Jumat, 26 November 2010

proses pembentukan logam

KATA PENGANTAR

Untuk memenuhi buku pegangan dalam pembelajaran, terutama yang menggunakan bahasa Indonesia dalam bidang teknik, maka kali ini penulis menyempatkan diri untuk ikut membuat sebuah buku ajar/diktat yang bisa digunakan oleh siswa SMK, terutama siswa jurusan teknik mesin. Kali ini penulis menyiapkan diktat yang ditujukan untuk mata Pelajaran Dasar Kompetensi Kejuruan. Dalam penyusunan buku ini penulis berusaha menyesuaikan materinya dengan kurikulum (silabi) di jurusan Teknik Mesin SMK Negeri 4 Kota Bengkulu.
Perlu ditekankan bahwa buku ini belum merupakan referensi lengkap dari pelajaran Dasar Kompetensi Kejuruan (DKK), sehingga siswa perlu untuk membaca buku-buku referensi lain untuk melengkapi pengetahuannya tentang materi buku ini. Akhir kata, mudah-mudahan buku ini bisa menjadi penuntun bagi siswa dan memberikan manfaat sebagaimana yang diharapkan. Tak lupa penulis mengucapkan banyak-banyak terima-kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dalam penyelesaian pembuatan buku ini.

Penulis
DRS. Mahuri
Guru SMK Negeri 4 Kota Bengkulu




DAFTAR ISI




HALAMAN JUDUL …………………………………………………………….
KATA PENGANTAR …………………………………………………………...
DAFTAR ISI …………………………………………………………………….
BAB. I. PROSES PEMBENTUKAN LOGAM …………………………………………..
A. PENGENALAN................................................... ...................................
1. Kebaikan Proses Pengerjaan Panas ..........................................................................................
2. Kelemahan Proses Pengerjaan Panas........................................................................................
3. Kebaikan Proses Pengerjaan Sejuk ............................................................................................
4. Kelemahan Proses Pengerjaan Sejuk....................... ..................................................................
B. PROSES-PROSES MENEMPA (FORGING PROCESSES)....................................................................
1. Tempaan Dai Terbuka (Smith Forging)........................... ...........................................................
2. Tempaan Jatuh (Drop Forging)................................... ...............................................................
3. Tempaan Hentaman.............................. ....................................................................................
4. Tempaan Terbalik................... ...................................................................................................
5. Tempaan Tekanan....................... ..............................................................................................
6. Tempaan Gelek..........................................................................................................................
C. PROSES-PROSES MENGGELEK...........................................................................................................
1. Mengelek Rata................................................................................ ..........................................
2. Menggelek Bentuk...............................................…………………………………………………………………...
3. Menggelek Gelang............................................ …………………………………………………………………..
4. Menggelek Ulir dan Gear....................................................................................................
D. PROSES-PROSES PENARIKAN.................................................................................................
1. Penarikan Dalam/Cawan.....................................................................................................
2. Penarikan Kelompang........................................................................................................
3. Penarikan Batang dan Dawai..............................................................................................
4. Penarikan Tiub..................................................................................................................
E. PROSES-PROSES PENYEMPRITAN..........................................................................................
1. Penyempritan Panas.........................................................................................................
2. Penyempritan Sejuk..........................................................................................................
F. PROSES-PROSES RICIHAN.......................................................................................................
1. Proses Pengosongan..........................................................................................................
2. Proses Penebukan.............................................................................................................
3. Proses Mentrim.................................................................................................................
4. Proses Mencukur (Shaving)................................................................................................
5. Proses Penakukan dan Penggaritan....................................................................................
G. PROSES PEMBENTUKAN DENGAN TEKANAN..........................................................................
1. Rolling...............................................................................................................................
2. Penarikan Kawat...............................................................................................................
3. Penempaan......................................................................................................................
4. Ektrusi..............................................................................................................................
5. Pembengkokan................................................................................................................







PROSES PEMBENTUKAN LOGAM

A. PENGENALAN
Di dalam bab ini satu lagi kategori proses pembuatan akan diterangkan iaitu proses-proses menukar rupa bentuk atau proses pembentukan logam. Proses-proses pembentukan di dalam pembuatan barangan ialah operasi-operasi di mana bentuk bendakerja diubah dengan cara membekalkan daya-daya luaran untuk mengherotkan atau mengubahkan bentuk logam tersebut secara ubah bentuk plastik. Proses-proses ini boleh dilakukan samada dalam keadaan sejuk atau panas. Jadual 1 menunjukkan sebilangan daripada proses-proses yang biasa digunakan dalam kerja-kerja pembentukan logam seperti menempa (forging), menggelek (rolling), menarik (drawing) dan menyemperit (extrusion).
Proses pembentukan ini tidak sama dengan proses, pemesinan karena logam tidak di mesin/dipotong, sebaliknya hanya diubahkan bentuknya saja mengikut saiz, tebal, panjang dan lain-lain. Struktur logam yang terhasil juga adalah lebih kuat jika dibandingkan dengan proses pemesinan. Rajah 1 menunjukkan satu contoh struktur yang dihasilkan, melalui proses memesin dan menggelek.
Pengerjaan logam biasanya dikelaskan kepada dua jenis iaitu pengerjaan panas dan pengerjaan sejuk. Pengerjaan panas ialah kerja-kerja mengubah bentuk logam di atas dari suhu penghabluran semula dan pengerjaan sejuk pula di bawah suhu tersebut. Suhu penghabluran semula ialah suhu tertentu di mana bijian sesuatu logam akan bertukar kepada bentuk asal selepas pengerjaan. Jadual 2 menunjukkan contoh suhu penghabluran semula bagi beberapa jenis logam dan Rajah 2 menunjukkan proses menggelek panas di mana struktur bijian logam berubah ke bentuknya yang asal selepas gelekan dilakukan. Kedua-dua proses pengerjaan ini mempunyai kebaikan dan kelemahannya. Berikut disenaraikan beberapa kebaikan dan kelemahan untuk kedua-dua jenis pengerjaan tersebut.
1.Kebaikan proses pengerjaan panas
 Daya dan tenaga yang diperlukan adalah sedikit, maka mesin dan peralatan yang bersaiz kecil dapat digunakan (kos yang murah) dan logam bersaiz besar dapat dikerjakan.
 Berlaku penghalusan bijian logam (lihat Rajah 2) dimana beberapa sifat mekanikal seperti keliatan, kemuluran dan ketahanan menerima hentaman dapat diperbaiki. Disamping itu saiz dan taburan bijian logam adalah seragam.
 Tidak berlaku pengerasan terikan/kerja (strain/work hardening).
 Untuk sesetengah proses pembentukan seperti tuangan, kecacatan dapat dikurangkan seperti keliangan(porosity) dan lubang gas (gas holes).



2.Kelemahan proses pengerjaan panas
 Permukaan yang dihasilkan kurang baik kerana berlaku pertumbuhan karat, kerak (scaling), dan oksida disebabkan berlakunya pengoksidaan pada suhu yang tinggi.
 Had terima (close tolerence) yang kecil sukar diperolehi kerana masalah pengecutan (shrink) logam berlaku semasa proses penyejukkan.
 Kos modal alat-alat seperti relau adalah mahal.
 Takat guna alat yang digunakan berkurangan disebabkan sentiasa bekerja pada suhu yang tinggi.
3.Kebaikan proses pengerjaan sejuk
 Dimensi dapat dikawal dengan baik/tepat kerana pengecutan dimensi adalah kecil.
 Hasil permukaan adalah halus dan tidak berlaku pengoksidaan.
 Kekerasan dan kekuatan logam yang dihasilkan akan bertambah. Ini sangat berfaedah untuk logam yang tidak dapat dikenakan rawatan haba.
 Hasil daripada pengerjaan sejuk lazimnya tidak memerlukan kerja-kerja penyudahan.
4.Kelemahan proses pengerjaan sejuk
 Tegasan baki (residual stress) perlu dihilangkan dengan rawatan haba.
 Ianya lebih sesuai untuk logam-logam yang bersifat mulur sahaja.
 Berlaku pengherotan bentuk bijian logam yang menyebabkan logam bersifat rapuh dan mengurangkan sifat mulur.
 Peralatan dan kuasa yang lebih besar diperlukan, iaitu terpaksa menggunakan mesin/peralatan yang lebih besar untuk mengerjakan benda kerja bersaiz kecil.
B. PROSES-PROSES MENEMPA (FORGING PROCESSES)
Menempa adalah satu proses ubah bentuk plastik iaitu dengan mengenakan daya atau tekanan mampatan atau hentaman. Proses ini merupakan salah satu proses pengerjaan logam yang paling tua, mula digunakan pada tahun 5000 SM. Ia digunakan untuk menghasilkan pelbagai saiz dan bentuk komponen dari berbagai jenis logam. Antara komponen-komponen yang lazimnya diperbuat ialah seperti aci engkol, rod penyambung untuk enjin, cakera turbin, gear, roda, kepala bolt, perkakas tangan dan sebilangan komponen struktur untuk peralatan mesin dan pengangkutan.
Operasi menempa ini boleh dilakukan dalam keadaan sejuk atau pun panas. Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, proses menempa ini terdiri dari beberapa jenis. Berikut diterangkan jenis-jenis proses tersebut satu-persatu.
1. Tempaan dai terbuka (Smith forging)
Merupakan jenis proses pengerjaan logam yang paling tua. Dahulunya proses ini dilakukan secara manual, tetapi sekarang ini mesin dan peralatan mekanikal digunakan. Biasanya penukul dan andas (anvil) berbenruk rata digunakan (lihat Rajah 2). Penggunaan tempaan Smith di industri pada hari ini biasa dilakukan dalam keadaan panas untuk mendapatkan bentuk dan saiz yang kasar atau untuk mengurangkan saiz sesuatu objek sebelum proses pembentukan selanjutnya dilakukan.
2. Tempaan Jatuh (drop forging)
Tempaan jatuh adalah serupa dengan tempaan Smith kecuali bentuk tukul dan andas yang berbeza (tidak rata). Rajah 4 menunjukkan contoh jenis acuan dan barangan yang boleh dihasilkan dengan menggunakan tempaan jatuh.
Tempaan jatuh menggunakan acuan berturutan dimana barangan pada mulanya dibentuk secara kasar, separuh siap dan siap. Satu ataupun lebih hentaman dikenakan untuk setiap peringkat bagi mendapatkan bentuk yang dikehendaki. Setelah itu barangan tadi dipindahkan keperingkat selanjutnya sehinggalah turutan tersebut selesai. Rajah 4 menunjukkan lima peringkat yang dilalui semasa menghasilkan aci engkol.
Struktur bijian semasa operasi menempa adalah sangat baik dimana ciri-ciri seperti kekerasan, kemuluran, kebingkasan (resiliency), keliatan dan ciri-ciri lain yang serupa dapat diperbaiki. Rajah 5 menunjukkan contoh struktur bijian yang terbentuk setelah ditempa dimana ianya menjadi lebih kuat.
Acuan yang digunakan dalam operasi ini mestilah daripada bahan yang sangat kuat dan liat supaya ia dapat menahan daya hentaman dan suhu yang tinggi semasa operasi. Acuan biasanya diperbuat dari pelbagai jenis keluli alat (tool steels).
3. Tempaan Hentaman
Juga merupakan proses ubahbentuk plastik bagi logam. Perbezaannya dengan tempaam jatuh tanyalah pada alat pelantak yang membawa tukul dalam keadaan mendatar menghentam bendakerja dari kedua-dua belah. Rajah 6 menunjukkan perbezaan antaratempaan hentaman dan tempaan jatuh konvensional. Proses ini boleh dilakukan dalam keadaan panas ataupun sejuk. Ianya sesuai untuk menghasilkan komponen bersaiz kecil secara massa dan mudah digabungkan dengan barisan asembli di dalam syop pengeluaran.
4. Tempaan Terbalik
Proses yang serupa dengan tempaan hentaman dimana pelantak memacukan tukul lazimnyz bergerak dalam arah mendatar. Boleh dilakukan dalam keadaan panas dan sejuk. Terdapat dua ciri yang membezakannya dengan tempaan hentaman iaitu; Biasanya cuma satu pelantak dan tukul sahaja yang digunakan, dan objek diubah bentuk dengan dianjakkan (displacing) atau diubah bentukkan dimana objek berbentuk selinder atau batang bulat dijadikan berbentuk berongga (cavity) serupa dengan tempaan jatuh.
Tukul pelantak dan acuan, kedua-duanya mempunyai bentuk tertentu. Tetapi dalam sesetengah keadaan tukul dan pelantak tidak memepunyai bentuk (permukaan yang rata).
Operasi ini boleh digunakan untuk menghasilkan kepala bolt, rivet, injab enjin dan lain-lain barangan di mana dibahagian kepala adalah lebih besar/lebar daripada batangnya. Rajah 7 menunjukkan contoh proses penghasilan kepala bolt. Biasanya bolt diperbuat pada keadaan sejuk untuk membaiki struktur dan kekuatannya. Ianya juga boleh digunakan untuk menambahkan ketebalan sesuatu aci bulat sebelum ianya dimesin.

5. Tempaan Tekanan
Proses yang serupa dengan tempaan jatuh kecuali penghimpitan yang perlahan digunakan tanpa hentaman.. Kebaikannya operasi ini ialah ia dapat memberikan masa yang secukupnya pada bahan untuk mengalir ke bentuk yang dikehendakki. Bentuk tertentu yang hendak dihasilkan boleh dihasilkan dengan hati-hati dan cermat seperti membengkokkan satu komponen yang besar seperti pada Rajah 8. Tempaan tekanan ini biasanya dilakukan dengan menggunakan acuan dan tukul yang berbentuk rata. Akan tetapi sesetengah bentuk seperti bulat dan empat segi boleh juga digunakan sebagai operasi kasar/awal sebelum bentuk yang lebih tepat dilakukan pada mesin/peralatan yang lain.
6. Tempaan Gelek
Di dalam proses ini luas keratan lintang batang dikurangkan dan ditukarkan kepada bentuk tertentu denagn melalukannya pada sepasang penggelek yang mempunyai alur tertentu (Rajah ). Operasi ini biasanya digunakan sebagai proses akhir setelah sesuatu komponen telah melalui berbagai-bagai proses lain seperti untuk meniruskan aci, menajamkan pisau dan lain-lain. Proses ini boleh juga digunakan sebagai operasi awal sebelum proses tempaan lain seperti membuat aci engkol dan lain-lain komponen automotif. Rajah 10 menunjukkan beberapa contoh komponen yang telah ditempa gelek.
Satu lagi jenis tempaan gelek ialah tempaan gelek pencong (skew) (Rajah 11). Ianya digunakan untuk menghasilkan bebola galas. Dawai atau batang bulat diulurkan ke ruang penggelek di mana bentuk spiar akan terbentuk secara berterusan bilamana penggelek tersebut berputar.
a. Proses Penyilingan
Operasi ini biasanya dilakukan dalam keadaan sejuk untuk komponen yang kecil. Komponen dianjakkkan dengan daya dan hentaman di dalam rongga acuan. Disebabkan rongga adalah tertutup sepenuhnya maka isipadu bendakerja yang hendak disyilingkan perlulah dikawal dengan rapi. Proses penyilingan tidak dapat dilakukan sekiranya bahan yang berlebihan digunakan dalam rongga acuan. Ini akan merosakkan mesin atau barangan yang dihasilkan mempunyai kecacatan. Operasi ini lebih sesuai khususnya untuk menghasilkan bendakerja yang kecil yang memerlukan perincian dan kemasan permukaan yang sangat halus. Rajah 12 mengilustrasikan contoh proses penyilingan ini.
b. Proses Pengehoban (Hobbing)
Proses ini hampir sama dengan proses penyilingan. Ia digunakan untuk menyediakan acuan. Lekukan (indentation) dilakukan pada komponen yang lebih besar supaya logam yang dianjakkan ditolak keluar kesekeliling corak (pattern) yang telah dibekaskan pada komponen tersebut. Rajah 13 menunjukkan keadaan tersebut. Pengehoban sesuai untuk membentuk bahagian yang kecil dimana permukaan yang halus diperlukan dimana acuan-acuan tersebut digunakan untuk menghentak bahan-bahan yang lebih lembut atau menghasilkan tuangan plastik.



c. Proses Penggerumitan
Penggerumitan ialah suatu proses yang digunakan untuk mengurangkan garispusat sesuatu objek bulat samada pada batang yang pejal ataupun berongga dengan mengenakan hentakan yang berulang. Proses ini juga dikenali sebagai penggerumitan berputar atau tempaan jejarian. Rajah 14 menunjukkan bagaimana acuan-acuan yang berputar dihentakkan pada bendakerja bilamana penggelek-penggelek berputar bertentangan dengan perumah acuan (die housing). Proses ini boleh juga digunakan untuk menghasilkan bentuk kon , mengurangkan bahagian dalaman atau luaran sesuatu bahagian bendakerja. Rajah 15 menunjukkan beberapa contoh barangan yang dapat dihasilkan melalui proses ini.
C. PROSES-PROSES MENGGELEK (ROLLING)
Proses menggelek mula dibangunkan pada penghujung tahun 1500an. Ianya adalah proses mengurangkan ketebalan atau menukar keratan lintang sesuatu bendakerja dengan mengenakan daya-daya mampatan ke atasnya oleh sepasang penggelek yang berputar. Operasi asas menggelek adalah jenis menggelek rata dimana plat dan kepingan logam dihasilkan. Daripada operasi asas ini proses menggelek telah dimajukan kepada beberapa operasi lain seperti menggelek bentuk, menggelek gelang, menggelek ulir dan gear dan menebuk tiub secara gelekan untuk menghasilkan tiub yang tidak berkelim.
Bahan-bahan asal yang akan digelek biasanya didapati dalam bentuk ingot daripada foundri. Terdapat tiga bentuk asas bagi barangan yang dihasilkan daripada gelekan pertama iaitu’ bloom’ yang berbentuk empat segi dimana saiz yang lazim ialah 150 × 150mm hingga 400 × 400mm, bilet bersaiz antara 50 × 50mm hingga 400 × 400mm dan papak (slab) yang bersaiz antara 50 × 350mm hingga 300 × 1800mm (lihat Rajah 16). Daripada bentuk asas inilah bentuk-bentuk lain seperti bentuk I, L, T, H, plat, batang dan sebagainya dihasilkan samada melalui proses menggelek juga ataupun proses-proses lain. Rajah 17a dan 17b menunjukkan sebilangan daripada bentuk-bentuk barangan yang dihasilkan.
1. Menggelek Rata
Rajah 18a mengilustrasikan secara skema bagaimana proses menggelek dilakukan. Logam dimasukkan kepada penggelek melalui geseran dan kemudiannya dimampatkan untuk mendapatkan bentuk akhir. Ketebalan logam yang dapat digelek bergantung kepada kekasaran permukaan penggelek. Penggelek yang lebih kasar berkeupayaan untuk mengurangkan tebal pada kadar yang lebih besar daripada penggelek yang licin. Pengurangan tebal untuk setiap laluan juga bergantung kepada jenis bahan bendakerja dan kemulurannya. Untuk aloi yang mempunyai kekuatan yang tinggi lazimnya dilakukan pengurangan yang kecil manakala untuk logam yang lembut dan logam bukan feros, pengurangan yang besar boleh dilakukan. Suhu-suhu untuk menggelek panas adalah serupa untuk menempa panas. Kebaikan menggelek panas ialah daya-daya yang diperlukan adalah rendah dan kemuluran yang tinggi dapat dihasilkan.. Menggelak sejuk pula memerlukan daya yang tinggi tetapi dapat menghasilkan kemasan permukaan yang lebih baik, lebih mudah mengawal had terima dan dapat menghasilkan plat dan kepingan berkekuatan yang tinggi. Kepingan logam bukan feros seperti aluminium yang digunakan untuk membalut rokok dan barang makanan boleh digelek kepada tebal 0.02mm.
Terdapat beberapa jenis peralatan yang digunakan untuk proses menggelek ini dimana susunan penggelek adalah berbeza-beza. Jenis yang lazim didapati ialah seperti yang ditunjukkan pada Rajah 18b. Penggelek dua tingkat atau tiga tingkat (diperkenalkan pada tahun 1800an) digunakan untuk laluan/pas awal dimana ingot dipecahkan dan dikurangkan saiznya.. Garispusat penggelek adalah disekitar 600 - 1400mm. Adalah lebih baik mengunakan penggelek yang bergarispusat kecil kerana jejari penggelek yang kecil akan mengurangkan daya yang diperlukan. Akan tatapi penggelek yang kecil mudah terpesong terutama bila proses tersebut dilakukan dalam keadaan panas. Didalam keadaan ini penggelek penahan digunakan.
Penggelek jenis berkumpul (clusters) adalah sangat sesuai untuk menggelek sejuk jalur (strips) logam nipis berkekuatan tinggi. Satu contoh susunan penggelek jenis ini adalah seperti yang ditunjukkan pada Rajah 19. Penggelek kerja boleh bersaiz sekecil 6mm garispusat dan lazimnya diperbuat daripada tungsten karbida untuk mendapatkan ciri-ciri ketegaran, kekuatandan rintangan kepada haus. Logam senipis 0.0025mm boleh dihasilkan denagn menggunakan penggelek jenis ini.
2. Menggelek Bentuk
Bentuk-bentuk struktur seperti batang yang mempunyai berbagai-bagai bentuk keratan lintang, saluran, rasuk I dan landasan keretapi boleh dihasilkan dengan menggunakan penggelek bentuk. Ingot atau bloom dilalukan melalui penggelek yang mempunyai bentuk tertentu. Lazimnya bendakerja akan melalui beberapa peringkat gelekan dimana pasangan penggelek-penggelek mempunyai bentuk yang berbeza-beza disetiap peringkat sebelum bentuk akhir diperolehi. Rajah 20 menunjykkan contoh penggelek bentuk ini. Rajah 21 – rajah 23 selanjutnya menunjukkan bagaimana sesuatu bentuk akhir terpaksa melalui banyak peringkat laluan.
3. Penggelek Gelang
Di dalam proses ini gelang yang bergarispusat kecil dikembangkan kepada garispusat yang lebih besar dengan keratan lintang yang lebih kecil. Ini dapat dilakukan dengan meletakkan gelang tersebut di antara dua penggelek (lihat Rajah 24). Tebal gelang dikurangkan dengan merapatkan penggelek bilamana ianya berputar. Pengurangan tebal ini dipampaskan dengan penambahan pada garispusat gelang. Tatacara tipikal untuk menhasilkan gelang tak berkelim ditunjukkan pada Rajah 25 . Pelbagai
variasi keratan lintang boleh digelek gelang dengan menggunakan penggelek yang mempunyai bentuk tertentu. Proses ini boleh dilakukan pada suhu bilik atau suhu yang lebih tinggi - bergantung pada saiz dan kekuatan bendakerja.
Kebaikan proses menggelek gelang ini berbanding dengan proses-proses lain untuk menghasilkan bahagian/komponen yang sama ialah - masa pengeluaran yang pendek,
menjimatkan bahan, had terima yang kecil dan aliran struktur yang baik. Penggunaan yang tipikal untuk proses ini ialah untuk menghasilkan gelang-gelang yang besar untuk roket dan turbin, rim roda gear, pemegang-pemegang galas bebola dan galas gelek, bebibir dan juga ‘pressure vessels’.


4. Penggelek Ulir dan Gear
Ini adalah proses pembentukan sejuk dimana ulir dihasilkan pada batang bulat dengan melalukannya di antara acuan yang berputar atau bersalingan (reciprocating). Rajah 26 menunjukkan beberapa variasi bagi proses ini. Kebaikan proses ini ialah ulir dapat dihasilkan tanpa membuang/memotong logam dan kekuatannya dapat diperbaiki kerana dikerjakan secara sejuk. Kemasan permukaan adalah sangat licin. Gear taji (spur gear) dan gear heliks boleh dihasilkan dengan menggunakan proses yang sama.
Penebukan Tiub Berputar
Proses ini dilakukan dalam keadaan panas dimana tiub yang panjang tak berkelim yang berdinding tebal dihasilkan. Rajah 27 menunjukkan teknik pengerjaan ini. Prinsip bagi proses ini adalah berdasarkan kepada pemerhatian dimana apabila sesuatu batang bulat dikenakan mampatan jejarian seperti pada Rajah 27a, tegasan tegangan berlaku pada pusat batang tersebut. Bilamana dikenakan tegasan mampatan berputar seperti pada Rajah 27b, rongga akan terjadi di tengah-tengah batang tersebut. Rajah 27c dan Rajah 28 menunjukkan contoh proses penebukan tiub berputar (Proses Mannesmann, dibangunkan pada tahun 1880an) ini. Paksi bagi penggelek dipencongkan (skewed) untuk membolehkan batang bulat ditarik melalui penggelek melalui tindakan putarannya. Mandrel digunakan untuk membantu proses ini dimana lubang dapat dibesarkan lagi dan mensaizkan garispusat dalaman tiubkepada saiz yang dikehendaki.
D. PROSES-PROSES PENARIKAN (DRAWING)
Di dalam proses ini bahan dibentuk mengikut bentuk acuan yang digunakan. Penarikan biasanya dilakukan pada kepingan yang nipis atau batang logam kepada bentuk dan saiz yang dikehendaki.Antara contoh barangan yang boleh dihasilkan melalui proses ini ialah dinding selinder, tangki gas mampat, sarung/kelonsong peluru dan barangan yang serupa. Kebanyakan dari operasi ini dilakukan dalam keadaan plastik.
1. Penarikan Dalam/Cawan
Melalui proses ini satu contoh-kosong (blank) kepingan logam dibentuk kepada selinder atau kotak dengan menggunakan penumbuk (punch) yang menekan contoh-kosong tersebut kepada rongga acuan (lihat Rajah 29). Walaupun proses ini umumnya dikenali sebagai penarikan dalam iaitu menghasilkan bahagian yang dalam, operasi asas juga dilakukan untuk menghasilkan bahagian yang cetek. Beberapa parameter yang asas untuk proses ini dimana kepingan logam dibentuk kepada bentuk cawan selinder ditunjukkan pada Rajah 30. Beberapa pembolehubah yang penting diperhatikan semasa melakukan penarikan dalam ialah:
 sifat-sifat kepingan logam
 nisbah garispusat contoh-kosong kepada garispusat penumbuk
 Kelegaan di antara penumbuk dan acuan
 jejari sudut penumbuk dan acuan
 daya pada pemegang contoh-kosong
 geseran dan pelinciran pada antaramuka penumbuk, acuan dan bendakerja
 kelajuan penumbuk
Kesemua pembolehubah ini sangat penting dikawal untuk menghasilkan barangan/komponen yang bermutu supaya tidak berlaku sebarang kecacatan atau kerosakan. Rajah 31 menunjukkan beberapa contoh kerosakan disebabkan kawalan yang kurang memuaskan semasa proses tersebut dijalankan.
2. Penarikan Kelompang
Proses ini juga merupakan proses penarikan dalam. Ianya digunakan untuk menghasilkan bentuk konturan atau kontena dimana bentuk satu bahagian (one piece) pada tepi dan bawah diperlukan. Proses ini biasanya dilakukan didalam beberapa peringkat sebelum bentuk akhir diperolehi. Rajah 32 menunjukkan bagaimana contoh tangki gas oksigen dihasilkan. Peringkat-peringkat penarikan boleh dilakukan dengan melakukan penarikan semula (redrawing). Terdapat dua cara dimana penarikan semula boleh dilakukan iaitu cara konvensional dan cara terbalik. Rajah 33 – rajah 34 menunjukkan kedua-dua cara tersebut.
3. Penarikan Batang dan Dawai
Penarikan batang lazimnya dilakukan dalam keadaan sejuk. Seperti yang ditunjukkan secara skema pada Rajah 35a, ia digunakan untuk menghasilkanbatang berbentuk bulat. Akan tetapi, proses ini boleh juga menghasilkan bentuk-bentuk keratan lintang yang kompleks dengan menggunakan acuan berbentuk tertentu. Sekiranya pengurangan saiz yang besar perlu dilakukan, beberapa peringkat/laluan perlu dilakukan. Proses ini hanyalah proses menarik bahan yang melalui acuan. Penarikan sejuk dapat menghasilkan ketepatan yang tinggi, meningkatkan keliatan dan mutu kekerasan.
Penarikan dawai (Rajah 35b) pula merupakan proses penarikan dawai yang lebih kecil. Lazimnya batang yang bersaiz kurang dari 7mm (1/4 in) ditarik melalui acuan secara berturutan sehinggalah saiz yang dikehendaki diperolehi. Saiz sekecil 0.025mm boleh dihasilkan melalui proses ini. Seperti proses penarikan yang lain, pelincir yang bermutu tinggi perlu digunakan untuk melincir dan menyejukkan acuan serta membaiki kecekapan proses tersebut. Daya dan tenaga juga dapat dikurangkan sekiranya pelincir digunakan. Rajah 36 menunjukkan mesin yang digunakan untuk proses penarikan dawai ini.
4. Penarikan Tiub
Tiub-tiub yang dihasilkan melalui proses penyemperitan atau lain-lain proses boleh dikurangkan ketebalan atau garispusatnya dengan mengunakan proses penarikan tiub. Contoh-contoh proses ini ditunjukkan secara skema pada Rajah 37 dimana mandrel yang mempunyai bentuk yang berbeza-beza digunakan.
Proses Pemejaman
Pemejaman melibatkan pembentukan bahagian/komponen yang mempunyai simetri sepaksi pada mandrel yang berputar dengan menggunakan perkakas atau penggelek yang tegar. Proses ini dilakukan pada mesin larik dan boleh dilakukan dalam keadaan sejuk atau panas. Proses sejuk lebih lazim digunakan. Bendakerja dan acuan yang berputar manakala alat pembentuk diam/pegun dikenakan pada bendakerja untuk membentuknya. Terdapat 3 jenis asas bagi proses pemejaman iaitu jenis kovensional (manual), ricih dan tiub.
a. Pemejaman Konvensional
Didalam proses ini satu contoh kosong rata yang bulat (berbentuk cakera) diletakkan pada mandrel yang berputar manakala alat khas digunakan untuk merubahkan bentuk bendakerja tersebut (Rajah 38). Operasi pemejaman melibatkan beberapa jujukan pas/laluan dan menghendaki kemahiran yang tinggi. Contoh pada Rajah 39 menunjukkan dengan jelas akan hal ini. Rajah 40 menunjukkan beberapa contohtipikal barangan yang boleh dihasilkan. Kos peralatan secara relatifnya adalah rendah. Proses ini boleh dilakukan pada mesin larik. Ianya lebih ekonomi untuk menghasilkan barangan berkuantiti sedikit sahaja.
b. Pemejaman Ricih
Proses ini juga dikenali sebagai pemejaman kuasa, melarik aliran atau tempaan mejam. Bentuk-bentuk simetri sepaksi atau melengkung boleh dihasilkan, antaranya seperti pada Rajah 41. Komponen yang selalunya dihasilkan melalui proses ini ialah seperti kelongsong motor roket dan kon muncung luncur (missile).
c. Pemejaman Tiub
Dalam proses ini tiub-tiub dikurangkan ketebalannya dengan memejamkannya pada mandrel dengan menggunakan penggelek khas. Operasi ini boleh dilakukan pada bahagian luaran atau dalaman (Rajah 42). Bahagian yang berkaitan dimejam terus kehadapan atau kebelakang (terbalik) sama seperti penarikan atau penyemperitan tidak langsung. Untuk kedua-dua kes tersebut pengurangan pada tebal dinding menyebabkan tiub menjadi lebih pamjang. Pemejaman tiub boleh digunakan untuk menghasilkan ‘pressure vessel’ , komponen automotif dan bahagian-bahagian roket dan peluncur. Rajah 43 menunjukkan beberapa bentuk yang boleh dihasilkan. Kadar pengeluaran yang agak tinggi dengan sedikit sahaja pembaziran bahan.
Pembentukan Regang
Didalam proses ini kepingan logam dikapitkan pada bahagian hujung/tepi dan diregangkan dengan menggunakan acuan atau blok pembentuk yang bergerak ke atas (atau ke bawah, bergantung kepada susunan) dan kadangkala (mengikut keadaan pengerjaan) rahang pengapit bergerak ke sisi. Proses ini banyak digunakan dalam industri angkasa lepas dan automotif dimana pelbagai bentuk komponen dapat dibentukkan. Bahagian-bahagian panel pintu, bingkai tingkap automobil dan panel sayap kapalterbang boleh dihasilkan melalui proses ini. Pembentukan regang tidak dapat menghasilkan komponen yang mempunyai konturan yang tajam atau bersudut tajam. Bahan acuan biasanya diperbuat daripada kayu, aloi zink, keluli ataupun plastik. Walaupun isipadu pengeluaran adalah kecil, proses ini adalah ekonomi untuk digunakan. Rajah 44 menunjukkan proses pembentukan regang ini manakala Rajah 45 dan rajah 46 menunjukkan contoh mesin yang digunakan.
E. PROSES-PROSES PENYEMPERITAN (EXTRUSION)
Penyemperitan adalah suatu proses dimana logam diletakkan di dalam rongga yang tertutup dan dikeluarkan dengan mengalirkannya melalui satu laluan khas dimana logam tersebut akan mengambil bentuk ruang atau keratan lintang laluan tersebut. Operasi ini adalah sama seperti memicit ubat gigi keluar daripada tiubnya. Proses ini boleh dikelaskan seperti berikut:

Proses Penyempritan
Penyempritan Panas Penyempritan Sejuk
Langsung Tak Langsung Langsung Tak Langsung
Hentaman Tempaan Sejuk

Proses penyemperitan yang tipikal ialah seperti yang ditunjukkan pada Rajah 47. Peralatannya terdiri daripada satu kontena atau selinder dimana di dalamnya dimasukkan bilet logam. Pada satu hujung selinder tersebut, plat acuan yang mempunyai bentuk tertentu diletakkan. Pada satu hujung lagi pelocok (plunger) atau pelantak (ram) memampatkan bilet logam tersebut yang menyebabkannya mengalir keluar melalui acuan dan mengambil bentuk acuan tersebut. Blok semu (dummy) digunakan untuk melindungi pelantak daripada haba dan tekanan yang tinggi ketika proses tersebut dilakukan. Proses penyemperitan menghasilkan dimensi yang sangat baik. Sifat-sifat seperti kemasan permukaan, penghalusan struktur bijian, kekuatan dan kemuluran dapat diperbaiki. Disebabkan bilet dipaksakan keluar melalui acuan dengan pengurangan keratan lintang yang besar maka corak aliran logam adalah penting. Rajah 5.48 menunjukkan ubahbentuk struktur bijian yang tipikal dialami oleh logam semasa penyemperitan. Rajah 49 menunjukkan sebahagian daripada komponen yang boleh dihasilkan dari proses ini.Dengan menggunakan proses ini komponen yang mempunyai keratan lintang yang malar sama seperti proses menggelek dapat dihasilkan. Bentuk yang kompleks boleh dihasilkan dengan lebih banyak jika dibandingkan dengan proses menggelek kerana acuan yang digunakan adalah ringkas dan mudah untuk diperbuat. Tidak seperti menggelek proses ini adalah proses satu laluan/pas.
1. Proses Penyemperitan Panas
a. Penyemperitan Langsung
Proses yang ditunjukkan pada Rajah 47 dinamakan penyemperitan panas langsung dimana aliran logam adalah sama arah dengan pelantak. Dalam proses ini masalah utama yang dihadapi ialah geseran yang tinggi di antara bilet logam yang panas dengan dinding selinder terutama untuk logam keluli kerana suhu penyemperitan yang tinggi. Untuk mengurangkan geseran ini bahan pelincir biasa digunakan. Contohnya pada suhu yang rendah, minyak dan grafit digunakan. Untuk mengurangkan kerosakan pada peralatan, penyemperitan dilakukan dengan cepat dan selinder disejukkan sebelum proses selanjutnya dilakukan ke atasnya.
b. Penyemperitan Tak Langsung
Untuk mengurangkan masalah proses penyempertan di atas, penyemperitan tak langsung digunakan seperti yang ditunjukkan pada Rajah 50. Ia dinamakan tak langsung kerana aliran logam yang keluar adalah berlawanan dengan arah pelantak. Di sini bilet di dalam kontena tetap pegun (tiada geseran). Walaupun terdapat kebaikan, proses ini kurang luas penggunaannya kerana masalah pengendalian logam yang telah disemperitkan melalui pelantak yang bergerak itu adalah lebih rumit.

2. Proses Penyemperitan Sejuk
a. Penyemperitan Langsung
Proses ini serupa dengan proses penyemperitan panas langsung kecuali nisbah penyemperitan yang mugkin adalah lebih kecil (nisbah luas keratan lintang bilet/luas keratan lintang bahagian yang disemperit) dan daya yang diperlukan adalah lebih tinggi.Ia biasanya digunakan untuk menghasilkan bentuk-bentuk yang mudah yang memerlukan kemasan permukaan yang baik dan untuk membaiki sifat-sifat mekanikalnya.
Contoh penggunaan proses ini adalah seperti untuk membuat tin, ‘bracket’ aluminium, selinder penyerap hentakan, motor kepala roket dan lain-lain.
b. Penyemperitan Hentaman
Ini adalah satu lagi variasi proses penyemperitan tak langsung. Banyak digunakan untuk bahan-bahan yang lebih lembut seperti aluminium dan aloi-aloinya. Rajah 51 menunjukkan secara skema proses ini. Rajah 52 menunjukkan sebilangan bentuk bentuk komponen yang boleh dihasilkan.
c. Penyemperitan Tempaan Sejuk
Proses ini adalah serupa dengan proses penyemperitan hentaman kecuali pada dinding tepi barangan yang dihasilkan adalah lebih besar dan tidak tinggi/dalam (Rajah 53). Proses ini adalah terhad untuk menghasilkan komponen-komponen yang kecil dan daripada bahan logam aloi bukan feros sahaja.
d. Penyemperitan Hidrostatik
Proses ini digunakan untuk pengerjaan yang lebih khusus. Bilet logam dimampatkan daripada semua bahagian dengan menggunakan cecair dan bukannya pelantak. Kewujudan cecair di dalam kontena menghapuskan sama sekali keperluan bahan pelincir pada semua bahagian. Disebabkan perkara ini maka bahan-bahan yang sangat rapuh seperti besi tuang kelabu boleh disemperitkan. Rajah 54 menunjukkan contoh proses ini secara skema.
e. Penyemperitan Tiub
Penyemperitan tiub atau geronggang (hollow) adalah variasi kepada proses penyemperitan yang lazim. Untuk bahan-bahan yang lebih besar dan keras, proses ini dilakukan dalam keadaan panas, sementara proses sejuk digunakan untuk bahan yang lebih kecil dan lembut. Rajah 55 menunjukkan dua variasi untuk menghasilkan tiub melalui penyemperitan iaitu dengan menggunakan mandrel yang bergerak dan yang tidak bergerak. Rajah 56 menunjukkan satu lagi variasi bagi proses ini. Mandrel diletakkan pada rongga acuan dengan menggunakan tiga bahagian yang nipis seperti yang ditunjukkan pada rajah tersebut. Bahan yang disemperitkan akan terpisah bilaman melalui keratan ini. Akan tetapi ianya akan terkimpal atau tercantum kembali menjadi satu bahagian kerana daya dan tekanan adalah tinggi. Proses ini lazimnya dilakukan dalam keadaan panas. Mandrel dan pemegangnya dikenali sebagai ‘spider’. Spider boleh digunakan untuk menghasilkan bentuk-bentuk bulat atau geronggang.

F. PROSES-PROSES RICIHAN
Proses ini adalah proses yang dilakukan ke atas kepingan logam yang nipis. Proses ini melibatkan pemotongan kepingan logam dengan mengenakan tegasan ricih ke atasnya. Biasanya proses ini dilakukan di antara penumbuk dan acuan. Penumbuk dan acuan boleh berbentuk apajua seperti membulat, konturan dan lurus. Pemboleh ubah utama didalam proses mericih ini adalah daya penumbuk, kelajuan penumbuk, pelinciran, keadaan permukaan dan bahan bagi penumbuk dan acuan serta jejari sudutnya dan kelegaan di antara penumbuk dan acuan. Rajah 57 menunjukkan bagaimana proses ricihan dilakukan dengan menggunakan penumbuk dan acuan. Manakala Rajah 58 menunjukkan kesan kelegaan di antara penumbuk dan acuan terhadap zon ubah bentuk.
1. Proses Pengosongan
Ini adalah satu proses dimana penumbuk mengeluarkan sebahagian daripada kepingan logam daripada kepingan yang lebih besar. Bahagian yang dipotong dinamakan contoh-kososng (blank) dimana ia akan digunakan atau dilakukan proses lain selanjutnya. Lihat Rajah 59.
2. Proses Penebukan
Proses yang sama dengan proses pengosongan. Akan tetapi bahagian yang dipotong atau ditebukkan biasanya adalah lebih kecil kerana bahagian ini akan dibuang. Satu contoh yang tipikal bagi proses ini ditunjukkan pada Rajah 60.
3. Proses Mentrim
Operasi seperti menempa jatuh dan tuangan acuan terdapat sedikit logam yang terjulur keluar [ada satah pemisahnya yang dinamakan ‘flash’] atau sirip nipis. Flash ini adalah tidak dikehendaki dan perlu dibuang sebelium bendakerja tersebut dapat digunakan. Proses yang digunakan untuk membuang bahan yang berlebihan ini dinamakan mentrim. Acuan yang digunakan untuk proses ini adalah sama dengan acuan proses pengosongsn.
4. Proses Mencukur (Shaving)
Dalam proses pengosongan atau penebukan, tepi-tepi contoh kosong atau lubang tidak menjadi betul-betulbersih keran terdapat gerigi (burr) selepas proses tersebut dilakukan. Untuk bahan yang memerlukan basi yang kecil dan baik, ianya perlulah dicukurkan iaitu membuang gerigi tersebut.
5. Proses Penakukan dan Penggaritan
Penakukan (notching) ialah satu cara memotong satu bahagian kecil pada tepi kepingan logam. Manakala menggarit (nibbling) membuang logam dengan cara tokokan kecil (small increment). Sekiranya satu konturan tertentu pada kepingan logam diperlukan, satu penumbuk yang kecil digunakan dan ditumbukkan secara berulang-ulangan disepanjang konturan tersebut dimana profil yang diperlukan dapat dihasilkan. Penumbuk yang digunakan boleh jadi berbentuk bulat atau empat-segi - mengikut kesesuaian penggunaannya . Rajah 61 menunjukkan secara skema proses-proses mentrim, menyukur, menakuk dan menggarit..

G. PROSES PEMBENTUKAN DENGAN TEKANAN
Logam juga bisa dibentuk dengan cara ditekan. Penekanan bisa dilakukan ketika logam tersebut panas atau dingin.
Kondisi panas biasanya bertujuan agar logam yang diperoleh lebih kuat, tekanan yang diperlukan untuk membentuknya lebih kecil, dan bentuk-bentuk sulit bisa dibuat. Kondisi panas adalah logam dipanaskan diatas suhu rekristalisasinya.
Sedangkan pada kondisi dingin yaitu dibawah suhu rekristalisasi, tujuannya agar bisa diupayakan toleransi yang libih kecil, lebih teliti, dihasilkannya tampilan permukaan yang lebih halus, dan sifat fisik lainnya.
Cara pembentukan logam diantaranya:
1. Rolling
Yaitu melewatkan logam diantara dua atau lebih silinder yang diputar pada sumbunya masing-masing, dimana permukaan silinder berlubang membentuk suatu bentuk tertentu sesuai rancangan.

2. Penarikan Kawat
Yitu logam panjang dengan diameter tertentu dilewatkan auatu lubang berdiameter tertentu sesuai dengan keinginan / rancangan. Maka terjadi pengecilan penampang.

3. Penempaan
Yaitu pengenaan tekanan terputus-putus terhadap logam, tidak seperti rolling yang kontinyu pembuatan sepatu kuda dengan palu dipukulkan ke logam yang dipananskan.

4. Ekstrusi
Yaitu penekanan logam melebihi batas elastis dan melewatkan tekanan itu pada suatu lubang sesuai dengan rancangan, sehingga memaksa logam itu membentuk diri sesuai yang diinginkan

5. Pembengkokan
Yaitu menekan logam menjadi bengkok sesuai rancangan












PROSES PEMBENTUKAN LOGAM
















DRS. MAHURI
NIP. 196501191990031003


Sebagai Bahan Ajar Mata Pelajaran Dasar Kompetensi Kejuruan
KELAS X TEKNIK KENDERAAN RINGAN
SEMESTER I TAHUN PELAJARAN 2010/2011





SMK NEGERI 4 KOTA BENGKULU
Jalan Enggano Pasar Bengkulu
2010

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar