending sederhana pada balok persegi panjang, seperti yang sebutkan pada teks on mechanic of solid. Demikian, bendingforce adalah sebuah fungsi dari kekuatan dari metarial, lebar L, dari bend, Ketebalah T, pada lembaran dan pembukaan die W, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.21, Friksi yang dikeluarkan, maksimum bending force, P, adalah. P=

KYLT W

2

Dimana faktor di dapat dari 0.3 dari penyekatan die, sekitar 0,7 untuk sebuah U-die sekitar 1,3 untuk V-die dan Y adalah yield stress / tegangan tarik dari material. Untuk sebuah V-die, Contoh (16.7) seringkali modifikasi seperti : P=

(UTS) LT 2 W

Dimana UTS (Ultimate Tensile Stregth dari material). Ini persamaan digunakan dengan baik untuk situasi dimana radius ujung punch dan tebal lembaran relatif mengecil dibandingkan pada saat die membuka, W Kekuatan pada die bending berubah disepanjang siklus bending ini ditambah dari nol sampai maximum dan mungkin bisa berkurang ketika bending terselesaikan. Tegangan/kekuatan kemudian berkurang dengan tajam seperti punch menjangkau dasar pada pukulannya dan part menyentuh pada dasar die pada air bending (Gambar

33

16.22) Bagaimanapun pukulan tidak ditambah kembali setelah ini dimulai untuk mengurangi, seperti tidak memiliki pertahanan untuk pergerakan bebas yang menurun.

16.6 macam - macam bending dan hubungan operasi Press-brake forming, lembaran metal atau plate dapat di bend (tekuk) dengan perlengkapan sederhana menggunakan sebuah tekanan, lembaran atau narrow strips (potongan samping) sepanjang 7 m atau lebih panjang biasanya di bentuk (lekuk) dengan sebuah press brake, mesin memiliki die yang panjang dalam mekanik atau press hidrolik dan sesuaian khusus untuk produksi kecil yang terus, seperti dapat in Gambar 16.23. Peralatannya simple dan pergerakannya hanya naik dan turun dan mereka biasanya diadaptasikan untuk jenis bentuk yang luas, juga proses dapat automatis dengan mudah untuk biaya rendah, dan produksi tinggi yang terus menerus material die untuk press brake mungkin dapat diantaranya dari kayu keras (untuk tegangan material rendah dan produksi kecil), karbit untuk material kuat dan abrasive dan juga dipilih untuk meningkatkan umur die. Untuk aplikasi yang paling sering bagaimanapun baja karbon dan gray-iron dies biasanya digunakan.

Gambar 16.23 (a) sampai ( e ) ilustrasi skema bermacam operasi bending pada press brake. ( f) ilustrasi skema dari press brake. Sumber : Country of verson Allsteel Company

34

Bending dalam 4 slide mesin. Bending dengan potongan yang relative pendek dapat dikerjakan dengan mesin seperti yang ditampilkan pada Gambar 16.22b pada mesin ini pergerakan lateral dari die, terkontrol dan sinkron dengan pergerakan vertical die menyesuaikan / untuk mengisi part sehingga menjadi bentuk yang diinginkan proses ini digunakan untuk pembuatan pipa dan saluran bushing, fasterner dan component mesin yang bermacam. Roll bending, dalam proses ini ( Gambar 16.22) plat dibentuk menggunakan peralatan roll, dengan mengatur jarak antara ketiga roll. Berbagai bentuk lekukan dapat dihasilkan. Proses ini fleksibel dan digunakan dengan luas untuk pembentukan plat, aplikasinya seperti dandang(ketel) termos dan berbagai macam jenis struktur yang berliku. Gambar 16.22d, menunjukan garis potongan bending denga roll yang selalu mengikuti polyurethane, dimana menyesuaikan pada perubahan bentuk seperti roll atas yang keras meneruskan potongan. Beading, pada beading, keliling dari lembaran logam dibentuk kedalam sebuah dies, (gambar 16.24) the bead memberikan kegetasan kedalam part dengan menghasilkan moment inersia pada seksi ini.selain itu, beads juga menambahkan penampakan permukaan dan mengeliminasi pembongkaran ketajaman bagian tepi yang dapat menimbulkan resiko.

Gambar 16.24 ( a ) Bead forming dengan single die ( b ) sampai ( d ) bead forming dengan dua die dalam press brake

35

Flanging, ini adalah proses dari pembentukan bagian tepi dari lembaran metal, biasanya mencapai 90 derajat, dalam shrink flanging, gambar 16.25a, proses flange ditujukan untuk mengurangi tegangan gelinding, dimana jika berlebihan, dapat menyebabkan bagian tepi dari flanging menjadi kerut, kerutan ini pada dasarnya dihasilkan dengan berkurangnyaradius dari lekukan flange. Pada strech flanging, keliling flange ditujukan untuk tegangan tariknya, jika terlalu banyak, dapat berkerut dengan mudah pada kelilingnya.

Gambar 16.25, berbagai macam operasi flanging (a) flanging pada lembaran datar (b) dimpling, (c) pelubangan lembaran metal dari flanging. Pada operasi ini, tidak ada persiapan pelubangan sebelum punch diturunkan. Catatan, bagaimanapun, kekasaran bagian tepi selama keliling dari flange. (d) flanging pada pipa. Catatan pinggiran flange menjadi jarang.

36

Gambar 16.26 ( a ) Ilustrasi skema dari proses roll forming ( b ) contoh dari roll forming cross section. Sumber ( b ) Courtesy of sharon Custom Metal Forming, Inc.

Roll forming. Proses ini, yang juga disebut contour-roll forming atau cold-roll forming, digunakan untuk pembentukan lembaran logam yang lebar dan produksi besar. dimana melalui suatu satuan gulungan, potongan plat logam dibengkokkan dalam langkah yang berurutan (Gambar .16.26). potongan yang dibentuk kemudian adalah potongan panjang yang khusus dan panjangnya spesifik secara terus-menerus. Produk roll-formed khas adalah panel, bingkai gambar dan pintu, saluran selokan, tabung dan pipa dengan klem pelipat kunci ( lihat bagian 32.5). Panjang part, bagiannya terbatas hanya oleh jumlah material menyediakan kepada gulungan dari stock yang bergulung itu. ketebalan lembar plat pada umumnya terbentang dari sekitar 0,125 sampai 20mm. Pembentukan, kecepatannya biasanya di bawah 1,5 m/s, walaupun mereka dapat yang jauh lebih tinggi untuk aplikasi khusus. Urutan proses dan disain dari gulungan ( yang mana pada umumnya dengan mesin controling) memerlukan pengalaman yang harus dipertimbangkan. toleransi dimensional dan springback, seperti halnya memotong dan tekuk untuk potongan, harus dipertimbangkan. gulungan biasanya dibuat dari baja karbon atau besi dan mereka mungkin adalah unsur logam pelapis kran disepuh untuk suatu penghabisan permukaan yang lebih baik menyangkut produk yang dibentuk dan untuk perlawanan pengausan yang lebih baik menyangkut gulungan itu. pelumas mungkin digunakan untuk mengurangi pengausan gulungan, untuk meningkatkan penghabisan permukaan, dan pendingin gulungan dan lembaran yang sedang dibentuk

37

Tube bending and forming. membengkokkan dan membentuk pipa dan bagian cekungan lain memerlukan mesin khusus karena kecenderungan untuk tekukan dan lipatan, seperti ketika berusaha menekuk suatu potongan pipa tembaga atau bahkan plastik udara pembungkus soda. Metoda bending yang paling tua adalah suatu pipa akan kemasan pertama yang partikel butir lepas dengan di dalam nya ( biasanya pasir) dan menekuknya ke dalam suatu peralatan yang sesuai. Fungsi dari pengisi akan mencegah pipa dari tekukan didalamnya. Setelah pipa menjadi bengkok, pasir ditumpahkan. Pipa juga dapat diisi dengan berbagai isi internal fleksibel ( Gambar.16.27 ) dengan tujuan yang sama sepeti pasir tersebut. Haruslah diperhatikan jika (dikarenakan tentang kecenderungan yang lebih rendah nya untuk penekukan ) suatu pipa yang tebal untuk dibentuk untuk suatu radius tekukan besar dapat dibengkokkan dengan aman tanpa penggunaan pengisi atau plugs. Dan juga pipa hydroforming ( bagian 16.8) Pembentukan pipa dan bentuk - bentuk pipa seperti yang berbeda-beda juga bisa dilakukan menggunakan tekanan cairan internal ( menggantikan penyumbat dari polyurethane ) dengan akhir dari pipa yang seperti disegel oleh mekanik. Dalam proses ini ( tabung hydroforming), komponen diperluas kedalam suatu gerak membuka die pada tekanan hingga 600 MPA. die kemudian dibuka untuk memindahkan bagian yang dibentuk ( Gambar 6.28b)

Gambar 16.27 metode pembengkokan pipa. Pengisian tambalan pipa dengan particulate material seperti pasir sering digunakan untuk mencegah melipatnya pipa selama pembengkokan. Pipa juga dapat dibengkokkan oleh suatu teknik yang terdiri dari dari suatu pegas yang keras, seperti sekerup yang diselipkan di atas pipag. pemeriksaan antara OD dari pipa dan ID keretakan kecil, sehingga tabung tidak akan terdapat kekusutan dan tekukan adalah seragam

38

Gambar 16.28 ( a ) sebuah bulging dari tubular part dengan flexsibel plug. ( b ) produksi dari fitting untuk plumbing oleh expanding tubular blanks dibawah tekanan internal. Sumber : After J. A. Schey

Dimpling, pieching , dan flaring. pada dimpling ( gambar. 16.25), suatu lubang yang pertama dihantam dan kemudian memperluas ke dalam flange,. flange juga barangkali yang diproduksi dengan penembusan dengan suatu bentuk pukulan ( gambar.16.25c). bagian akir tabung juga dapat diflange dengan proses yang sama ( gambar 16.25d). manakala sudut tekukan kurang dari 90 derajat. Perabot dengan pengepasan bentuk akhir kerucut disebut flaring. kondisi dari tepi ( lihat gambar 16.3) adalah penting dalam operasi ini.meregangkan material menyebabkan tegangan-tarik tinggi sepanjang batas luar dimana dapat didorong kearah retakan dan sobekan pada flange. Seperti perbandingan diameter flange dengan lubang diameter yang bertambah, regangan meningkat dengan proporsional. tergantung pada kekasaran tepi, akan ada kecenderungan untuk pecah sepanjang diameter tepi dari flange. untuk mengurangi kemungkinan ini, pemotongan atau penekanan bagian tepi mungkin dipotong dengan suatu alat tajam ( lihat gambar 16.9) untuk meningkatkan ujung permukaan bagian tepi.

39

Heaming dan seaming. Pada proses heaming ( juga disebut perataan), tepi dari lembar dilipat di atas bagian itu sendiri ( gambar 16.23c). heaming meningkatkan kekakuan part, meningkatkan penampilan nya, dan menghapuskan tepi yang tajam. seaming melibatkan sambungan dua tepi pelat logam heaming (gambar.16.23d) seaming ganda adalah dibuat oleh proses serupa menggunakan bentuk secara khusus alat penggulung untuk kedap dan sambungan kedap udara, seperti diperlukan di kotak makanan dan minuman. Bulging. proses ini melibatkan penempatan suatu bentuk tabel, yang berbentuk kerucut, atau curva linear die ke dalam suatu split female die dan kemudian mengekspandingnya, pada umumnya dengan suatu penyumbat polyurerthane ( gambar.16.28a). punch kemudian ditarik kembali, penyumbat kembali ke bentuk asli, dan part yang dibentuk dipindahkan dengan pembukaan die yang memisah. produk khas dibuat adalah pitchers air, barrel bir dan manik-manik drum minyak. karena komponen dengan bentuk kompleks, busi ( sebagai ganti menjadi silindris) mungkin dengan tujuan menerapkan tekanan yang lebih tinggi pada daerah part yang kritis. keuntungan utama menggunakan busi polyurethane adalah bahwa mereka adalah sangat bersifat tahan abrasi , melicinkan ,and pelumas, lagipula, tidak merusakkan ujunh permukssn yang sedang dibentuk. Segmented dies. Ini adalah dies yang terdiri dari segmen individu yang ditempatkan di dalam part itu dibentuk dan diperluas dengan mesin dalam satu arah radial. mereka kemudian ditarik kembali untuk memindahkan part yang dibentuk itu. Segmented dies secara relatif mahal, dan dapat digunakan untuk produksi masal.

Gambar 16.29 langkah dalam membentuk bellows (pengembus)

40

contoh 16.3 pabrikasi bellows bellows (embusan) dimanufaktur dengan bulging proses, seperti ditunjukkan di gambar 16.29 setelah tabung membengkak pada bermacam penempatan yang sama jauh, dimampatkan di sekitar axis ke yang roboh seragam daerah yang membengkak, begitu membentuk bellows. material tabung harus mampu mengalami tegangan yang besar melibatkan sepanjang proses peruntuhan tanpa menghasilkan retak.

Gambar 16.30 Ilustrasi skema dari proses stretch forming. Lapisan alumunium untuk pesawat dapat dibuat dengan metode ini. Sumber : Courtesy of Cyril Bath Co.

Strecth forming. Pada stretch forming, pelat logam adalah diclamping sepanjang tepinya dan yang diregangkan pada male dies( dari blok atau dari pukulan). Die bergerak ke atas, mengarah ke bawah atau jalan sisi yang tergantung pada disain tertentu dari mesin ( buah ara 16.30) pembentukan peregangan digunakan terutama untuk membuat pesawat terbang panel kulit pesawat ,badan pesawat terbang, dan sarung kapal. alumunium kulit untuk boeing 767 dan 757 pesawat terbang, sebagai contoh, adalah dibuat oleh stretch forming dengan suatu kekuatan tekanan 9 MN. lembar segi-empat adalah 12mx 2.5 x 6.4 mm. walaupun proses ini biasanya digunakan untuk produksi volume rendah, adalah hemat dan serbaguna, terutama sekali untuk industri pesawat terbang.

41

Pada kebanyakan operasi, yang kosong adalah lembar segi-empat yang diclamping sepanjang tepi lebih dangkal nya dan meregangkan menurut panjang, begitu membiarkan material untuk menyusutkan pada jarak. mengendalikan jumlah peregangan adalah penting dalam rangka mencegah retakan. Pembentukan peregangan tidak bisa menghasilkan komponen dengan pinggiran yang jelas dengan sudut kembali ( tekanan pada permukaan dari die.) berbagai accesorry peralatan dapat menggunakan bersama dengan peregangan membentuk, mencakup lebih lanjut pembentukan dengan keduaduanya female dan male die part di bawah tegangan. dies untuk stretch forming biasanya dibuat dari campuran logam seng, baja, plastik, atau kayu. kebanyakan aplikasi tidak memerlukan minyak pelumas.

Gambar 16.31 Proses metal forming berkelanjutan dalam dua bahan alumunium

42

Deep Drawing Banyak part dibuat dari pelat logam adalah silindris atau berbentuk box, seperti pot dan panci, semua jenis kotak untuk makanan dan minuman (gambar 16.31), baja tahan-karat dapur bakcuci ,canisters, dan bahan bakar tangki/tank permobilan. komponen seperti pada umumnya dibuat dengan proses suatu tekanan suatu pelat logam flat yang kosong ke dalam suatu lubang die walaupun proses biasanya disebut deep drawing ( karena kemampuan nya untuk memproduksi komponen lebih dalam), juga digunakan untuk membuat komponen yang dangkal atau mempunyai kedalaman moderat. ini adalah salah satu proses pabrik logam paling utama sebab dari penggunaan luas dari pembuatan produk. Di proses dasar deep-drawing, di sekitar pelat logam yang kosong ditempatkan di atas suatu lingkar pembukaan die dan ditempatkan pada tempatnya blankholder atau hold-down ring (gambar 16.32b). gerakan punch mengarah ke bawah dan memukul blank ke dalam rongga, sehingga membentuk suatu cangkir.m Variabel yang penting di dalam deep drawing adalah properti dari pelat logam, perbandingan diameter blank, Do: garis tengah punch, Dp:toleransi, c, diantara punch dan die : radius punch, Rp: radius sudut die, Rd: kekuatan blank holder : dan pemberian minyak pelumas dan friksi antara semua permukaan yang berhubungan. Selama operasi drawing, pergerakan dari blank ke dalam rongga dies mengurangi induksi sampai menekan kedalam flens, pinggiran roda itu, dimana cenderung menjadikan flens,untuk mengerut selama drawing. Fenomena ini dapat didemonstrasikan dengan hanya menekan potongan bundar ke dalam suatu rongga, seperti suatu gelas minum. pengerutan dapat dikurangi atau dihapuskan jika blank holder tetap dibawah penjagaan kekuatan tertentu. dalam rangka meningkatkan capaian, penting kekuatan ini dapat dikendalikan sebagai fungsi pergerakan pukulan. Oleh karena orang banyak variabel melibatkan, pukulan itu force,f, sukar untuk mengkalkulasi secara langsung. Telah ditunjukkan, kekuatan pukulan maksimum itu, f maks dapat diperkirakan dari rumusan f max=πDpT(UTS)[(Do/Dp)-0,7]

43

Dimana penamaannya sama halnya di dalam gambar16.32b. ini dapat dilihat jika kekuatan meningkat seiring meningkatnya blankholder, ketebalan, perpanjangan, dan ratio(do/Dp). dinding dari gelas diperlakukan membujur ( vertical ) seperti tegangantarik dalam kaitan dengan kekuatan pukulan. pemanjangan di bawah tekanan ini menyebabkan dinding gelas untuk menjadi bahan pengencer dan, jika berlebihan, dapat menyebabkan retak gelas;

Gambar 16.32 (a) Ilustrasi skema dari proses deep drawing pada sheet metal stipper ring memungkinkan perpindahan cup dari punch. ( b) Variable proses dalam deep drawing, kecuali kekuatan punch , f , Semua parameter yang ditunjukkan pada gambar adalah variable terpisah.

16.7.1 deep drwability Dalam suatu operasi deep-drawing, kegagalan yang biasanya diakibatkan oleh penipisan dinding gelas di bawah tegangan-tarik membujur tinggi. jika kita mengikuti pergerakan dari material ketika itu mengalir ke dalam rongga die, itu dapat dilihat bahwa pelat logam (a) harus mampu untuk mengalami suatu pengurangan di dalam jarak dalam kaitan dengan pengurangan di garis tengah, dan ( b) harus menekan penipisan di bawah tegangan-tarik yang membujur dalam dinding gelas tersebut. Deep drawability biasanya dinyatakan oleh pembatasan gambar perbandingan ( LDR),

44

LDR=maximum blank diameter= Do Punch diameter

Dp

Gambar 16.33 Tegangan pada contoh tensile test yang dipindah dari selempeng sheet metal. Tegangan ini digunakan untuk menentukan Anistropy normal dan planar dari sebuah sheet metal.

Apakah suatu pelat logam dapat ditarik dalam dengan sukses ke dalam sepanjang suatu part bentukan gelas, telah ditemukan menjadi suatu fungsi anisotropi yang normal digambarkan . dalam kaitan dengan tegangan spesimen mengalami dalam tegangan ( gambar.16.33) R=Width strain Thickness strain

=εω εt

(16.11)

Dalam rangka menentukan besar R, suatu percobaan tarik spesimen yang pertama disiapkan dan diperlakukan untuk suatu pemanjangan 15% sampai 20%. tegangan sebenarnya pada lembar plat

telah dihitung dan dibahas dalam bagian 2.2. sebab

lembaran plat pada pengerolan dingin yang biasanya mempunyai anisotropi di dalam planar petunjuknya, R nilai dari suatu spesimen pemotongan dari suatu lembaran metal digulung akan tergantung pada orientasinya berhubungan dengan arah yang bergulung. Untuk kondisi ini , nilai rata-rata, Ravg dapat dihitung dengan : Ravg=R0+2R45+R 90

4

(16.12)

45

Jika tulisan di bawah garis adalah sudut berhubungan dengan arah

yang

bergulung pada lembar plat tersebut. beberapa Ravg nilai-nilai khas disampaikan dalam tabel16.4. hubungan yang ditentukan antara Ravg dan LDR ditunjukkan di dalam fig 16.34. itu telah tidak dibentuk bahwa sifat mekanis pelat logam yang lain menunjukkan seperti konsisten suatu hubungan ke LDR seperti halnya Ravg , dengan penggunaan suatu percobaan tarik sederhana menghasilkan dan memperoleh anisotropi normal dari pelat logam, pembatasan gambar perbandingan dari suatu material dapat ditentukan

Gambar 16.34 Hubungan antara anisotropy normal rata-rata dan limiting drawing ratio untuk bermacam sheet metal

Earing. Di dalam drawing, tepi cups akan menjadi garis yang berombak/berkerut, kejadian ini disebut earing ( gambar .16.35). Ears harus dilakukan pada pembentukan cups sebab mereka harus dipotong sedikit untuk membuang bagian yang tidak bermanfaat dan mengganggu pengolahan cups lebih lanjut , yang akan mengakibatkan sisa skrap. Earing disebabkan dari lembar oleh planar anisotropi dan jumlah earing

46

yang yang diproduksi mungkin dua orang, empat, atau delapan, tergantung pada pengolahan sejarah dan ukuran dari lembaran plat logam. Jika lembaran plat logam lebih kuat dalam petunjuk menggulung dibanding garis melintang kepada arah yang bergulung dan kekuatan bervariasi yang seragam berkenaan dengan orientasi, kemudian dua earing akan membentuk. jika lembar mempunyai kekuatan tinggi pada orientasi berbeda, kemudian earing akan lebih membentuk Planar anisotropi dari lembaran plat ditandai oleh ∆R. digambarkan dalam kaitan dengan directional R menilai dari persamaan ∆R=Ro-2R45+R 90 2 Ketika delta ∆R=0, tidak terjadi pembentukan ear. tingginya dari ear meningkat sama dengan peningkatan ∆R.Ini dapat dilihat drawabilias itu ditingkatkan oleh suatu nilai Ravg dan ∆R rendah. biasanya, pelat logam dengan Ravg tinggi juga mempunyai ∆R nilai-nilai tinggi. pelat logam susunan sedang dikembangkan secara terus menerus untuk meningkatkan drawabilitas dengan pengendalian jenis campuran logam unsurunsur dalam material seperti halnya berbagai pengolahan

parameter

selama

penggulungan lembar.

Gambar 16.35 Earing pada cup baja disebabkan anistropy planar dari sheet metal

47

Praktek deep-drawing Petunjuk tertentu telah dibuat untuk keberhasilan praktek deep-drawing. tekanan blank holder biasanya dipilih 0.7 sampai 1,0% dari jumlah kekuatan akhir dan kekuatantarik dari pelat logam. Terlalu tinggi kekuatan blank holder meningkatkan kekuatan pukulan dan menyebabkan dinding cups untuk tersayat. Pada sisi lain, jika blankholder kekuatan terlalu rendah, Pengerutan akan terjadi. Toleransi pada umumnya 7 sampai 14% lebih besar dibanding ketebalan lembaran plat jika jaraknya terlalu kecil, the blank mungkin ditembus oleh tekanan tersebut. sudut radian dari tekanan dan die adalah juga parameter yang penting. jika mereka terlalu kecil, mereka dapat menyebabkan retak di sudut; jika mereka adalah terlalu besar, dinding cangkir akan terjadi pengerutan.. Draw beads (Gambar.16.36) adalah diperlukan untuk mengendalikan aliran yang kosong ke dalam rongga die. Beads membatasi tekanan yang terbuang pada pelat logam dengan membengkokkan dan meluruskan sepanjang siklus drawing. Mereka dengan demikian meningkatkan kekuatan memerlukan untuk menarik lembar ke dalam cavity die fenomena ini dapat didemonstrasikan dengan mudah dengan penempatan suatu potongan kertas atau almunium menggagalkan melalui jari seseorang dalam pengaturan similiar Lihat gambar13.36a. Anda akan catat bahwa suatu kekuatan tersebut. Jadi harus diperhatikan untuk untuk tidak terkena jari anda. Draw beads juga membantu ke arah mengurangi yang diperlukan kekuatan blankholder, sebab lembar yang bermanik-manik mempunyai suatu kekakuan yang lebih tinggi ( oleh karena itu momen-inersia lebih tinggi ) oleh karena itu kecenderungan untuk mengerutkan. Drawing garis tengah manikmanik dapat terbentang dari 13 sampai 20 mm yang belakangan ini bisa diterapkan dalam pengecapan besar, seperti pada panel pada mobil. Draw beads juga bermanfaat di dalam gambar komponen nonsymmetric dan box-shaped, sebab mereka dapat menyajikan berbagai kesulitan penting dalam pengerjaan ( gambar.16.36 b dan c). Melihat pada gambar 16.36C, sebagai contoh, bahwa berbagai bagian part menyangkut yang mengalami jenis kelainan bentuk yang berbeda

48

selama drawing. ( mengingat juga prinsip pokok material mengalir di direction paling sedikit perlawanan.)

Gambar 16.36 Ilustrasi dari skema draw bed Dalam rangka menghindari sobek/tersayatnya pelat logam selama pembentukan, tersebut sering diperlukan untuk menyertakan faktor berikut : •

Penempatan dan disain yang sesuai draw beads

•

luasan radius die

•

Pemberian minyak pelumas efektif

•

Bentuk dan ukuran blank

•

Memotong/Terputus sudut segi-empat atau penyiku yang kosong pada 45 untuk mengurangi tegangan-tarik dikembangkan selama drawing

•

Penggunaan blank dari cacat internal dan eksternal Ironing (pengerasan). melihat pada gambar16.32 bahwa jika jarak antara punch

dan die cukup besar, cups yang didrawing akan mempunyai dinding lebih tebal pada dindingnya dibanding pada dasar nya. Dikarenakan dinding tersebut terdiri dari material dari bagian titik tengah dan sebelah luar menjadi kosong, karenanya telah dikurangi di dalam titik tengah menjadi lebih tebal dibanding material yang constituting sisa dari dinding cups. sebagai hasilnya, cups akan kembangkan suatu nonuniform dinding 49

ketebalan. ketebalan dari dinding cups dapat dikendalikan oleh suatu proses yang disebut pengerasan (ironing). di dalam wich adalah suatu cups didrawing diteruskan satu atau lebih pengerasan (ironing) dinding sekitarnya ( lihat gambar.16.31). Jarak pengerasan antara ketebalan dinding utama tetap ( dan sepadan dengan clearence, kecuali untuk beberapa pulihan bejana kecil). almunium hidangan kaleng, untuk contoh, secara khas mengalami dua atau tiga pengerasan pada pengoperasian di mana cups yang didrawing adalah ditekan melalui suatu satuan dalam pengerasan dinding. Redrawing. Kaleng atau bejana adalah yang terlalu sukar untuk menekan masuk satu pengoperasian dan biasanya mengalami redrawing( lihat gambar.16.31) oleh karena ketetapan volume dari logam, cups menjadi lebih panjang karena adanya proses drawing kembali ke daerah tengah yang lebih kecil. Pada

kebalikan yang mereduksi, cups

ditempatkan asal; terbalik; sungsang di dalam tidak bergerak dan begitu diperlakukan untuk membengkokkan pada arah berhadapan dengan bentuk wujud asli nya. Drawing tanpa blankholder. Pada pelaksanaan proses drawing kemungkinan akan berhasil tanpa suatu blankholder, dengan ketentuan bahwa pelat logam cukup tebal untuk mencegah pengerutkan. suatu cakupan yang biasanya (menyangkut) daerah tengah adalah Do-Dp< 5T Di mana T adalah ketebalan plat logam tersebut. Embosing. Ini adalah suatu pengoperasian yang terdiri dasaran drawing yang dibuat dengan mempertemukan female dan male die (gambar.16.37). embosing digunakan terutama untuk pengerasan

pelat logam rata/tipis memberi papan dan tujuan dalam

membentuk, penomoran, dan proses akhir, seperti penutup aluminum pada tutup kaleng.

Gambar 16.37 Sebuah proses embosing dengan dua dies. Huruf, nomor dan rancangan komponen sheet metal bisa diproduksi dengan proses ini

50

Tool dan peralatan untuk drawing. alat yang paling umum dan material untuk deep drawing adalah besi cor dan peralatan untuk baja dan meliputi die diproduksi dari besi tuang keras yang dibuat oleh lost-foam proses. Material lain seperti plastik dan karbit juga mungkin digunakan ( lihat tabel 5.7) metoda pabrikasi adalah discribed secara detil pada bagian 14.7. oleh karena bentuk yang axisymmetric (menyangkut) komponen punch dan die ( seperti untuk pembuatan bejana dan kaleng silindris ), mereka dapat dihasilkan pada peralatan seperti pengerjaan dengan mesin kecepatan tinggi pada mesin bubut computer-controlled. Peralatan untuk deepdrawing pada umumnya suatu kempa hidrolik atau suatu kempa mekanis kerja ganda, yang belakangan biasa dipergunakan karena lebih tingginya pengoperasian kecepatan. Pada kerja-ganda kempa hidrolik, tekanan dan blankholder dikendalikan dengan bebas. Tekanan mempercepat biasanya mencakup antara 0.1 dan 0.3 m/s Contoh 16.4 pabrikasi kaleng makanan dan minuman Produksi kaleng adalah suatu industri yang kompetitif dan utama di dunia industri dengan kira-kira 100-milyar hidangan kaleng dan 30-milyar kaleng makanan diproduksi setiap tahun di Amerika Serikat. Klaeng tersebut kuat dan box biasanya berkisar kurang dari 15 g) dan di bawah suatu tekanan dalam 620 KPA yang dapat diakui dan tanpa kebocoran pada muatannya. Terdapat kebutuhan sulit untuk penyelesaikan permukaan dari kaleng, Karena kaleng yang mengkilap dan dihias lebih disukai daripada atas kaleng yang tidak mengkilap dilihat. Mempertimbangkan semua hal ini , kaleng logam adalah yang sangat murah.

Gambar 16.38 ( a ) Kaleng alumunium.catatan, finishing permukaan yang sempurna. ( b ) Detail dari tutup kaleng alumunium menunjukkan rivet utuh dan sisi yang dicetak untuk bukaan atas

51

Dapat dibuat dengan biaya kira-kira 40$ setiap1000 kaleng atau sekitar 4 setiap kaleng. Oleh karena itu, ongkos kaleng kosong yang terdapat pada suatu 6pack adalah 24 sen yang mana dikarenakan hal adanya pentingnya mendaur ulang kaleng Kaleng makanan dan minuman mungkin diproduksi dalam jumlah besar, yang yang paling umum terdiri dari dua potong dan tiga potongan kaleng. dua potongan dapat terdiri dari badan kaleng dan penutup itu ( Gambar16.38a) badan kaleng dibuat dari satu potongan yang telah didrawing dan inored, karenanya industri tersebut praktek dari yang reffering ke gaya sebagai D&I (inored dan drawing) kaleng. Tiga potongan kaleng diproduksi dengan memasang suatu penutup dan suatu alas ke suatu pelat logam badan silindris. Drawing dan ironed badan kaleng diproduksi dari sejumlah campuran logam, yang paling umum adalah 3004-H19 aluminum ( lihat bagian 6.2) dan electrolytic tinplated Astm A623 baja. Penutup alumunium digunakan untuk keduanya, baja dan aluminum kaleng dan memproduksi dari 5182-H19 atau 5182-H48. Penutup menuntut satuan kebutuhan disain, dikarenakan kaleng dihasilkan dengan

meninjau ulang

gambar.16.38b. Tidak seharusnya kaleng penutup dicapai dengan mudah ( alur yang dibengkokkan di sekitar ), tetapi suatu rivet integral dibentuk dan didahului pada penutup untuk memegang benda pada tempatnya. Alumunium campuran logam 5182 mempunyai karakteristik yang unik karena mempunyai formabilas cukup untuk memungkinkan pembentukan oleh rivet integral tanpa retak dan mempunyai kemampuan untuk dicapai. Penutup kaleng biasanya dicap dari 5182 aluminum lembaran, dibuat dan disegel plastik ditempatkan di sekitar batas luar dari penutup. Polymer lapisan menyegel kaleng contens setelah lidsis mengklem ke badan kaleng, seperti untuk dibuka nantinya.. Metoda

yang

yang

tradisional

memproduksi

kaleng

ditunjukkan

pada

gambar.16.31. proses dimulai dengan 140-mm titik tengah yang kosong diproduksi dari lembaran yang digulung. Bagian yang kosong ini adalah ( a) drawing dalam ke suatu titik tengah di sekitar 90mm, ( b) lalu didrawing kembali pada titik tengah sekitar 65mm, ( c) lalu diironing sampai dua atau tiga pengerasan dengan alarm waktu, dan (d) Pada bagian bundar untuk kaleng alas, deep-drawing dan operasi pengerasan dilakukan pada suatu jenis khusus tekanan yang secara khas menghasilkan kaleng pada

52

kecepatan diatas 400 perminute gerakan. berikut rangkaian operasi ini, sejumlah proses tambahan yang dilakukan. necking badan kaleng dilakukan melalui pemintalan ( bagian 16.9) atau oleh necking die ( suatu pembentukan operasi similiar untuk ditunjukkan pada gambar.15.19a, dimana suatu bagian yang berbentuk pipa thin-walled ditekan ke dalam ), lalu kemudian memutar flanged. alasan untuk necking tutup kaleng adalah karena aluminum 5182 menggunakan untuk penutup secara relatif lebih mahal untuk itu diperlukan meruncingkam puncak kaleng, suatu volume material lebih kecil diperlukan, dengan demikian mengurangi biaya itu. juga, haruslah dicatat bahwa ongkos suatu kaleng sering dihitung ke untuk kesejuta dolar, karenanya bagaimanapun corak disain yang mengurangi biaya nya akan menjadi pertimbangan oleh industri kompetitif ini. Rubber Forming Pada proses ini diuraikan pada bagian yang terdahulu, telah dijelaskan bahwa die biasanya dibuat dari material padat, seperti karbit dan baja. Bagaimanapun, pada karet yang membentuk ( juga mengenal sebagai Guerin proses), salah satu dari die pada seperangkat dibuat dari suatu material fleksibel, yang secara khas suatu lapisan polyurethane. Polyurethanes digunakan secara luas oleh karena  Ketahanan terhadap pengausan  Ketahanan untuk memotong atau menyobek dengan beram atau tepi tajam lain pada pelat logam  tahan lelah (fatiq). Didalam bending dan embosing pelat logam oleh proses ini, karet ( gambar 16.39). dicatat bahwa permukaan luar dari

digantikan dengan suatu lembaran plat logam

melindungi dari kerusakan atau scratch, dikarenakan hal tersebut tidak dalam hubungan dengan suatu permukaan yang keras selama pembentukan. Tekanan dalam pembentukan karet biasanya mendekati 10 MPA.

53

Gambar 16.39 Contoh dari bending & embosing sheet metal punch dan alas fleksibel sebagai female die

Gambar 16.40 Hydroform ( fluid forming ) proses. Berbeda dengan proses deep drawing, tekanan pada lengkunang puncak menekan dinding cups melawan punch. Cups ikut dengan punch. Dengan cara ini kemampuan deep drawing ditingkatkan

54

Gambar 16.41 ( a ) ilustrasi skema dari proses hidroforming pipa ( b ) contoh dari komponen tubehidroforming. Otomotif exhaust dan komponen struktur, rangka sepeda, dudukan hidolik dan pneumatik dibuat melalui proses hydro forming. Sumber : Courtesy of schuler GmBH.

Pada hydroform atau fluit-forming process (gambar 16.40), tekanan lebih pada lapisan karet dikendalikan sepanjang

pembentukan siklus dengan suatu tekanan maksimum

sampai kepada 100 MPA. Prosedur ini memberikan kendali bagian yang menyangkut selama pembentukan dan mencegah mengerutkan atau menyobek. Penekanan yang sangat dalam dapat diperoleh dibanding dengan penekanan conventioal, sebab tekanan di sekitar selaput karet memaksa cups melawan terhadap tekanan tersebut. Sebagai hasilnya, friksi di punch-cup alat penghubung peningkatan, yang kemudian mengurangi tegangantarik yang membujur pada cups dan juga meminimalkan keretakan. Kendali dari kondisi-kondisi tentang geseran pada karet yang terbentuk, sama seperti dengan pengoperasian yang membentuk lembaran plat lain, dapat faktor kritis di dalam pembuatan komponen dengan bagus . Penggunaan dari pelumas sesuai dan metoda aplikasi mereka juga sangat penting . Pada tube-by yang droforming, pipa logam dibentuk di dalam suatu die dan yang diberi tekanan diterapkan lebih secara luas , menghasilkan pembentukan tabung sederhana seperti halnya berbagai bentuk cekungan kompleks. Komponen yang dibuat oleh proses ini meliputi automotive-exhaust dan komponen struktural yang berbentuk pipa. Jika terpilih dengan baik , rubber-forming dan proses hydroforming mempunyai keuntungan ( a) kemampuan untuk pembentukan yang kompleks, ( b) pembentukan komponen dengan lembaran plat yang tipis dari berbagai material ( c) fleksibilitas operasi, ( d) penghindaran kerusakan pada permukaan lembaran plat ( e) die rendah pengausan ( f) produk yang dibuat mesin lebih bagus 16.9 SPINNING Spinning adalah suatu proses yang dimana melibatkan pembentukan dari komponen axisymmetric di atas suatu penekanan oleh penggunaan berbagai alat penggulung dan

55

perkakas. Suatu proses yang serupa adalah dengan pembentukan keramik pada atas suatu kemudi pembuat barang tembikar. Conventional spinning. Pada konvensional spinning , suatu lingkaran yang kosong untuk pelat logam preformed atau rata ditempatkan dan dipegang menahan terhadap suatu penekanan dan putaran saat alatnya mengubah bentuk dan membentuk material pada penekanan . Alat yang digunakan mungkin digerakkan dengan tangan atau oleh mekanisme computer-controlled. Proses yang secara khas melibatkan suatu urutan , dan itu memerlukan ketrampilan yang harus dipertimbangkan. Spinning konvensional ini diutamakan untuk yang berbentuk kerucut dan bentuk curvilinear , kalau tidak akan bersifat tidak ekonomis atau sulit untuk menghasilkan. Garis tengah bagian bisa mencakup sampai 6m ( 20ft). Walau memutar preformed pada suhu ruangan , batangbatang rel dan komponen tebal dengan kekuatan tinggi atau ductilas rendah memerlukan penggulungan pada temperatur yang dinaikkan. Shear spinning. Juga dikenal sebagai power spinning , flow turning,hydrospinning dan spin forging, operasi ini menghasilkan suatu yang berbentuk kerucut axisymmetric atau curvilinear shape, reducing ketebalan lembaran selama pemeliharaan yang maksimum pada titik tengah ( Gambar 16.43a). Alat penggulung pembentukan tunggal dapat digunakan,tapi dua alat penggulung lebih baik Mengimbangi permintaan lebih baik adalah kekuatan bertumpu pada penekanan itu. Komponen khas dibuat adalah ujung roket proyektil dan selubung motor roket. Komponen sampai 3m pada titik tengah dapat dibentuk oleh pemotong besar yang memutar. Operasi ini memboroskan material yang kecil, dan itu dapat diselesaikan di dalam suatu waktu yang pendek, beberapa di antaranya kecil seperti beberapa detik /unit. berbagai bentuk dapat diputar dengan hasil yang dibuat mesin yang sederhana, yang mana biasanya dibuat dari alat baja. Spinnabilas dari suatu logam pada proses ini biasanya adalah menggambarkan ketika reducation yang maksimum di dalam ketebalan untuk sebagian dapat diperlakukan dengan

spinning tanpa retak. Spinnabilas ditemukan untuk; menjadi dihubungkan

dengan pengurangan area yang yang dapat diregangkan dari material, sama halnya benda yang tidak digunakan. Begitu, jika suatu logam mempunyai suatu pengurangan area yang yang dapat diregangkan 50% atau yang lebih tinggi , ketebalan nya dapat dikurangi

56

sebanyak itu . seperti 80% pada orang memutar pass. Karena batang-batang rel dengan ductilas rendah , operasi dilaksanakan pada tingkat temperatur meningkat oleh pemanasan yang kosong di dalam suatu tungku perapian dan pemindahan itu dengan cepat kepada mondrel. Tabung yang memutar. Di dalam tabung yang memutar, ketebalan dari silindris yang kosong dikurangi atau dibentuk oleh spinnning pada suatu kepadatan, mondrel bulat

yang

menggunakan

gulungan.

Pengurangan

pada

ketebalan

permukaan

mengakibatkan suatu pipa lebih panjang. Operasi ini mungkin dilaksanakan secara eksternal atau secara internal, berbagai profil internal dan eksternal dapat diproduksi dari cyllindrical yang kosong dengan ketebalan permukaan yang tetap. Komponen digerakkan dengan diputar ke depan atau mundur; secara langsung atau tidak dengan tekanan, sebagai descripted. pengurangan ketebalan yang maksimum menggunakan spinning pipa dihubungkan dengan pengurangan area yang dapat diregangkan dari material, karena adanya shear spinning.Pipa memutar dapat digunakan untuk membuat roket, proyektil, dan rancang-bangun pancaran parts,pressures kapal, dan permobilan components,such pada roda/kemudi truk dan mobil 16.10 pembentukan superplastic Pembentukan superplastic dari batang-batang rel dan campuran logam tertentu diuraikan , jika pemanjangan yang dapat diregangkan menyerupai 2000% yang diperoleh di dalam cakupan temperatur tertentu. Contoh yang umum material seperti itu

adalah seng-

allumunium dan campuran logam titanium, yang sudah sangat bagus grains-typically kurang dari 10 sampai 15 mikrometer. Campuran logam Superplastic dapat dibentuk ke dalam bentuk kompleks oleh pembentukan sebuah proses superplastic yang menggunakan logam umum teknik seperti pada teknik polymer-processing . Perilaku dari material di (dalam) pembentukan superplastic adalah serupa dengan permen karet atau kaca panas, dimana pada saat panas ditekan memperluas banyak kali garis tengahnya sebelum itu meretak. Campuran logam Superplastic, yang utama sekali zn-22Al dan Ti-6Al-4V, juga dapat dibentuk oleh perbedaan suhu memprosesnya, mencakup close-die forging, coining,

57

hubbing,dan tekanan. Penggunaan material die pada pembentukan superplastic adalah low-alloy pengaturan temperatur dan kekuatan dari campuran logam superplastic. Ductilas yang sangat tinggi dan secara relatif rendah kekuatan campuran logam superplastic menawarkan keuntungan berikut : •

bentuk kompleks dapat dibentuk ke luar dari sebuah potongan, dengan detail bagus, menutup tolerances,dan penghapusan dari operasi sekunder.

•

penggunaan material dan berat dapat direalisir oleh karena kelebihan formabilas dari material.

•

sisa material tidak ada atau sedikit menekankan pada komponen yang dibentuk.

•

karena kekuatan rendah dari material pada membentuk temperatures, hiasan yang dibuat mesin dapat dibuat dari material yang mempunyai menurunkan stength dibanding mereka yang proses pabrik logam lain, karenanya hiasan yang dibuat mesin biaya-biaya yang lebih rendah.

Pembentukan superplastik , juga memiliki keterbatasan diantaranya: •

material tidak terbentuk menjadi superplastik pada temperature yang tidak sesuai,lalu part akan berubah bentuk

•

karena high strain rate sensitivity dari material superplastik, itu harus dibentuk dengan teliti low strain rates nya. Sekitar 10-4 ke 10-2 . Jangka waktu pembentukan dari beberapa detik sampai beberapa jam,dan cycle time lebih lama dari proses pembentukan biasa. Hasilnya, pembentukan superplastik adalah proses pembentukan batch.

Diffusion bonding/ superplastic forming Pelumasan kompleks struktur lembaran logam dengan mengkombinasikan diffusion bonding dengan pembentukan superplastik ,adalah proses yang penting, terutama di industry luar angkasa.tipikal struktur di tunjukan di gambar 16.44 , pada lembaran rata mendapat diffusion bonded (3.17) dan di bentuk. Di proses ini , tempat yang dipilih dari lembaran adalah diffusion bonded pertama dan yang lain tidak di bonded, menggunakan layer dari material untuk menghindari bonding. Strukturnya lalu di expand pada mold, dengan menggunakan argon gas,yang lalu mendapat bentuknya dari mold itu. Struktur ini memiliki stiffness untuk rasio berat karena tipis,dan designnya memiliki modulus seksion. Fitur penting ini membuat proses ini lebih atraktif di aplikasi luar angkasa. 58

SPF / DB prosesnya merubah produktifitas dengan mengeliminasi alat pemasang material, dan itu membuat part dengan akurasi dimensi yang bagus dan rendah stress nya. Teknologinya bagus untuk struktur titanium untuk aplikasi luar angkasa . dalam tambahan untuk kemacaman alumunium dikembangkan menggunakan teknik ini, baja lain untuk pembentukan superplastik termasuk nikel alloys.

Gambar 16.44 Tipe dari struktur yang dibuat dengan diffusion bonding dan super plastik forming sheet metal. Setiap stuktur memiliki kekakuan dan berat rasio yang tinggi. Sumber Courtesy of Rockwell International Corp.

Contoh 16.5 aplikasi dari superplastik forming/diffusion bonding Keutamaan dari palikasi untuk SPF/DB mempengaruhi titanium part untuk perlengkapan militer, seperti toronado dan mirage 2000. Komponennya terbuat dari fuselage bulkeads, leading, edge slath ,Heat exchange ducts dan cooler outlet ducts. Nozzle dari f-15 tempur juga terbuat dari proses ini. Dalam aplikasi masyarakat umum, airbus A340 memiliki water closet ,drain,dan panel perawatan udara segar (terbuat dari Ti-6Al-4V) terbuat dari proses ini. Proses pembentukan superplastik biasanya berkisar sekitar 900 derajat celcius untuk titanium dan 500 derajat Celsius untuk allumunium. Temperature untuk diffusion bonding adalah sama. Bagaimanapun, PRESENCE dari oksidasi di alumunium adalah masalah yang signifikan yang menghilangkan kekuatan bond di diffusion bonding. Untuk 59

mengilustrasikan

cycle times, 718 nikel lembaran 2mm ,di satu aplikasi, secara

superplastik dibentuk di keramik dies pada suh disbanding u 950 derajat celcius menggunakan gas argon pada tekanan 2 MPa. Cycle time nya 4 jam. 16.11 Spesialisasi proses pembentukan Walaupun tidak umum dipakai dibanding proses pelindungan sejauh ini, beberapa proses pembentukan lembaran lain yang digunakan untuk aplikasi spesialisasi disebutkan di bab ini. Pembentukan explosive. Explosive umumnya digunakan untuk penghancuran dalam konstruksi, pembangunan jalan, dan untuk penghancuran lain. Bagaimanapun , dengan mengkontrol quantity dan bentuk, explosive bias digunakan sebagai sumber energy untuk pembentukan lembaran metal.pemakaian pertama untuk membentuk metal di awal 1900 an, dalam explosive forming ,lembaran metal blank di klem melalui die, dan assembling keseluruhan direndahkan ke sebuah tank berisi air (Fig 16.45a). udara di lubang die lalu di evakuasikan ,dan pengisian explosive di tempatkan di tempat yang benar, dan pengisian di ledakkan.

Gambar 16. 45 ( a ) ilustrasi skema dari explosive forming proses. ( b ) ilustrasi metode perbatasan tonjolan pada pipa.

Eksplosif menimbulkan gelombang kejutdengan sebuah tekanan yang cukup untuk membentuk lembaran metal. Peak pressure ,p, di timbulkan di air yang diberikan dari efeknya/ekspresi.

60

P dalam pascal , k adalah konstan yang tergantung dari tipe eksplosif, seperti 21.43 x 106 untuk TNT ( trinitroluene), W adalah berat dari newton, R adalah jarak dari eksplosif dari pelembaran lembaran metal (disebut standoff) dalam meter, dan a adalah konstan. Variasi dari bentuk ,bisa dibentuk melalui pembentukan eksplosif,disediakan material ulet di karakteristik deformasi tingkat yang tinggi dari proses ini. Proses ini serba bisa, kurang lebih tidak terbatas dari ukuran dari lembaran atau plat. Ini sangat cocok untuk produksi quantity rendah dari benda yang besar,seperti yang digunakan dalam aplikasi luar angkasa.plat baja dengan tebal 25 mm, 3,6 m diameter, sudah dibentuk di proses ini. Pipa dengan ketebalan tembok banyaknya 25 mm sudah di gembungkan dari proses ini. Metode pembentukan eksplosiv bisa digunakan dalam skala yang lebih kecil seperti pada gambar 16.45b. Dalam kasus ini sebuah cartrige digunakan sebagai sumber energy. Proses ini berguna dalam penggelembungan dan pengembangan dari pipa berlapis tipis untuk aplikasi spesialisasi. Perlengkapan mekanikal dari part terbuat dari pembentukan eksplosiv pada dasarnya sama untuk yang lainnya terbuat dari metode pembentukan biasa. Tergantung jumlah produksinya , dies bisa terbuat dari alumunium ,baja, besi ulet, zinc, reinforced concrete, kayu, plastic, atau material komposit. Pembentukan magnetic pulse. Di pembentukan elektromagnetik di magnetic pulse, energy di ditempatkan di sebuah bank kapasitor di putus dengan seketika melalui gulungan magnetic. Dalam contoh tipikal, gulungan berbentuk lingkaran ditempatkan melewati benda kerja berbentuk pipa. Pipa lalu kolaps karena serangan magnetic melewati benda solid, jadi membuat assembling bagian yang penting.

61

Gambar 16.46 ( a ) skema ilustrasi dari proses magnetik pulse forming digunakan untuk membuat pipa diatas plug. ( b ) pipa alumunium terbentuk diatas hexagonal plug dengan proses magnetik pulse forming

Mekanis dari proses ini diambil dari fakta kalau field magnetic dibuat oleh gulungan. Melewati pipa metal (yang merupakan konduktor elektrik) dan mencipytakan arus eddy di dalam pipa. Di perputaran, arus ini menghasilkan Medan magnetiknua sendiri, tekanan dihasilkan oeh dua medan magnet yang saling berlawanan. Repelling force (kekuatan tolak) biasanya antara koil dan pipa kemudian meruntuhkan pipa sampai potongan bagian dalam konduktivitas elektrik yang lebih tinggi pada benda kerja. Ini tidak dibutuhkan untuk material benda kerja yang memiliki magnet properties. Magnetic pulse forming digunakan untuk meruntuhkan dinding tipis pipa sampai batang, kawat dan steker. Untuk melindungi pengurangan kerutan pada oli otomotif filter conister: untuk operasi bulging dan flanging; dan untuk swanging dan fitting mendapatkan torsi pipa untuk pesawat boing 777. Persis, coil magnetic dapat dibuat untuk operasi seperti embossing dan sallow drawing pada lembar metal. Peen forming, peen forming digunakan untuk memproduksi tekanan pada lembar logam dengan shot peening (lihat bagian 34.2) pada suatu permukaan pada lembaran.Seperti hasilnya, permukaan lembaran ditujukan untuk mengurangi tekanan, dimana cenderung untuk memperluas lapisan permukaan, karena material menjadi the peened permukaan

62

setelah kaku, perluasan permukaan disebabkan lembaran dijadikan lekukan. proses ini juga mengurangi induksi tegangan residual permukaan, dimana pengimprove tenaga leleh pada lembaran. Peening berakhir dengan cast- iron atau steel shotyang tidak diisi selain dari rotasi roda atauoleh sebuah letusan udara dari nozzle. Pen forming digunakan oleh industri penerbangan, pada umumnya bentuk lekuken halus dan komplek pada sayap pesawat terbang. Tembakan cast-steel diantara diameter 2,5 mm, kecepatan 60 m/s, telah digunakan untuk pengisian panel sayap sepanjang 25m,. Untuk seksion berat, tembakan diameter selebar 6 mm mungkin digunakan untuk menguatkan lekukan atau part bending, masukkan lubang yang keluar jalur menjadi masuk. Laser forming, proses ini melibatkan aplikasi sorotan laser seperti tembakan panas pada daerah tertentu pada lembaran metal, kenaikan suhu dihasilkan melalaui kegetasan lembaran yang disebsbkan tegangan suhu, dimana tinngi yang secukupnya menyebabkan deformasi plastic local pada lembaran. Menggunakan metode ini, contohnya sebuah lembaran dapat dibending bengan permanent tanpa menggunakan die, pada lasserassisted forming, laser bekerja seperti sumber panas local, kemudian mengurangi teganagan lembar logam pada lokasi yang spesifik meningkatkan dengan formal dan menghasilkan proses yang fleksibel, Aplikasi temasuk penguatan bending, embossing dan forming pada pia komplek dan komponen datar. Mikro forming, ini diproses yang terakhir dihasilkan dan digambarkan satu jenis dari proses yang digunakan untuk memproduksi part dan komponen yang sangat kecil. Contohnya produk miniature termasuk sebuah jam tangan dengan jam digital didalamnya dan satu gigabyte componen penyusun computer, typical komponen dibuat oleh mikroforming termasuk poros kecil untuk micro motor, springs, screw dan sebuah jenis part.

Cold-headed,

extrusi,

bending,

embossing,

coining,

puncing

atau

deepdrawing.Dimensinya bertipe ukuran sub millimeter dan beratnya pada milligram.

63

Electrohidroulic forming, juga disebut underwaterspark atau electric-dischage forming, sumber energi pada proses forming ini adalah spark antara elektroda yang dihubungkan pada tembakan api kecil. Pemberhentian aliran energi dari sebuah bank kapasitor melalui kawat pada umumnya berupa gelombang kejut, seperti yang dihasilkan pada ledakan. Tingkatan energi rendah daripada ledakan forming, selama tipikalnya sedikit KJ. Tegangan dihasilkan pada air biasa yang cukup tinggi untuk mengisi part electrohydroulic forming adalah proses yang dapat digunakan untuk membuat bermacam part kecil. Gas mixture, seperti sebuah sumber energi pad proses ini, sebuah gas mixture pada kotak tertutup yang dinyalakan. Tekanan pada umumnya cukup tinggi untuk mengisi part lembaran logam, meskipun tidak digunakan pada prakteknya, prinsip proses ini pada umumnya seperti pada tekanan dalam pembakaran internal mesin. Liquefied gases. Liquefied gases ( such as liquid nitrogen ) juga telah digunakan untuk menghasilkan tekanan yang cukup tinggi untuk mengisi lembaran logam. Dimana diijinkan untuk mencapai temperature ruangan dalam tempat tertutup. Liquefied nitrogen menjadi seperti gas dan menyebar, menghsailkan tekanan yang dibutuhkan, meskipun tidak digunakan untuk prakteknya, proses ini dapat memenuhi pembentukan pada part yang dangkal. Study kasus 16.1 Peralatan symbal Cymbal ( gambar 16.47) adalah dasar instrument perkusi untuk semua jenis musik modern. Drumset cymbal menutupi bermacam soundfrom. Dasar, gelap dan panas, menjadi terang, pitch tinggi dan pemotongan, beberapa suara musik cymbal, saat beberapa diantaranya tidak bermutu, dalam ukuran berbagai macam bentuk, berat, tempaan dan penyelesaian permukaan ( gambar 16.47b) tersedia untuk memenuhi penampilan yang diinginkan. Symbal diproduksi dari metal seperti perunggu B20( 92%Cu – 8%Sn ), campuran nikel silver dan brass.menggunakan berbagai macam proses. Rangkaian pembuatan untuk membuat perunggu B20 cymbal perunggu ditunjukkan pada gambar 16.48 pertama logam dicasting pada bentuk cawan dan kemudian didinginkan dengan temperature yang

64

bertahap. Kemudian diroll dengan berturut-turut (sampai 14kali) dengan pendinginan air. Logam dengan angka yang lain melalui roll mill, perlindungan special diambil untuk mengeroll perunggu dengan sudut yang berbeda dengan angka berbeda untuk mengurangi ke anistropian, lebih pada orientasi butiran dan menghasilkan sebuah bentukan lingkaran, seperti pengerolan benda kerja kemudian dipanaskan kembali dan stretch formed (dipress) kedalam cups atau bentukan lonceng kemudian menjadi cymbal kemudian bagian tengah symbal dimilling atau dilubangi untuk membuat lubang dan dikurangi sedikit dalam pemotong berputar untuk menetapkan diameter akhir. Operasi ini diikuti oleh tahap stretch-forming lainnya untuk mencapai karakteristik “Disk Turkish” dari pengisian kontrol pitchnya.

Gambar 16.47 ( a ) Pilihan simbal ( b ) Detail dari tekstur permukaan yang berbeda da penutup simbal . Sumber Courtesy of W. Blanchard, Sabian Ltd

Kemudian symbal ditempa untuk memberikan karakter bunyi khusus lain dari pada instrument lainnya. Tempaan dapat diselesaikan dengan tangan ( lihat gambar 16.49b). Tempaan tangan mengkerutkan bagian perunggu pada landasan logam, dimana symbal kemudian dipukul secara manual menggunakan hammer, penn forming otomatis telah selesai pada pengerjaan mesin tetap ( template), sejak symbal telah dipress dalam bentukan, tetapi polanya terkontrol dan seragam, ukuran dan pola pada peening operation bergantung pada respon keinginan, seperti suara, nada respon dan pitch dari symbal.

65

Gambar 16. 48 Urutan pembuatan simbal. Sumber : Courtesy of W. Blanchard, Sabian Ltd Operasi terakhir dari penampilan symbal, hanya dapat melalui penjernihan dan pengesahan dari identifikasi informasi seperti beberapa musicians lebih memiliki permukaan yang dialami dan suara dari lembaran roll panas perunggu, berberapa akhir akhir ini symbal dengan pengerjaan mesin bubut ( tanpa beberapa proses machining ) dengan tujuan untuk menghilangkan permukaan okside dan mengurangi kegetasan dari symbal untuk membuat berat dan suara yang diinginkan, seperti hasil pada proses ini, penyelesaian permukaan menjadi lustrous dan beberapa kotak dihasilkan .

66

Permukaan mikrostruktur yang baik beberapa symbal telah dipoles dengan sebuah glossy ”penyelesaian briliant” beberpa kotak, identifikasi permukaan dari peening presisi setelah diproses akhir. Ini diakui seperti penampilan yang dibutuhkan pada symbal dan juga nilai keindahan oleh para pemusik. Beberpa jenis penyelasaian permukaan diwujudkan dengan modern symbal seperti pada gambar 16.47b

Gambar 16.49 Penempaan simbal. ( a ) Penempaan otomatis pada mesin peening. ( b ) Penempaan dengan tangan pada simbal . Sumber : Courtesy of W. Blanchard, Sabian Ltd

Pembuatan struktur logam sarang lebah Sebuah struktur sarang lebah pada dasarnya dari pola sarang lebah atau bentukan mengombak atau berlekuk yang diikat pada dua kulit luar yang tipis (gambar 16.50) contoh yang paling sering seperti strukture lekukan cardboard dimana kekauan tinggi pada ratio yang berat dan digunakan eksistensi pada pengepakan untuk pengiriman konsumen dan industri. Karena berat cahanya dan resistansinya yang tinggi untuk dibending, logam struktur sarang lebah digunakan untuk komponen pesawat terbang dan ruang angkasa bangunan dan peralatan transportasi. Metode pembuatan sarang lebah digambarkan pada bagian ini.

67

Gambar 16.50 Metode dalam pembuatan struktur sarang lebah ( a ) proses expansi ( b ) proses corrugation ( c ) pemasangan struktur sarang lebah menjadi berlapis lapis

Karena mereka operasi yang diklasifikasikan paling baik dibawah proses pembentukan plat logam, ini harus ditandai meskipun jika struktur sarang lebah juga mungkin dibuat pada material non metal seperti cardboard polymer dan berbagai macam jenis material komposite. Struktur sarang lebah dibuat paling sering dari alumunium seri 3000 bagaimanapun mereka juga dibuat dari titanium, starn less steel dan komponen nikel untuk aplikasi khusus dan tahan korosi. Perkembangan terbaru meliputi pembuatan struktur sarang lebah untuk menguatkan plastik, seperti aramid epoxy. Terdapat 2 metode dasar dari manufacturing struktur sarang lebah. Pada proses expansion, dimana metode yang paling umum, pertama lembaran material di potong dari coil, dan bahan perekat ditaruh di permukaan lembaran material. Lalu lembaran tersebut di tekan dan di panasi di oven, yang akan menghasilkan rekatan yang kuat pada bahan perekat. Akhirnya blok yg telah dibuat di potong menjadi ukuran yang diinginan dan di renggangkan unatuk menghasilkan struktur sarang lebah.

68

Proses corrugation (bergelombang), proses yang sama yang digunakan untuk membuat material kardus yang bergelombang. Pertama lembaran material melalui alat rol yang di desain spesial, untuk dijadikan lembaran yang bergelombang, lalu dipotong sesuai dimensi

yang

diiginkan.

Bahan

perekat

di

beerikan

di

garis

permukaan

lembaran,lembaran bergelombang di assembly menjadi block dan block lalu di satukan. Karena pada proses ini lembaran telah di bentuk bergelombang dari awal, maka tidak ada proses expansion (peregangan) dalam proses ini. Material berbentuk sarang lebah akhirnya di bentuk bersusun dengan lembaran material di atasnya dan di gabungkan dengan bahan perekat. 16.13 PERTIMBANGAN DESAIN PADA METALFORMING Sebagai proses yang paling banyak dijelaskan pada buku ini , petunjuk desain tertentu dan prakteknya telah berkembang seiring jalanny waktu. Beberapa desain menggunakan pelatihan desain, komputerisasi dan tekhnik manufaktur yang akan membuat hasil yang terbaik dan memperoleh desain dengan kualitas yang baik dan menghemat biaya. Petunjuk berikut digunakan uuntuk metalforming operation,dengan desain yang sangat signifikan yang diketahui. Blank design. Sampah material sangat diperhatikan pada blanking operation. Desain yang tidak bagus tidak akan digunakan, dimana terdapat scrap di antara produk yang dihasilkan dari blanking. Beberapa pembatas pada bentuk blanking dibuat dari desain yang telah di tentukan,tetapi bagaimanapun pada proses blanking harus didesain meminimalisir scrap yang dihasilkan. Bending. Pada proses bending, hal yang paling diperhatikan adalah batas kekuatan patahnya material, pengkerutan and ketidakmampuan material untuk dibending. Seperti ditunjukkan gambar 16.52, pada material dengan pinggiran bengkok yang kemudian akan di bending dapat menyebabkan patahan. Masalah ini dapat di kontrol dengan membuat notching pada batas tegangan bending ,atau juga dapat menggunakan desain yang dibuat seperti yang ditunjukkan pada gambar. Bending dengan sudut yang benar sangat sulit dlakukan, dan bentuk nothcing dapat digunakan untuk mencegah sobekan.

69

Gambar 16.51 Pengumpulan part yang efisien untuk memaksimalakan pemanfaatan material dalam blanking

Karena radius bending merupakan area dengan tegangan tertinggi, semua konsentrasi tegangan harus di pindahkan dari radius bending. Contohnya yaitu part yang memiliki beberapa lubang dekat radius bending. Sangat menguntungkan jika lubang-lubang tersebut dipindahkan menjauh dari area bending,tapi jika tidak memungkinkan,celah berbentuk bukan sabit dapat digunakan (16.54a). besarnya radius dan notching dapat digunakan untuk memindahkan konsentrasi tegangan pada radius bending agar tidak terjadi robekan(16.54b).

Gambar 16.52 Pengaturan dari tearing dan bucking flange ditekukan sudut kanan. Sumber: Courtesy of Society of Manufacturing Engineers

70

Gambar 16.53 penggunaan notching untuk menghindari sobekan dan pengkerutan pada right-angle bending. Sumber: Courtesy of Society of Manufacturing Engineers

Ketika bending dan notching digunakan sangat penting untuk mengorientasikan notching pada batas butir. Seperti yang ditujukan gambar 16.17, bending idealnya dilakukan tegak lurus dengan dengan arah rolling untuk mencegah cracking. Radius bending yang tajam dapat diperoleh dengan scoring atau embossing (gambar 16.55), tapi harus disadari ini dapat menyebabkan patahan. Burr tidak diinginkan pada allowance bending karena getas dan dapat patah.

Gambar 16.54 konsentrasi tegangan pada tekukan bending, (a) menggunakan celah berbentuk bulan sabit untuk lubang dekat lekukan bending.(b) mengurangi tab pada lekukan.

71

Gambar 16.55 penggunaan (a) scoring (b) embossing untuk mendapatkan radius dalam yang tajam pada bending

Stamping and progesive die operations. Pada progressive dies, biaya dari perlengkapan dan jumlah stasiun ditentukan dari jumlah macam produk dan jarak antar part. Meskipun demikian,

sangat

menguntungkan

jika

jumlah

macam

di

minimalkan

untuk

meminimalisir biaya perlengkapan. Jarak yang sangat dekat dari macam produk tidak dapat menyediakan jarak yang cukup untuk clearence dari punch. Potongan sempit dan tonjolan juga merupakan masalah dalam pembentukan dengan punch tunggal dan die. Deep drawing. Setelah proses deep drawing, bentuk mangkuk akan memiliki spring back karena efek dari bentuknya semula. Karena alasan ini, desain yang menggunakan dinding pada deep drawn akan sulitt dibentuk. Sudut toleransi yang mudah dibentuk tiap dinding yaitu 3o. Mangkuk dengan radius dalam yang tajam sangat sulit untuk dibentuk. 16.14 PERALATAN UNTUK SHEET METALFORMING Untuk umumnya pekerjaan press, peralatan dasar meliputi mekanikal, hidrolik, pneumatik, atau pneumatuik-hidrolik press dengan variasi yang luas dari desain, perlengkapan,kapasitas dan komputerisasi. Tipikal desain untuk frame mesin ditunjukkan pada gambar 16.56. desain yang tepat, kekakuan, dan konstruksi dari peralatan sangat penting pada effisiensi kerja dari sistem dan untuk mendapatkan produksi yang relatif tinggi, pengendalian dimensi, dan kualitas yang tinggi dari produk.

72

Gambar 16.56 ( a ) Through ( f ) ilustrasi skema rangka press pada operasi sheet metal forming. Tiap tipe memiliki karakteristik kekakuan, kapasitas dan kemudahan. ( g ) Sebuah stamping press yang besar Sumber : ( a ) through ( f ) Engineers Hansbook, VEB Fachbuchverlag, 1965. ( g ) Verson Allsteel Company

Bentuk lama dari C-frame (gambar 16.56a) telah dibuat lebih lebar untuk kemudahan dari tool dan penjangkauan benda kerja, tapi tak sekaku (kuat) seperti boxtype pillar (gambar 16.56e) atau double-coloum frame (gambar 16.56f). lebih jauh lagi, akses dari benda kerja tidak terlalu dibutuhkan jika penggunaan otomatis pada industri yang menggunakan robot dan komputerisasi yang canggih.

73

Pemilihan mesin press untuk proses sheet metal forming bergantung pada beberapa faktor: 1. Tipe operasi metalforming,ukuran dan bentuk dari dies,dan tool yang dibutuhkan 2. Ukuran dan bentuk benda kerja 3.

Panjang langkah slide,nilai langkah permenit,kecepatan pengoperasian,tinggi maksimum (jarak antara titik atas dari bed dengan titik bawah slide saat stroke down)

4. Jumlah slide. Single action press memiliki satu penahan slide. Double action memiliki 2 slide,dengan arah penahan yang sama. Biasanya digunakan untuk untuk deep drawing dimana satu slide digunakan untuk punch dan slide lainnya digunakan untuk blakholder. Triple action memiliki 3 slide,ini biasanya digunakan untuk reverse redrawing dan untuk operasi pembentukan yang rumit. 5. Kekuatan maksimum yang dibutuhkan (kapasitas tekanan dan besarnya tonnase) 6. Tipe mekanik,hidrolik dan komputerisasi 7. Penggantian dies. Penggantian dies memerlukan waktu yang banyak (bisa beberapa jam) dan itu mempengaruhi tingkat produksi,sistem cepat untuk mengganti die telah dikembangkan. Sistem ini disebut single minute exchange of die (SMED),setting die dapat diatur kurang dari sepuluh menit dengan menggunakan sistem kontrol komputer hidrolik atau pneumatic. 8. Faktor keamanan. Karena press merupakan investasi utama dan besar,untuk saat ini maupun untuk selanjutnya dapat digunakan untuk variasi part yang luas dan penggunaannya harus diawasi. Keragaman dan banyaknya fungsi merupakan faktor penting dari pemilihan press,ketelitian dari modifikasi produk dan untuk membuat produk baru untuk menghadapi perubahan pasar global.

74

16.15 NILAI EKONOMI DARI OPERASI SHEET METALFORMING Sheet metal forming telah memasukan pertimbangan ekonomis sama dengan proses lainnya yang telah di jelaskan. Operasi sheet forming merupakan operasi yang serbaguna,dan beberapa proses yang berbeda dapat digunakan untuk membuat produk yang sama. Harga yang digunakan (lihat bab 40) bergantunng pada operasi khusus (sperti die harga peralatan dan pekerja). Untuk part yang kecil dan simpel, harga die dan lead time untuk membuat die rata-rata rendah. Akan tetapi,harga untuk skala operasi besar (seperti strecth forming atau panel pesawat dan lambung kapal) sangat mahal. Lebih jauh lagi, karena jumlah part yang dibutuhkan sedikit, harga per-piece bisa jadi mahal. Petimbangan ini sama digunakan untuk operasi sheetforming yang lain. Ddep drawing butuh die yang mahal dan tool,tapi semua part yang dihasilkan hanya disetup satu kali pada mesin ,seperti kotak,kaleng,dan produk yang hampir sama. Harga untuk prose lainnya seperti punching,blanking,bending dan spinning sangat diperhitungkan, tergantung pada ukuran part dan ketebalan. Harga peralatan dapat berubah-ubah dan bergantung pada besarnya kerumitan dari operasi forming,memasukan dan mengeluarkan part,ukuran part dan bentuknya,dan level komputerisasi yang dibutuhkan untuk proses tersebut. Otomasi, sangat mempengaruhi banyaknya pekerja dan level skill yang dibutuhkan. Lebih tinggi tingkat otomatisasi yang digunakan,lebih rendah pula skill pekerja yang dibutuhkan. Lebih jauh lagi, banyak operasi metal fominga yang membutuhkan finishing untuk menghilangkan scrap yang berada pada tepinya,imana pekerja sangat dibutuhkan,walaupun telah ada penghilangan scrap secara otomatis (dimana dibutuhkan kontrol komputer karena itu harganya mahal). Contoh dari banyak kegunaan dari operasi sheet metalforming dan harga yang dibutuhkan,catatan bahwa mangkuk dapat dibentuk dengan deep drawing,spinning,rubber forming,atau explosive forming. Tetapi,itu juga dapat dibuat dengan impact extrusion,casting,atau memfabrikasikan nya dengan beberapa banyak yang berbeda. Die dari deep drawing memiliki banyak komponen,dan harganya lebih mahal dari operasi lainnya. Konsekuensinya,harga die per-partnya di drawing akan mahal jika part yang dibutuhkan hanya sedikit. Akan tetapi, part ini dapat dibentuk dengan deep drawing yang

75

Gambar 16.57 Perbandingan biaya untuk pembuatan sheet metal berbentuk lingkaran dengan spinning konvesional atau deep drawing untuk jumlah kecil, spinning lebih ekonomis.

memiliki waktu yang lebih singkat dari proses spinning,walaupun operasi ini otomatis dan kontrol komputer. Lebih jauh lagi, spinning membutuhkan skill pekerja yang lebih tinggi. Pertimbangan dari faktor-faktor tersebut,batas jumlah partnya bisa sekitar 700 part,dan deep drawing lebih ekonomis dari jumlah partnya.

76

KESIMPULAN •

Proses sheet metalforming memiliki varisai operasi yang sangat luas. Umumnya digunakan untuk benda kerja dengan rasio yang tinggi dan ketebalannya. Tidak seperti proses deformasi besar-besaran seperti forging dan extrusion,ketebalan material dalam sheet metalforming untuk mencegah necking maupun sobek.

•

Parameter material sangat mempengaruhi kualitas dari tepi dari material pada saat proses

pemotongan,kemampuan

untuk

direnggangkan

tidak

sama,ketahanan

material,normal dan planar anistrophy ukuran butir dan yield point elongation (untuk baja karbon rendah). •

Tekanan dan energi yang dibutuhkan pada proses sheet forming disalurkan ke benda kerja

melalui

tool

dan

die,karet

yang

fleksibel

dan

polyurethane,atau

elektrikal,kimia,magnetik,dan gas.

•

Ketebalan yang digunakan relatif kecil,springback,buckling,kerutan

merupakan

masalah yang sangat penting pada sheetforming. Springback merupakan fungsi dari yield stress,modulus elastisitas,dan perbandingan radius bending dengan ketebalan. Masalah ini dapat di tanggulangi dengan mengeliminasi atau memodifikasi dari tool dan desain dari die,dan dengan mengontrol ketebalan material. •

Beberapa pembentukan penting dari superplastik darin diffusi bonded sheet. proses ini dapat memproduksi struktur sheet metal yang rumit,biasany digunakan untuk pembuatan pesawat (dimana dibuthkan kekakuan yang tinggi berbanding dengan berat).

•

Baberapa tes telag dikembangkan untuk memprediksikan kemampuan dibentuk dari suatu metal. Pada proses bending,pengurangan kekuatan tarik dari area di lembaran material mengindikasikan bahwa material tersebut dapat di bending(radius bending minimum),ini juga diaplikasikan untuk parameter kemampuan untuk di spin (maksimum reduction in thickness of pass).

77

•

Pada proses stamping

pada umumnya,diagram batas pembentukan

sangat

berguna,karena berhubungan seberapa jauh material tersebut dapat dibentuk pada keadaan

aman,yaitu

tidak

mengalami

kegagalan.

Untuk

proses

deep

drawiing,parameter yang sangat pentinga yaitu batas norma dan batas plastis dari metal tersebut (rasio yang didapat pada uji tarik).

78