BAB IPEMBAHASAN
1.1. Cold heading merupakan proses pembuatan kepala
baut,paku,atau mur dengan cara memukul atau menekan salah satu
bagian batang kawat dan bagian yang lain di pegang diam.Secara
keseluruan,proses pembuatan baut dengan membersikan permukaan wire
rod coil dari lapisan scale (besi oksidasi).Proses ini umumnya
menggunakan larutan asam yang bertemperatur sekitar 70 sampai 80
celcius.Wire road yang sudah bersih dari scale kemudian di celupkan
kedalam larutan penetral,agar permukaan tidak mengandung sisa
larutan asam.Proses selanjutnya adalah penarikan atau wire drawing
yang bertujuan untuk mengecilkan dan meratakan ukuran diameter
kawat dan memberikan sifat mekanik yang sesuai dengan persyaratan
kekuatan baut.
1.2. Proses wire drawingpenarikan kawat merupakan suatu proses
pembentukan logam dengan cara menarik wire rod, kawat batangan,
melalui dies atau cetakan oleh gaya tarik yang bekerja pada bagian
luar dan ditarik ke arah luar dies, cetakan. Terjadinya aliran
plastis pada pembentukan ini disebabkan oleh adanya gaya tekan yang
timbul sebagai reaksi dari logam terhadap cetakan.
Proses Pembentukan Logam Teknologi Wire Drawing, Animasi.Tujuan
utama dari penarikan kawat adalah untuk mengecilkan diameter batang
kawat, wire rod. Batang Kawat berdiameter D1 direduksi dengan
memberi gaya tarik melalui cetakan menjadi kawat beriameter D2.
Sehingga terjadi reduksi area atau pengurangan luas penampang yang
dinyatakan dengan formula berikut:r = reduksi area = 1 (D2/D1)2Wire
Drawing Adalah Proses Cold Forming Disebut Cold DrawingProses
penarikan kawat umumnya dilakukan pada temperatur rendah atau
temperature ruang, sehingga pembentukan ini disebut sebagai cold
drawing. Pada proses penarikan terjadi deformasi yang cukup besar,
sehingga sering terjadi peningkatan temperatur yang relatif besar.
Dengan demikian pada proses penarikan kawat digunakan pelumas yang
mampu mengurangi dan tahan terhadap pengaruh panas yang timbul
akibat gesekan. Selain itu pelumas juga berfungsi sebagai media
pendingin. Air merupakan media pendingin yang biasa digunakan untuk
mengurangi efek panas yang ditimbulkan selama proses
deformasi.Skematika cetakan untuk wire drawing ditunjukan pada
Gambar 2. Konstruksi tempat masuknya logam ke cetakan (die) dibuat
sedemikian, sehingga kawat yang masuk cetakan akan menarik pelumas
bersama dengan masuknya batang kawat. Bentuk lonceng dibuat agar
dapat meningkatkan tekanan hidrostatis dan memindahkan aliran
pelumas.
Gambar 2. Skematika Die Untuk Wire Drawing, Penarikan KawatSudut
reduksi (reduction angle) adalah bagian dari cetakan di mana
terjadi reduksi diameter. Sudut reduksi ini merupakan variabel dies
yang sangat penting dalam proses wire drawing. Pada daerah bantalan
(bearing) tidak terjadi reduksi diameter, namun menambah gesekan
pada permukaan kawat. Fungsi utama daerah permukaan bantalan adalah
untuk memastikan diameter dan roundness kawat sesuai dengan
targetnya. Tirus belakang (back relief) pada dies memungkinkan
kawat untuk mengembang sedikit, setelah kawat keluar dari
cetakan.
Gambar 3. Dies Untuk Wire Drawing, Penarikan Dalam1.3. Batas
Reduksi Pada Wire DrawingPada umumnya reduksi penampang untuk
setiap tahap dies atau draft tidak lebih dari 30 35%. Untuk
mendapatkan diameter akhir dengan total lebih besar dari 35 %, maka
diperlukan reduksi ganda atau bertahap untuk mencapai reduksi
keseluruhan. Diameter kawat berkurang setelah melalui dies
tertentu, sedangkan kecepatan dan panjang kawat bertambah. Jadi
kecepatan setiap blok atau capstan harus bertambah besar agar tidak
terjadi slip antara kawat dan blok. Hal ini dapat dicapai bila
kecepatan setiap blok atur dengan memasang motor tersendiri. Bila
kecepatan kawat dan kecepatan blok tidak sesuai, maka kawat akan
menggeser pada blok sewaktu berputar. Hal ini dapat menyebabkan
terjadinya gesekan berlebihan yang menimbulkan panas.
Gambar 4. Skematika Mesin Wire Drawing, Penarikan Kawat
Gambar 5. Mesin Penarikan Kawat, Wire Drawing1.4. Batas
Temperatur Wire DrawingPeningkatan temperatur pada operasi wire
drawing merupakan hal yang umum terjadi. Meskipun penarikan batang
kawat biasanya dilakukan pada kondisi dingin. Deformasi plastik dan
gesekan akan menaikkan temperatur kawat hingga beberapa puluh
derajat celcius. Sebagian panas akan dilepaskan pada pendingin blok
dan dies. Namun, karena panas yang diserap blok dan cetakan relatif
kecil, maka kenaikan temperatur menjadi relatif besar. Selama
proses deformasi, temperatur kawat tidak boleh melebihi dari 160
celcius. Temperatur yang terlalu tinggi dapat merubah sifat-sifat
metalurgis kawat.1.5. Daerah Deformasi Pada Proses Wire DrawingZona
deformasi adalah daerah dimana gaya-gaya yang terlibat pada
pembentukan akan menyebabkan logam berubah bentuk atau dimensi.
Gaya pembetukannya merupakan resultan dari semua gaya yang terlibat
pada daerah deformasi. Agar terjadi perubahan bentuk yang permanen,
maka deformasinya harus deformasi plastik, Besar gaya yang
diberikan terhadap logam harus mencapai tegangan alirnya, Gaya yang
diberikan ini harus menghasilkan kondisi luluh pada logam, tetapi
tidak menyebabkan logam mengalami perpatahan setempat.Skematika
Zone deformasi pada proses penarikan kawat dapat dilihat pada
Gambar 1. Gaya luar yang diberikan pada proses wire drawing adalah
gaya tarik. Gaya yang menarik wire rod ke luar dari dies. Gaya ini
akan menimbulkan gaya tekan tak langsung akibat reaksi antara wire
rod dengan dies. Kombinasi gaya-gaya ini menyebabkan wire rod
mengalir sepanjang daerah deformasi melalui dies berdiameter D2.
Perbandingan antara diameter rata-rata, D2 dengan panjang daerah
deformasi, L disebut Delta Factor.
Gambar 1. Zona Deformasi Wire DrawingDelta Factor (Faktor Delta,
)Delta Factor merupakan perbandingan antara diameter rata-rata
terhadap panjang daerah deformasi. Pada penarikan kawat besarnya
nilai delta factor dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
= Delta Faktor D2 = diameter kawat L = Panjang kontak permukaan
kawat dan dies. = setengah sudut reduksi, radian r = reduksi area
(%)Sudut reduksi biasa juga disebut sebagai sudut dies. Setengah
sudut reduksi () akan menentukan besarnya geometri daerah
deformasi. Namun untuk deformasi yang sederhana besarnya factor
delta dapat dinyatakan dengan delta factor, = D2//L.Pada penarikan
kawat karbon rendah umumnya menggunakan sudut reduksi antara 16
sampai 20 derajat untuk reduksi 20%. Dengan nilai delta factor,
biasanya berkisar antara 2 3. Sedangkan untuk penarikan kawat
karbon tinggi biasanya menggunakan sudut reduksi 10 sampai 16
derajat dengan reduksi per pass atau dies antara16 25 %. Nilai
delta factor, yang lebih tinggi akan sesuai untuk reduksi yang
lebih tinggi dan sudut reduksi yang lebih rendah.Untuk menurunkan
delta factor, , dapat dilakukan dengan memperkecil sudut reduksi
(), memperbesar L atau dengan menaikan reduksi r yang akan
menurunkan D2. Makin kecil D2/L makin besar pengaruh gesekan pada
antar permukaan wire rod dan dies. Ini artinya akan menaikan
temperatur deformasi.Besarnya sudut reduksi yang digunakan untuk
penarikan agar pemakaian energi deformasi menjadi minimum dapat
ditentukan dengan persamaan berikut:
A1 = luas penampang kawat awal A2 = luas penampang kawat
keluaran dari dies u = koefisien gesekanNilai optimum delta factor
akan menghasilkan energi deformasi yang digunakan selama penarikan
kawat menjadi minimum. Nilai optimum delta factor adalah:
Delta Factor Kurang Daripada DuaDelta factor optimum untuk
proses wire drawing adalah antara 2 sampai 3. Delta Factor yang
terlalu rendah, kurang dari 2 akan menyebabkan luas kontak antar
muka wire rod dan dies menjadi besar, zona deformasi menjadi besar.
Ini akan menimbulkan efek gesekan menjadi besar pula. Pengaruh
selanjutnya akan muncul cacat permukaan seperti goresan (scratch),
material pick-up. Terkadang di ikuti dengan munculnya panas yang
berlebihan. Panas berlebihan ini dapat berpengaruh terhadap
sifat-sifat metalurgis permukaan material.Contoh cacat yang
terdapat pada permukaan kawat dapat dilihat pada Gamabr 2. Kawat
ini di drawing dengan kondisi delta factor kurang dari dua.
Gambar 2. Cacat Pada Permukaan Kawat Hasil Wire Drawing.Delta
Factor Lebih Daripada TigaDelta Factor yang terlalu tinggi, lebih
daripada 3 dapat menyebabkan zona deformasi menjadi kecil. Daerah
deformasi menjadi sangat terbatas. Hal ini menyebabkan permukaan
kawat mendapat gaya tekan yang besar, sedangkan bagian tengah kawat
akan menerima gaya tarik yang besar. Keadaan ini memberikan
berkecenderungan terbentuknya cacat center burst, permukaan kawat
yang lebih keras dan rendahnya keuletan. Sifat-sifat ini tidak
cocok untuk produk-produk yang dibentuk dengan melibatkan proses
puntir seperti pada ikatan spring atau proses cold heading pada
pembuatan kepala baut.Contoh cacat terjadi pada kepala baud dapat
dilihat pada Gambar 3. Kawat ini di drawing dengan kondisi delta
factor lebih daripada tiga. Gambar 3. Retak Pada Kepala Baud
1.6. Tahapan cold headingKawat hasil wire drawing masuk kedalam
mesin pembuatan baut,pada mesin itu kawat di potong-potong sesuai
dengan panjang yang diinginkan,kemudian kemudian dibuat kepala
baut,biasanya secara bertahap,dan kemudian tahapan pembuatan
ulir.
Tahapan cold heading
Pada gambar di bawah dapat dilihat beragam produk yang
mengunakana atau melibatkan proses cold heading.Selain baut produk
yang dibuat melalui proses cold heading adalah skrup,paku baik
untuk bangunan/kayu yang diaplikasikanya mengunakan palu maupun
paku yang mengunakan mesin.
Contoh hasil produk cold heading
