7. Analisa Gaya Pembentukan

Analisa Gaya Pembentukan perlu dilakukan untuk mendapatkan ukuran besarnya mesin atau peralatan yang diperlukan dalam proses pembentukan logam.

Dalam analisa digunakan teori-teori dengan asumsinya masing-masing, untuk itu perlu pemikiran kritis dalam menggunakan teori yang tepat

Teori/Metode yang sering digunakan adalah:Teori/Metode yang sering digunakan adalah:1. Teori Elementer (Slab Method)

dengan asumsi: distribusi tegangan pada penampang seragam (uniform).

2. Metode Energi,merupakan metode yang unggul dalam analisa pembentukan logam- Dengan prinsip dasar:“Kerja / usaha yang masuk oleh gaya luar sama dengan energi deformasi pada benda kerja.”

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Metode Elemen Hingga juga metode lain yang digunakan untuk analisa gaya untuk daerah atau bagian yang terdeformasi elastis-plastis.

Daerah deformasi adalahdaerah atau zona pada benda kerja yang pada suatu saat mengalami deformasi yang mana bentuk dan ukurannya berbeda-beda tergantung prosesnya.

F

Daerah deformasi

F

Proses pembentukan dengan:

Daerah deformasi besar: penempaan (closed-die forging)

Daerah deformasi kecil: pengerolan, ekstrusi dan penarikan

Forging Wire Drawing

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Macam-macam Proses Deformasi:1. Steady : Deformasi berlangsung pada kondisi yang sama

setiap saat, baik geometri daerah deformasi dan bentuk benda kerja.Contoh: penarikan kawat (wire drawing) yang mana daerah deformasi setiap saat sama meskipun terjadi pengerasan regangan (strain hardening)

2. Non-steady : Deformasi berlangsung pada kondisi yang selalu berubah.selalu berubah.Contoh: penekukan(bending), forging(penempaan) yang mana geometri benda selalu berubah setiap saat.

Mode Deformasi yang terjadi (tergantung pada proses pembentukan)1. Mode pembebanan satu sumbu2. Deformasi akibat tegangan bidang (plane stress)3. Deformasi akibat regangan bidang (plane strain)

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Contoh Analisa Gaya PembentukanPada proses teoritis penarikan strip (Strip Drawing) sbb:

Slab=elemen

Tegangan yang bekerja pada suatu elemen selama proses

penarikan strip dari suatu pelat yang lebar

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Metode Slab

Asumsi:

Gesekan dianggap

nol dan

Perubahan pada arah

tebal dan memanjang

(regangan bidangatau plane strain)

Kesetimbangan gaya arah x :

x

y

σσσσxa= ?

Kesetimbangan gaya arah y :

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

σo = tegangan luluh

(tegangan alir) logam.

F = Gaya yang diberikan

untuk menarik

A= ha x w , Luas

penampang dimana F

bekerja

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Metode EnergiAsumsi:

Deformasi yang dialami

setiap titik pada benda

kerja sama (deformasi

homogen)

x

y

σσσσxa= ?

Energi

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Atau σxa=σo ln (1/(1-r)) dengan r = besar reduksi (%)

Tegangan

luluh rata-rata

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Contoh Soal

Suatu pelat aluminium yang dikeraskan dengan peregangan

memiliki tegangan luluh, σo=125 MPa dan tegangan luluh rata-

rata 200 ε-0.25. Pelat ini memiliki lebar 100 mm dan bertebal

awal 10 mm, kemudian direduksi menjadi 8 mm. Hitunglah

tegangan tarik dan gaya tarik dari proses ini dengan metode

slab dan metode energi.Diketahui:

ha= 8 mm ; hb=10mmha= 8 mm ; hb=10mm

w=100mm

Tegangan luluh rata-rata

σo=200 ε 0.25

Tegangan luluh

σo=125 MPa

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Diketahui:

Metode slab:

σxa=(2/√3) σo ln(hb/ha)

=(2/√3).125. ln(10/8)

= 32.2 MPa

Metode energi:

Regangan sebenarnya:

ε=ln(L1/L0)=ln(A0/A1)Diketahui:

ha= 8 mm ; hb=10mm

w=100mm

Tegangan luluh rata-rata

σo=200 ε 0.25

Tegangan luluh= σo=135 MPa

ε=ln(L1/L0)=ln(A0/A1)

=ln (w.hb/w.ha)=ln(10/8)

=0.22

σo=200 ε 0.25= 200 (0.22)0.25

=136.9 MPa

σxa=σo ln(hb/ha)

=136.9 ln(10/8)

= 30.1 MPa

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Kondisi Deformasi akibat Regangan Bidang dapat dijelaskan dengan “Plane Strain Compression Test, PSCT” sbb:

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Sumber literatur untuk semua bahan di slide ini:

UcapanUcapanUcapanUcapan TerimaTerimaTerimaTerima kasihkasihkasihkasih kepadakepadakepadakepada Para Para Para Para PenulisPenulisPenulisPenulis sumbersumbersumbersumber

literaturliteraturliteraturliteratur untukuntukuntukuntuk slide slide slide slide iniiniiniini

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

1. Siswosuwarno, Mardjono, “Teknik Pembentukan”, FTI. ITB.

2. ASM International, 2005, ”ASM Handbook Vol.14A:

Metalworking: Bulk Forming”, ASM International

3. Hosford, William F. & Caddel, Robert M, “Metal Forming

Mechanics and Metallurgy Third Edition” Cambridge

University Press.