BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Perkembangan industri otomotif yang pesat saat ini menuntut industri

perakitan mesin,mobil dll untuk bersaing ditiap tingkatan market. Agar semakin

bersaing factor teknologi desain, efisiensi pekerjaan dan penekanan harga (cost)

menjadi sangatlah penting.

Salah satunya yaitu produk tempa ( forging ) FORGING adalah

proses pembentukan logam secara plastis dengan memberikan gaya tekan

pada logam untuk mengubah bentuk dan atau ukuran dari logam yang

dikerjakan.

Proses forging menurut saya dapat dikerjakan dengan 2 cara pengerjaan

panas (HOT WORKING PROCESS) dan pengerjaan dingin (COLD

WORKING PROCESS). Pengerjaan proses panas dilakukan untuk bahan

yang keras. Dan pengerjaan proses dingin dilakukan untuk bahan yang

lunak, Pada proses pengerjaan ini tidak terjadi kenaikan tegangan lulur,

kekerasan dan penurunan keuletan bahan. Forging dapat dikerjakan

dengan cara manual atau dengan mesin.(hidrolis yang menghasilkan

tekanan tinggi. Jika mnggunakan tenaga pneumatk tenaga yang dihasilkan

kecil). Karena proses forging membutuhkan tenaga yang besar.

1.2 Tujuan

Mahasiswa dapat mengerti tentang forging

Mahasiwa dapat memahami tentang jenis forging

Mahasiswa dapat mengerti tentang aplikasi benda yang dibuat

dengan cara forging

Mahasiwa dapat mengerti cara pembuatan dengan metode forging

1.3 Rumusan masalah

Apakah forging itu ?

Ada berapa macam proses forging ?

Apakah yang dimaksud open-die-forging ?

Apakah yang dimaksud impression-die-forging ?

Bagaimana cara pembuatan benda yang di forging ?

BAB 2

PEMBAHASAN

PENEMPAAN (FORGING) :

Penempaan adalah proses deformasi yang dilakukan dengan menekan

bendakerja diantara dua cetakan (die), baik menggunakan gaya kejut (impact) atau

ditekan secara gradual hingga diperoleh bentuk akhir bendakerja yang diinginkan.

Klasifikasi tempa :

Tempa dapat diklasifikasikan dengan berbagai macam cara, diantaranya

berdasarkan temperatur kerja :

1) Tempa panas atau hangat; cara ini paling banyak digunakan bila diperlukan

deformasi yang cukup besar; dengan memanaskan kekuatan logam dapat

dikurangi dan keuletannya bertambah.

2) Tempa dingin; cara ini juga sering dilakukan untuk pembuatan produk

tertentu. Keuntungan dari tempa dingin adalah dapat meningkatkan kekuatan

yang dihasilkan dari pengerasan regang.

Berdasarkan cara pemberian gaya untuk mendeformasikan bendakerja, tempa

dapat diklarifikasikan atas :

1) tempa dengan beban impak (impact),

2) tempa dengan beban gradual.

Mesin tempa yang digunakan untuk penempaan dengan beban impak disebut

forging hammer, sedang yang digunakan untuk penempaan beban gradual disebut

forging press.

Cara lain untuk mengklasifikasikan proses tempa adalah berdasarkan derajat

aliran logam kerja yang didesak oleh dies, seperti ditunjukkan dalam gambar 5.10.

Gambar 5.10 Tiga jenis operasi penempaan

(a) tempa cetakan terbuka (open-die forging),

(b) tempa cetakan tertutup (impression-die forging),

(c) tempa tanpa sirip (flashless forging).

Open-die forging; bendakerja ditekan diantara dua buah cetakan (die) yang datar

(hampir datar) sehingga logam mengalir dalam arah lateral tanpa dihambat oleh

permukaan cetakan. Operasi penempaan ini dikenal sebagai upset forging yaitu

mengurangi tinggi bendakerja dan menambah diameternya

Analisa open-die forging

Bila open-die forging dilakukan pada kondisi yang ideal yaitu tidak ada gesekan

antara permukaan bendakerja dan cetakan, sehingga terjadi deformasi yang

homogen, dan aliran radial logam seragam, seperti ditunjukkan dalam gambar

5.11.

Gambar 5.11 Deformasi homogen bendakerja silinder dalam operasi cetakan terbuka

Pada kondisi ideal ini, regangan yang sebenarnya (true starin) dapat ditentukan

dengan :

hh0ln

dimana : h0 = tinggi awal bendakerja,in (mm)

h = tinggi pada titik berilkutnya, in (mm)

Pada akhir penekanan, h = tinggi akhir, hf

Gaya yang dibutuhkan untuk meneruskan penekanan hingga tinggi h dicapai :

.AYF f

dimana : F = gaya, lb (N)

A = luas penampang lintang, in 2 (mm

2)

Yf = tegangan alir, lb/in2 (MPa).

Luas penampang lintang A secara bertahap akan bertambah selama operasi, dan

sebaliknya tinggi h akan berkurang. Tegangan alir Yf juga bertambah sebagai

akibat pengerasan bendakerja, kecuali logam tersebut plastis sempurna (misalnya

dalam pengerjaan panas). Pada kondisi ini, eksponen pengerasan regang n = 0,

dan tegangan alir Yf = Y (kekuatan yield logam). Gaya F akan mencapai harga

maksimum pada akhir penekanan, yaitu pada saat A dan Yf memiliki harga

tertinggi.

Pada operasi upset forging yang sesungguhnya, deformasi yang terjadi tidak

seperti dalam gambar 5.11, karena adanya gesekan antara bendakerja dengan

permukaan cetakan, seperti ditunjukkan dalam gambar 5.12.

Gambar 5.12 Deformasi sebenarnya bendakerja silinder dalam operasi cetakan

terbuka

Gesekan ini akan bertambah bila pengerjaan dilakukan dalam keadaan panas dan

cetakan (die) tetap dalam keadaan dingin. Hal tersebut dapat mengakibatkan :

(1) bertambahnya koefisien gesekan, dan

(2) adanya transformasi panas dari bendakerja ke permukaan/dekat permukaan

cetakan, sehingga bagian bendakerja yang berdekatan dengan cetakan lebih

sulit dideformasi dibanding dengan bagian tengahnya.

Kedua faktor di atas menyebabkan gaya upset yang sebenarnya lebih besar

dibandingkan dengan yang diprediksikan sebelumnya. Untuk menghitung gaya

upset tersebut dapat digunakan rumus pendekatan sebagai berikut :

.A.YKF ff

dimana : Kf = faktor bentuk penempaan (the forging shape factor)

hμD

Kf

0,41

dimana : = koefisien gesekan

D = diameter bendakerja atau panjang bidang kontak dengan

permukaan die, in (mm)

h = tinggi bendakerja, in (mm)

Impression–die forging; bendakerja ditekan diantara sepasang cetakan yang

tertutup, sehingga aliran logam dalam arah lateral mendapat hambatan yang cukup

signifikan Dalam operasi tempa ini, sejumlah kecil logam kerja mengalir ke dalam

celah diantara kedua cetakan membentuk sirip (flash), seperti dapat dilihat dalam

gambar 5.10(b). Flash yang terbentuk diantara kedua cetakan tersebut harus

dipotong dengan proses trimming.

Impression-die forging kadang-kadang juga disebut penempaan cetakan tertutup

(closed-die forging), dimana bentuk rongga cetakannya merupakan kebalikan

bentuk benda yang akan dibuat. Tahapan proses impression-die forging

ditunjukkan dalam gambar 5.15.

Gambar 5.15 Tahapan proses impression-die forging

Bahan baku bendakerja dalam gambar tersebut berbentuk silinder serupa dengan

bentuk bedakerja dalam operasi open-die forging.

Pada saat cetakan mendekati posisi akhirnya flash dibentuk oleh aliran logam

pada celah diantara cetakan.

Walaupun flash harus dipotong pada akhir operasi, tetapi sebenarnya juga

bermanfaat untuk menekan aliran logam menuju celah diantara cetakan, sehingga

logam akan mengisi seluruh rongga cetakan. Pada penempaan panas, aliran logam

menuju celah akan terhambat karena flash yang tipis lebih cepat menjadi dingin,

tekanan terhadap bendakerja akan bertambah dan mampu untuk mengisi seluruh

bagian dari rongga cetakan, sehingga diperoleh kualitas produk yang lebih baik.

Rumus gaya yang digunakan pada proses penempaan ini sama dengan rumus gaya

yang digunakan dalam open-die forging, tetapi dengan interpetasi sedikit berbeda

:

AYKF ff

dimana : F = gaya maksimum, lb (N)

A = luas proyeksi termasuk flash, in2 (mm

2)

Yf = tegangan alir material, lb/in2 (MPa)

Kf = faktor bentuk penempaan

Pada penempaan panas harga Yf = kekuatan mulur (yield) logam pada temperatur

tersebut. Harga Kf bertambah sesuai dengan bertambah kompleksnya bentuk/

geometri produk yang akan dibuat. Harga Kf untuk berbagai geometri produk

dapat dilihat dalam tabel 5.1.

Tabel 5.1 Harga Kf untuk berbagai geometri produk

Part shape Kf

Impression-die forging Simple shapes with flash Chomplex shapes with flash Very chomplex shapes with flash Flashless forging Coining (top and bottom surfaces) Complex shapes

6.0

8.0

10.0

6.0

8.0

Harga gaya maksimum dicapai pada akhir penempaan bila luas proyeksi terbesar

dan gesekan maksimum.

Keterbatasan impression-die forging :

Dimensi produk yang dihasilkan kurang akurat. Bila diinginkan dimensi yang

lebih akurat, penyelesaian akhir dapat dilakukan dengan proses pemesinan.

Biasanya geometri dasar dari produk yang dibuat dilakukan dengan proses tempa,

dan bagian-bagian yang memerlukan ketelitian yang lebih baik dilakukan dengan

proses pemesinan, misalnya lubang, ulir, dan permukaan-permukaan yang akan

disatukan dengan komponen lainnya.

KLASIFIKASI PEMBUATAN BENDA YANG DITEMPA

1. Open-die-forging (penempaan terbuka)

Proses forging velg

Lantas, seperti apa velg forged? Velg forged mengandalkan metal

aluminium alloy yang terdiri campuran aluminium (Al), silikon (Si), besi (Fe),

tembaga (Cu), mangan (Mn), magnesium (Mg), krom (Cr), seng (Zn),

vanadium(V), titanium (Ti), bismut (Bi), galium (Ga), timbal (Pb) hingga

zirkonium (Zr). Nah, komposisi ini dimainkan untuk grade kualitasnya, ada seri

1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 dan 8000. Salah satu yang diunggulkan

untuk velg forged adalah 6061 yang asalnya dipakai buat tulang pesawat terbang!

Selanjutnya, alloy 6061 ini masuk tahap tempa untuk dibentuk velg secara

kasar. Proses ini membutuhkan mesin forging raksasa dengan kekuatan tempa

beragam; dari 5.000, 8.000, 10.000 bahkan 15.000 ton. Metodanya beragam,

bahkan engineer pabrikan sampai mempatenkan caranya. Toh, umumnya

menggunakan closed-dies (cetakan/moulding khusus) secara presisi.

Maka di pasaran kita kenal istilah forging T6, dimana penempaan dijabani

pada temperatur 4000 Fahrenheit (2040C). Proses forging pun tidak berlangsung

sekali. Dapat bentuk kasar, dilanjutkan pembentukan melalui proses spin forging

agar didapat bentuk lebih presisi dengan kekonsentrisan yang tepat. Metoda

RM8000 bikinan Rays Wheels asal Jepang, menjabani spin forging hingga 10.000

ton pembebanan yang ditengarai standar JWL+R.

Penjelasan :

Pertama material di forging terus dipress sekuat mungkin dan menjadi

pada gambar first forging kemudian material dicetak dalam mesin tanpa adanya

hot working, yang terakhir material akan menjadi seperti di finishing.

2. Impressing-die-forging ( penempaan tertutup )

Pembuatan samurai jepang

a. Rough forging

mata pedang dibentuk melalui penempaan baja karbon kualitas tinggi

dalam suhu tinggi. Penempaan berulang-ulang menghasilkan dispersi

(penyebaran) ketahanan yang merata pada seluruh bagian mata pedang.

b. Rough shaping

Pada tahap ini mata pedang dibentuk secara kasar dengan

dimensi yang ditentukan. Pedang belum dibentuk melengkung

tetapi masih lurus.

c. Clay covering

Sebuah tanah liat khusus dibalurkan pada mata pedang

menggunakan tangan. Pada bagian yang tajam (mata pisau) tanah

liat dibalurkan tipis-tipis saja sedangkan pada punggung pedang

dan sisanya lebih tebal. Hal ini menghasilkan pendinginan yang

relatif cepat pada saat quenching serta menghasilkan mata pisau

yang kuat tapi lembut.

d. Quenching

Ini merupakan tahapan paling kritis. Pedang yang sudah

terbaluri dengan tanah liat dipanaskan pada suhu yang sudah

ditetapkan dan kemudian direndam dalam sebuah bak air. Bentuk

hamon (bentuk meliuk-liuk hiasan pada mata pisau), sori

(kelengkungan, dan tingkat kelurusan pisau benar-benar ditentukan

pada tahap ini.

e. Sizing

Tahap ini menentukan sori dan disesuaikan sesuai

kebutuhan serta mengatur titik keseimbangan dan ketepatan

ukuran.

f. Finishing

Memberikan sentuhan akhir pada mata pisau sehingga akan

dihasilkan bentuk hamon yang indah.

g. Saya

Saya ini diukir dari dua potongan kayu yang cocok dengan

panjang, lebar, ketebalan dan kelengkungan pisau selesai. Kedua

bagian tersebut kemudian dibungkus dalam beberapa kali kain

katun halus dan dicat.

h. Handle

Pegangan inti terdiri dari dua potong kayu berukir untuk

memperkokoh. Seluruh Pegangan kemudian dibungkus dengan

tenunan kapas kualitas tinggi.

e. Sageo

Sageo merupakan kayu khusus yang dibungkus dengan

kapas kualitas tinggi. Dalam beberapa kasus, sageo masih berupa

kayu. Proses ini membutuhkan berjam-jam dengan dikerjakan oleh

tenaga kerja ahli dengan tetap memperhatikan design yang akan

diterapkan pada sageo.

f. Assembly

Semua bahan akhirnya dapat dirakit dan disatukan dalam

sebuah karya seni yang indah, tajam, anggun dan mematikan.

MAKALAH PEMBENTUKAN LOGAM

“ FORGING”

Oleh :

M.erfani NIM 091910101070

PROGRAM STUDI STRATA I

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JEMBER

2010