BAB 2 (Pengelasan SMAW)

BAB 2 PENEMPAAN LOGAM2.1 Teori Dasar Menempa merupakan salah satu proses pembentukan yang

dilakukan pada benda kerja dalam kondisi panas. Panas yang dimaksukan adalah sebelum dilakukan proses pembentukan benda logam dipanaskan terlebih dahulu sampai mencapai tempratur tempa yang diinginkan. Tempratur tempa yang diharapkan pada proses ini berkisar di atas daerah temperatur rekristalisasi bahan logam yang akan di tempa. Baja

mempunyai temperatur rekristalisasi berkisar 723 C. Pemanasan yang dilakukan pada benda kerja bertujuan untuk merobahan kekerasan logam menjadi bersifat lebih lunak. Sifat lunak dari benda kerja ini memudahkan untuk pembentukan. Baja yang mengalami proses pemanasan akan memberikan sifat lunak dan t idak mudah pecah apabila dilakukan pembentukan. Proses penempaan bahan logam ini dilakukan dengan menggunakan peralatan pengepres/pukul dan penahan atau landasan/anvil. Benda kerja diletakkan diantara landasan dan pemukul. Proses pemukulan dapat dilakukan dengan palu tempa secara manual atau juga dapat dilakukan dengan mesin pemukul hammer sistem hidrolik atau dengan menggunakan pemukul mekanik dengan motor listrik. Prinsip dasar menempa secara mekanika mempunyai komponen pembentukan

pengepresan atau tekan, peregangan atau tarik, dan pemotongan/geser. Penerapan proses penempaan di industri biasanya digunakan untuk pembuatan komponen yang menggunakan bahan baku pejal dengan bentuk profil kombinasi. Bahan dasar untukproses penempaan ini selain

berbentuk pejal juga mempunyai t ingkat kekerasan bahan yang relat if lebih keras. Kerasnya bahan ini menjadi lebih sulit untuk dikerjakan dengan proses yang lain. Logam yang mengalami proses pemanasan akan

Laboratorium Teknik Produksi-UNJANI

4

meningkatkan keliatan bahan hal ini dapat diketahui dari proses uji impact (tumbukan) dengan memvariasikan temperatur sepecimen pengujian.

Hasil pengujian impact ini memperlihatkan bahwa nilai impact sangat dipengaruhi oleh temperatur bahan saat pengujian. Semangkin rendah temperature bahan logam menunjukkan bahwa semangkin t inggi t ingkat kegetasan bahan tersebut dan nilai impactnya menjadi lebih kecil. Penempaan yang sering dilakukan pada industri rumah tangga di daerah umumnya dilakukan untuk proses pembuatan alat-alat pertanian sepert i parang, cangkul, sabit, bajak, kampak dan sebagainya. Proses penempaan untuk pembuatan alat-alat pertanian ini diikut i dengan proses Quenching atau pendinginan cepat. (Proses quenching ini bertujuan untuk memberikan kekerasan permukaan benda pada daerah yang didinginkan cepat. Hal ini diaplikasikan untuk pengerasan permukaan mata parang, mata cangkul, mata sabit, dimana bagian alat-alat yang tajam ini menjad i lebih keras. Bagian yang tajam akan memberikan permukaan yang keras dan bagian alat yang belakang berbentuk tebal dan t idak diquenching,

sehingga alat-alat pertanian yang dihasilkan memiliki sifat kombinasi keras dan liat sesuai dengan kebutuhan petani.

Gambar 1.1 Grafik Kecepatan Pendinginan (Hubungan Suhu dengan waktu Pendinginan)


5

2.1.1 Peralatan Proses Tempa y Dapur pemanas Dapur pemanas atau dikenal juga dengan ist ilah dapur tempa berfungsi untuk memanaskan benda kerja sampai temperature tertentu sesuai dengan jenis benda kerja yang akan dit empa. Proses pemanasan di dapur tempa ini menggunakan bahan bakar arang kayu atau batu bara. Proses pembakaranberlangsung di dalam tempat pembakaran dimana bahan bakar arang atau batu bara dibakar dengan menambah hembusan udara yang dihasilkan dar i blower (penghembus). Aliran udara ini diharapkan dapat

mempercepat proses pembakaran arang kayu atau batu bara. Aliran udara ini di salurkan memlalui lobang aliran yang langsung bersentuhan dengan bahan bakar. Dapur pemanas ini dilengkap i dengan bagian-bagian utama diantaranya tempat pembakar, motor listrik dan blower, air pendingin, cerobong asap.

Gambar 1.2 Dapur Tempa


6

Dapur pemanas ini terdiri dari tempat pembakaran, bodi, cerobong asap, motor penggerak, blower, dan bak pendingin. Tempat pembakaran adalah tempat yang digunakan untuk

pembakaran bahan bakar dengan dengan menggunakan hembusan udara dari blower. Proses kerja pada dapur ini biasanya dilakukan dengan memanaskan terlebih dahulu bahan bakar berupa batu bara atau arang kayu sampai mencapai warna merah membara (lihat gambar tungku pemanas). Setelah terlihat warna merah pada pembakaran batu abar atau arang kayu ini benda kerja dimasukan kedalam bara api. Benda kerja yang dimasukan kedalam bara api in i setelah beberapa menit akan terlihat memerah. Warna bahanlogam yang mengalami proses pembakaran ini berdasarkan pengalaman mempunyai kisaran temperatur tersendiri tergantung dari jenis bahan logamnya. Untuk baja dapat diperkirakan temperaturnya menurut warna hasil pembakaran:Tabel 2.1 Warna Pembakaran dan Temperatur

No 1 2 3 4 5 6

Warna Pembakaran Merah Kebiruan Merah Menyala Merah Jingga (orange) Orange Kekuningan Kuning Kuning Keputihan

Perkiraan Temperatur 550 C - 850 C 850 C - 1050 C 1050 C - 1250 C 1250 C - 1450 C 1450 C - 1725 C 1725 C - T maxC


7

Proses pemanasan benda kerja untuk penempaan ini kisaran warna pembakaran yang mucul adalah warna merah jingga atau orange. Setelah warna ini muncul pada bagian benda yang akan ditempa selanjutnya benda kerja diangkat dengan menggunakan smeed tang. Smeed tang ini berguna untuk memegang benda kerja dalam keadaan panas. Selanjutnya benda kerja diletakkan pada landasan dan dilakukan proses penempaan dengan membentuk benda kerja sesuai dengan gambar atau bentuk yang diinginkan. Proses penempaan dilakukan secara berulang-ulang. Art inya proses penempaant idak bisa dilakukan sekaligus, sebab pada saat proses penempaan berlangsung benda kerja akan mulai mengalami

pendinginan sehingga setelah benda dingin dengan penandaan perobahan warna benda yang menghit am kembali.Benda kerja dibakar kembali sampai berwarna orange. Selanjutnya dilakukan pembentukan kembali. Begitulah seterus-nya sampai benda kerja mencapai bentuk yang dinginkan sesuai dengan gambar kerja. Kesulit an yang sering muncul pada proses pengerjaan tempa ini adalah proses penandaan benda kerja sebelum dipanaskan. Sebab akibat proses pembakaran benda kerja akan mengalami perobahan warna dan tanda yang diberikan pada benda kerja t idak terlihat. Di samping itu pembentukan tempa secara manual ini memunyai akurasi pengerjaan yang rendah. Pengalaman kerja akan dikut i dengan peningkatan akurasi pekerjaan yang lebih baik

y

Landasan (anvil) Landasan dikenal juga dengan ist ilah paron ini merupakan

bagian komponen yang sangat pent ing dalam kerja tempa ini.


8

Landasan ini dapat dilihat pada gambar-gambar landasan berikut. Landasan ini ada beberapa t ipe sesuai dengan kebutuhan pekerjaan yang diinginkan. Sepert i landasan rata, profil, landasan paron. Landasan ini berguna untuk peletakan benda kerja pada saat dilakukannya proses pembentukan secara manual.

Gambar 2.3 Landasan Paron

Landasan atau paron ini terdiri dari bagian-bagian: dasar (base), kaki (foot), badan (body), permukaan datar (face),meja (table), tanduk (horn).

Gambar 2.4 Landasan Datar dan Landasan Profil


9

Landasan datar ini terdiri dari meja besi yang pejal dengan beberapa lobang pada permukaan meja. Lobang ini tembus sampai ke bawah. Landasan ini dilengkapi dengan batang t irus melengkung yang berguna untuk membentuk dan penjepit benda kerja pada meja. Landasan profil terdiri dari berbagai macam bentuk profil yang ada di sekitar landasan, baik berbentuk segienam persegi, bulat,

dan segit iga. Landasan profil ini dapat dibolak-balik

sesuai dengan kebutuhan bentuk yang diinginkan dari profil. y Smeed Tang

Gambar 2.5 Macam-Macam Smeed Tang

Smeed tang berfungsi untuk memegang benda kerja pada saat dilakukannya proses penempaan. Smeed tang ini mempunya i tangkai yang cukup panjang berkisat 400 500 mm. Panjang tangkai ini berguna untuk mengurangi pengaruh panas benda kerja ke tangan. Smeed tang ini dibedakan menurut catok atau ujung pengapit benda kerja sepert i catok rata, catok bulat, dan catok berkaki. Catok rata berguna untuk memegang benda kerja persegi,Laboratorium Teknik Produksi-UNJANI

10

catok bulat berguna memegang benda-benda bentuk silinder, dan catok berkaki berguna untuk memegang benda yang ada lobangnya.

y

Palu Palu merupakan peralatan yang sangat pent ing pada proses

penempaan ini. Palu ini berguna sebagai alat untuk membentuk benda kerja tempa. Palu tempa dibedakan berdasarkan bentuk kepalanya.

Gambar 2.6 Macam-macam Pal u Tempa


11

Ukuran palu ditentukan oleh berat dari kepala palu, sepert i palu 250 gr, 500 gr, 1000 gr dan bahkan palu dengan berat 10 kg. Dengan demikian pemakaian palu sangat bervariasi sesuai dengan jenis kegiatan pekerjaan. Jenis palu dapat dibagi dua yaitu palu keras dan palu lunak. Palu keras adalah palu yang kepalanya terbuat dari baja dengan kadar karbon sekitar 0,6%. Proses pembuatannya adalah dengan jalan ditempa, kemudian dikeraskan pada bagian permukaannya agar menjadi keras. Pemakaian palu keras pada bengkel kerja bangku atau bengkel kerja mesin adalah sebagai pemukul pada kerja memotong dengan pahat, menempa dingin, pada pekerjaan

assembling/perakitan, membengkokkan benda kerja, membuat tanda dan pekerjaan pemukulan lainnya.

Palu Kombinasi Bulat &Setengah Bola

Palu Kepala Bulat Besar

Pal u Persegi Enam Rata

Pal u Kombinasi Bulat Silinder

Gambar 2.7 Beberapa Jenis Palu Tempa


12

2.1.2 Klasifikasi Proses Tempa Tempa dapat diklasifikasikan dengan berbagai macam cara,

diantaranya berdasarkan temperatur kerja : Tempa panas atau hangat; cara ini paling banyak digunakan bila diperlukan deformasi yang cukup besar; dengan memanaskan kekuatan logam dapat dikurangi dan keuletannya bertambah. 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 : tempa dengan beban impak (impact), tempa dengan beban gradual. Cara lain untuk mengklasifikasikan proses tempa adalah berdasarkan derajat aliran logam kerja yang didesak oleh dies. 1) Open-die forging Adalah Proses penempaan dimana bendakerja dit ekan 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 yait u mengurangi t inggi bendakerja dan menambah diameternya. Bila open-die forging dilakukan pada kondisi yang ideal yaitu t idak ada gesekan antara permukaan bendakerja dan cetakan, sehingga terjad i deformasi yang homogen, dan aliran radial logam seragam.


13

Gambar1.8 Deformasi homogen bendakerja silinder dalam operasi cetakan terbuka

Gambar 2.9 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 : bertambahnya koefisien gesekan, dan adanya transformasi panas dari cetakan, bendakerja sehingga ke permukaan/dekat permukaan bagian

bendakerja yang berdekatan dengan cetakan lebih sulit dideformasi dibanding dengan bagian tengahnya. Dalam proses industri open-die forging dilakukan dalam

keadaan panas. Bentuk-bentuk yang dihasilkan dalam operasi opendie forging yaitu fullering, edging, dan cogging.


14

Gambar 2.10 Beberapa operasi penempaan cetakan terbuka (open die forging)

a. Fullering (a) adalah operasi tempa yang dilakukan untuk mengurangi bagian melintang dan mendistribusikan logam bendakerja sebagai persiapan penempaan bentuk yang

berikut nya. Permukaan cetakan berbentuk cembung. Ruang antara kedua cetakan (cavit y) sering didesain dengan

berbagai jarak (mult icavit y impression dies) sedemikian rupa sehingga operasi diawali dengan pembentukan kasar sebelu m pembentukan akhir. b. Edging (b) hampir sama dengan fullering, hanya disini permukaan cetakan berbentuk cekung. c. Cogging (c) adalah operasi tempa yang dilakukan secara berturut-turut sepanjang panjang bendakerja untuk

mengurangi bagian melint ang dan menambah panjangnya. Cogging banyak digunakan dalam industri baja untuk

membentuk ingot hasil pengecoran menjadi bloom dan slab. Biasanya digunakan open-die yang datar atau dengan

permukaan yang sedikit berkontur. Proses ini kadang-kadang juga disebut incremental forging.Laboratorium Teknik Produksi-UNJANI

15

2) Impressiondie forging Adalah proses penempaan dimana bendakerja dit ekan 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), sepert i 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.

Gambar 2.11 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 mendekat i 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


16

bendakerja akan bertambah dan mampu untuk mengisi seluruh bagian dari rongga cetakan, sehingga diperoleh kualitas produk yang lebih baik.

3) Flashless forging (true closed-die forging) Yaitu proses tempa dengan cetakan tertutup dimana bahan baku bendakerja seluruhnya berada dalam rongga cetak selama proses penekanan, dan tidak ada sirip (flash) yang terbentuk.

Gambar 2.12 Penempaan tanpa sirip (flashless forging)


17

2.2

Skema Proses Gambar rencana kerja: palu las Pemanasan benda kerja di dalam tungku (1100oC)

Penjepitan benda kerja dengan smeed tang

Peletakan benda kerja di atas permukaan anvil

Proses penempaan dengan palu (hammer)

Pemanasan kembali benda kerja (bila benda kerja sudah menghitam)

Proses penempaan kembali sampai membentuk produk yang diinginkan Pencelupan ke dalam oli Proses penggerindaan Analisa dan pembahasan KesimpulanGambar 2.13 Skema Proses penempaan


18

dfdffdfdf


19

Documents

BAB 2 (Pengelasan SMAW)