Jumat, 07 Januari 2011

TEKNIK DASAR PEMBENTUKAN LOGAM

Tujuan utama Proses Manufacturing adalah untuk membuat komponen dengan mempergunakan material tertentu yang memenuhi persyaratan bentuk dan ukuran, serta struktur yang mampu melayani kondisi lingkungan tertentu.

Melihat faktor-faktor diatas maka faktor membuat suatu bentuk tertentu merupakan faktor utama. Ada beberapa metoda atau membuat geometri (bentuk dan ukuran) dari suatu bahan yang dikelompokan menjadi enam kelompok dasar proses pembuatan ( manufacturing proces) yaitu : proses pengecoran ( casting), proses pemesinan (machining), proses pembentukan logam (metal forming), proses pengelasan (welding), perlakuan panas (heat treatment), dan proses perlakuan untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam (surface treatment).


1. Proses pengecoran (casting)
Suatu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat.

2. Proses pemesinan (machining)
Proses pemotongan logam disebut sebagai proses pemesinan adalah proses pembuatan dengan cara membuang material yang tidak diinginkan pada benda kerja sehingga diperoleh produk akhir dengan bentuk, ukuran, dan surface finish yang diinginkan.
3. Proses pembentukan logam (metal forming)

Proses metal forming adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis.
4. Proses pengelasan (welding)
Proses penyambungan dua bagian logam dengan jalan pencairan sebagian dari daerah yang akan disambung. Adanya pencairan dan pembekuan didaerah tersebut akan menyebabkan terjadinya ikatan sambungan.
5. Proses perlakuan panas (heat treatment)
Heat treatment adalah proses untuk meningkatkan kekuatan material dengan cara perlakuan panas.
6. Surface treatment

Proses surface treatment adalah proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam dengan cara proses thermokimia, metal spraying.

Proses pemesinan atau lebih spesifik lagi proses pembuangan material (material removal proces), memberikan ketelitian yang sangat tinggi dan fleksibilitas (keluwesan) yang besar. Namun demikian proses ini cenderung menghasilkan sampah dari proses pembuangan material tersebut secara sia-sia.

Proses deformasi memanfaatkan sifat beberapa material ( biasanya logam ) yaitu kemampuannya “mengalir secara plastis “ pada keadaan padat tanpa merusak sifat-sifatnya. Dengan menggerakkan material secara sederhana ke bentuk yang kita inginkan ( sebagai lawan dari membuang bagian yang tidak diperlukan ), maka sedikit atau bahkan tidak ada material yang terbuang sia-sia.
Namun demikian biasanya gaya yang diperlukan cukup tinggi. Di samping itu, mesin-mesin dan perkakas yang diperlukan harganya mahal sehingga jumlah produksi yang besar merupakan alasan pokok untuk membenarkan pemilihan proses ini.
Kegunaan material logam dalam masyarakat modern ditentukan oleh mudah tidaknya material tersebut dibentuk (forming) kedalam bentuk yang bermanfaat. Hampir semua logam mengalami deformasi sampai pada tingkat tertentu selama proses pembuatannya menjadi produk akhir.
Ingat dalam proses pengecoran, strand dan slabs direduksi ukurannya dan diubah ke dalam bentuk-bentuk dasar seperti plates, sheet, dan rod. Bentuk-bentuk dasar ini kemudian mengalami proses deformasi lebih lanjut sehingga diperoleh kawat (wire) dan myriad ( berjenis – jenis) produk akhir yang dihasilkan melalui tempa (forging), ekstrusi, sheet metal forming dan sebagainya.
Deformasi yang diberikan dapat berupa aliran curah (bulk flow) dalam 3 dimensi, geser sederhana (simple shearing), tekuk sederhana atau gabungan (simple or compound bending) atau kombinasi dari beberapa jenis proses tersebut.
Tegangan yang diperlukan untuk mendapatkan deformasi tersebut dapat berupa tarikan (tension), tekan (compression), geseran (shear) atau kombinasi dari beberapa jenis tegangan tersebut. Kecepatan, temperature, toleransi, surface finish.
Kemampuan untuk menghasilkan berbagai bentuk dari lembaran logam datar dengan laju produksi yang tinggi merupakan merupakan kemajuan teknologi yang nyata. Peralihan dari proses pembentukan dengan tangan ke metode produksi besar – besaran menjadi faktor penting dalam meningkatan standar kehidupan selama periode tersebut.

Pada dasarnya, suatu bentuk dihasilkan dari bahan lembaran datar dengan cara peregangan dan penyusutan dimensi elemen volume pada tiga arah utama yang tegak lurus sesamanya. Bentuk yang diperoleh merupakan hasil penggabungan dari penyusutan dan peregangan lokal elemen volume tersebut. Usaha telah dilakukan untuk menggolongkan berbagai macam bentuk yang mungkin pada pembentukan logam menjadi beberapa kelompok tertentu, tergantung pada kontur produk – produk. Sachs membagi komponen – komponen lembaran logam menjadi 5 katagori.

1. Komponen lengkungan tunggal.
2. Komponen flens yang diberi kontur- termasuk komponen dengan flens rentang dan flens susut.
3. Bagian lengkung
4. Komponen ceruk dalam – termasuk cawan, kotak – kotak dengan dinding tegak atau miring
5. komponen ceruk dangkal – termasuk bentuk pinggan, galur (beaded), bentuk – bentuk timbul dan bentuk – bentuk berkerut.

Cara lain untuk menggolongkan proses pembentukan lembaran logam adalah dengan menggunakan operasi khusus seperti pelengkungan, pengguntingan, penarikan dalam, perentangan, pelurusan.

Perlu dicatat berbeda dengan proses deformasi pembentukan benda secara keseluruhan, pembentukan lembaran biasanya dilakukan dalam bidang lembaran itu sendiri oleh tegangan tarik. Gaya tekan pada bidang lembaran hendaknya dihindari karena ini akan menyebabkan terjadinya pelengkungan, pelipatan dan keriput pada lembaran tadi. Pada proses pembentukan lembaran, susut tebal hendaknya dihindarkan karena dapat terjadi penciutan dan akan kegagalan mengakibatkan kegagalan dalam proses pembuatan produk.

SISTEM PERPIPAAN

Sistem perpipaan dapat ditemukan hampir pada semua jenis industri, dari sistem pipa tunggal yang sederhana sampai sistem pipa bercabang yang sangat kompleks. Contoh sistem perpipaan adalah, sistem distribusi air minum pada gedung atau kota. sistem pengangkutan minyak dari sumur bor ke tandon atau tangki penyimpan, sistem distribusi udara pendingin pada suatu gedung, sistem distribusi uap pada proses pengeringan dan lain sebagainya.



Sistem perpipaan meliputi semua komponen dari lokasi awal sampai dengan lokasi tujuan antara lain, saringan (strainer), katup atau kran, sambungan, nosel dan sebagainya. Untuk sistem perpipaan yang fluidanya liquid, umumnya dari lokasi awal fluida, dipasang saringan untuk menyaring kotoran agar tidak menyumbat aliran fuida. Saringan dilengkapi dengan katup searah ( foot valve) yang fungsinya mencegah aliran kembali ke lokasi awal atau tandon. Sedangkan sambungan dapat berupa sambungan penampang tetap, sambungan penampang berubah, belokan (elbow) atau sambungan bentuk T (Tee).

Perencanaan maupun perhitungan desain sistem perpipaan melibatkan persamaan energi dan perhitungan head loss serta analisa tanpa dimensi yang telah dibahas pada bab sebelumnya. Perhitungan head loss untuk pipa tunggal adalah dengan persamaan Darcy-Weisbach yang mengandalkan Diagram Moody untuk penentuan koefisien geseknya. Untuk keperluan analisa jaringan perpipaan umumnya dipergunakan persamaan Hazen-Williams.


A.1. Sistem Pipa Tunggal

Penurunan tekanan (pressure drop) pada sistem pipa tunggal adalah merupakan fungsi dari laju aliran, perubahan ketinggian, dan total head loss. Sedangkan head loss merupakan fungsi dari faktor gesekan, perubahan penampang, dll atau dapat dinyatakan dengan persamaan :

)m, rz, konfigurasi sistem, Dp = f ( L,Q, D, e, D

Untuk aliran tak mampu mampat, sifat fluida diasumsikan tetap. Pada saat sistem telah ditentukan, maka konfigurasi sistem, kekasaran permukaan pipa, perubahan elevasi dan kekentalan fluida bukan lagi merupakan variabel bebas. Persamaan akan menjadi :

p = f ( L,Q, D)D

Empat kasus yang mungkin timbul pada penerapan di lapangan adalah :
1. p tidak diketahuiDL, Q, D diketahui,
2. p , Q, dan D diketahui, L tidak diketahuiD
3. p , L dan D diketahui, Q tidak diketahuiD
4. p , L dan Q diketahui, D tidak diketahuiD

Penjelasan masing-masing kasus tersebut adalah sebagai berikut :

1. Untuk kasus ini, faktor gesekan f, dapat diperoleh dari diagram Moody ataupun dari persamaan empiris perhitungan f dari Re dan e yang diketahui. Total head loss dihitung dan penurunan tekanan dapat dihitung dari persamaan energi. Kasus ini diilustrasikan pada contoh soal 3.1.

2. Hampir sama dengan kasus 1 maka total head loss dapat dihitung dari persamaan energi, kemudian faktor gesekan diperoleh dari diagram Moody. L yang tidak diketahui dapat dihitung dari persamaan mayor losses. Kasus seperti ini ditampilkan pada contoh soal 3.2 dan 3.3.

3. Karena Q atau V belum diketahui maka faktor gesekan dinyatakan sebagai fungsi V atau Q terlebih dahulu. Kemudian diasumsikan sebuah nilai f yang diambil dari diagram Moody dengan kenyataan bahwa aliran dalam pipa, angka Reynoldnya pasti cukup besar. Dari f asumsi tersebut diperoleh V asumsi yang dipergunakan untuk menghitung angka Reynold asumsi. Dari angka Reynold yang baru ini dicari nilai f yang baru untuk asumsi V yang kedua. Langkah ini diulangi sampai diperoleh nilai yang sesuai. Karena f adalah fungsi yang lemah terhadap angka Reynold maka 2 atau 3 kali iterasi sudah diperoleh nilai V yang hampir benar.

4. Apabila D pipa belum diketahui tentunya diinginkan diameter terkecil yang memungkinkan agar ekonomis. Perhitungan dimulai dengan mengasumsikan nilai D terlebih dahulu. Kemudian angka Reynold dan kekasaran relatif pipa dapat dihitung demikian pula faktor gesekan. Total head loss dihitung dan juga penurunan tekanan, dari persamaan energi. Hasil perhitungan penurunan tekanan ini dibandingkan dengan penurunan tekanan yang disyaratkan. Jika perhitungan pressure drop jauh lebih besar, maka perhitungan diulangi dengan mengasumsikan nilai diameter pipa yang lebih besar atau sebaliknya. Iterasi diulangi sampai ketelitian yang diharapkan.

Proses Rolling

Berbagai metode telah digunakan untuk melengkungkan atau membentuk kontur pada bagian yang lurus .bagian yang membentuk silinder dan kerucut dibuat dengan menggunakan pengerol melengkung. Pelengkungan tiga roll tidak menjamin terhindarnya penekukan pada lembaran yang tipis. Seringkali ditambahkan roll keempat pada bagian keluaran untuk memberikan pengeluaran tambahan terhadap kelengkungan. Pada pembebanan tiga titik, momen

Teknik Pembentukan: Stretch Forming

Proses stretch forming yang prinsip kerjanya seperti terlihat pada gambar dibawah, dikembangkan oleh pabrik-pabrik pesawat terbang agar dapat membuat komponen dari lembaran logam ( sheet metal ) terutama yang berukuran relative besar dengan proses pembentukan yang ekonomis walaupun dalam jumlah yang relatip kecil. Lembaran logam di jepit oleh rahang penjepit (grippen jaw) dua atau lebih lalu diregangkan (stretching). Kemudian blok pembentuk (forming block) didorongkan pada lembaran logam yang telah teregang tersebut sehingga lembaran logam ‘membungkus’ blok (tool) pembentuk tersebut. Berbagai kombinasi dari peregangan (stretching), pembungkusan (wrapping) serta gerakan forming block dan atau penjepit ( grippen jaw ) digunakan tergantung bentuk part yang akan dibuat.


Tidak ada komentar:

Poskan Komentar