Proses dan Peralatan Penempaan (Forging) Logam

Penempaan adalah proses dasar di mana benda kerja dibentuk oleh gaya tekan diterapkan melalui berbagai cetakan dan perkakas. Penempaan pertama pada 4000 SM digunakan membuat perhiasan, koin, dan berbagai alat dengan cara memalu logam dengan alat terbuat dari batu. Bagian yang ditempa sekarang biasanya rotor besar untuk turbin; gigi; baut dan paku keling; peralatan makan; komponen struktural untuk mesin, pesawat terbang, rel kereta api; dan berbagai transportasi lainnya.

Tempa umumnya adalah operasi finishing tambahan, seperti perlakuan panas untuk memodifikasi sifat dan pemesinan untuk mendapatkan dimensi akhir yang akurat dan permukaan akhir yang baik. Operasi penyelesaian ini dapat diminimalkan dengan penempaan presisi yang merupakan contoh penting dari bentuk utuh atau proses pembentukan bentuk semi utuh. Komponen yang dapat ditempa dengan sukses juga dapat diproduksi secara ekonomis dengan metode lain, seperti: pengecoran, metalurgi serbuk, atau pemesinan. Masing-masing akan menghasilkan bagian yang memiliki karakteristik berbeda, terutama dengan berkaitan dengan kekuatan, ketangguhan, akurasi dimensi, permukaan akhir, dan kemungkinan dari cacat internal atau eksternal.

Penempaan Cetakan Terbuka

Penempaan cetakan terbuka adalah operasi penempaan yang paling sederhana. Meskipun kebanyakan tempa cetakan terbuka umumnya memiliki berat 15 hingga 500 kg (30 hingga 1000 lb), tempa seberat 300 ton dapat dibuat. Ukuran bagian dapat berkisar dari sangat kecil (ukuran paku, pin, dan baut) hingga sangat besar (hingga 23 m (75 kaki), poros panjang untuk baling-baling kapal). Penempaan cetakan terbuka dapat digambarkan dengan benda kerja padat yang ditempatkan di antara dua cetakan datar dan dikurangi tingginya dengan mengompresinya—proses yang juga disebut penempaan yang mengecewakan atau flat-die. Permukaan die juga mungkin memiliki rongga yang dangkal atau menyatu fitur untuk menghasilkan tempa yang relatif sederhana.

(a) Bilet silindris padat berada di antara dua dadu datar. (b) Deformasi seragam billet tanpa gesekan. (c) Deformasi dengan gesekan. Perhatikan barel billet yang disebabkan oleh gaya gesekan pada antarmuka billet-die.

Impression Die and Closed-die Forging

Dalam penempaan impression die, benda kerja mengambil bentuk rongga cetakan sementara ditempa di antara dua cetakan. Proses ini biasanya dilakukan pada suhu tinggi untuk menurunkan gaya yang diperlukan dan mencapai peningkatan keuletan pada benda kerja. Selama deformasi, beberapa materi mengalir keluar dan membentuk kilatan. Flash memiliki peran penting dalam penempaan impression die. Tekanan tinggi dan resistansi gesekan tinggi yang dihasilkan dalam sekejap menghadirkan kendala yang parah pada aliran keluar material apa pun di die. Jadi, berdasarkan prinsip bahwa dalam deformasi plastis, material mengalir masuk arah resistansi paling kecil (karena membutuhkan lebih sedikit energi), material mengalir istimewa ke dalam rongga die, akhirnya mengisi sepenuhnya.

Proses ini juga disebut sebagai closed-die forging. Namun, sebenarnya closed-die forging, flash tidak terbentuk (karenanya istilahnya penempaan flashless), dan benda kerja sepenuhnya mengisi rongga die. Akibatnya, tekanan tempa sangat tinggi, dan kontrol akurat dari volume kosong dan desain die yang tepat sangat penting untuk menghasilkan penempaan dengan toleransi dimensi yang diinginkan. Ruang kosong berukuran kecil mencegah pengisian lengkap rongga cetakan; sebaliknya, kosong yang terlalu besar menghasilkan yang berlebihan tekanan dan dapat menyebabkan die gagal sebelum waktunya atau mesin macet.

Langkah proses impression die

Aplikasi Forging

Coining

Ini pada dasarnya adalah proses penempaan closed-die yang biasanya digunakan dalam pencetakan koin, medali, dan perhiasan. Ruang kosong atau slug diciptakan rongga die yang benar-benar tertutup. Untuk menghasilkan detail halus (misalnya, detail pada koin yang baru dicetak), tekanan yang dibutuhkan bisa setinggi lima atau enam kali kekuatan bahan. Pada beberapa bagian, beberapa operasi coining mungkin diperlukan. Pelumas tidak dapat diaplikasikan secara coining, karena dapat terjepit di rongga cetakan dan (tidak dapat dimampatkan) mencegah reproduksi penuh permukaan; detail dan permukaan akhir.

Coining

Rotary Swaging

dalam proses ini (juga dikenal sebagai penempaan radial, penempaan putar, atau hanya swaging), batang atau tabung padat dikenai gaya tumbukan radial oleh sebuah set cetakan bolak-balik dari mesin. Gerakan die diperoleh dengan menggunakan satu set rol dalam sangkar dalam tindakan yang mirip dengan sebuah bantalan rol. Benda kerja diam dan cetakan berputar (saat bergerak) secara radial di slotnya), memukul benda kerja dengan kecepatan setinggi 20 pukulan per detik. Dalam mesin swaging penutup die, gerakan die diperoleh melalui gerakan bolak-balik baji. Dies bisa dibuka lebih lebar daripada yang ada di swager putar, sehingga mengakomodasi diameter besar atau diameter variabel bagian. Di mesin jenis lain, cetakan tidak berputar, tetapi bergerak radial masuk dan keluar. Produk khas yang dibuat adalah bilah obeng dan besi solder.

Proses Rotary Swaging

Tube Swagging

Dalam proses ini, diameter internal dan/atau ketebalan tabung dikurangi dengan atau tanpa menggunakan mandrel internal. Untuk pipa berdiameter kecil, kawat berkekuatan tinggi dapat digunakan sebagai mandrel. Mandrel juga dapat dibuat dengan alur memanjang, untuk memungkinkan swaging internal berbentuk tabung. Misalnya, senapan di laras senapan (internal spiral alur untuk memberikan efek giroskopik pada peluru) dapat diproduksi dengan tube swaging di atas mandrel dengan alur spiral. Mesin khusus telah dibangun ke barel swage gun dan bagian lain dengan diameter awal sebesar 350 mm (14 inci).

Proses Tube Swaging

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR TEKNOLOGI MANUFAKTUR LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalpakjian, Serope dan Schmid, Steven R. (2009). Manufacturing Engineering and Technology (6th ed). New Jersey: Prentice Hall.

Author: admin

0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *