Pengerolan Bentuk (Shape Rolling)

Pengerolan Bentuk (Shape Rolling)

Pengerolan bentuk atau shape rolling merupakan proses pengerolan yang dilakukan untuk membuat bentuk-bentuk struktur yang panjang dan lurus. Pengerolan ini juga dikenal dengan istilah profile rolling. Agar dapat menghasilkan aneka bentuk struktur, roll yang digunakan memiliki desain atau bentuk yang beragam.

Gambar 1. Tahap-tahap Proses Pengerolan Bentuk pada Pembuatan I-beam

Pengerolan bentuk biasanya dilakukan dalam beberapa tahap. Perubahan bentuk besar-besaran dari bahan baku menjadi bentuk struktur tidak dapat dilakukan dalam setahap. Proses perubahan bentuk harus dilakukan atau dicicil sedikit demi sedikit.

Perubahan bentuk secara besar-besaran dilakukan dengan temperatur yang tinggi. Namun ada pula proses pengerolan bentuk yang dilakukan dengan temperatur rendah. Pengerolan bentuk dengan temperatur rendah dikenal dengan istilah cold shape rolling. Pengerolan bentuk pada suhu rendah menghasilkan dimensi yang lebih akurat.

Seperti apa yang telah disebutkan di awal, proses pengerolan bentuk digunakan untuk membuat bentuk struktur yang lurus. Contoh bentuk struktur yang dapat dihasilkan dari proses ini antara lain: channel, I-beam, rel kereta, dan batang pejal.

Roll Forging

Roll Forging

Roll forging adalah proses pembentukan bahan yang digunakan untuk mengurangi dimensi penampang benda kerja silindris atau persegi. Pengurangan dimensi penampang dilakukan dengan melewatkan benda kerja melalui satu set rol yang berlawanan atau berpasangan. Rol tersebut biasanya memiliki alur yang berbentuk sesuai bentuk benda akhir yang diharapkan.

Gambar 1. Roll Forging

Proses roll forging dapat digolongkan sebagai proses penempaan (forging) maupun proses pengerolan (rolling). Akan tetapi secara umum roll forging diklasifikasikan sebagai proses penempaan meskipun menggunakan rol. Hal tersebut karena rol pada roll forging tidak berputar terus-menerus, namun hanya berputar di bagian-bagian tertentu pada benda kerja sesuai perubahan bentuk yang diinginkan.

Aplikasi Roll Forging

Roll forging secara umum digunakan untuk membuat komponen-komponen yang butuh kekuatan tinggi. Hal ini karena produk-produk roll forging memiliki kekuatan dan struktur butir yang lebih baik dibandingkan dengan produk permesinan (pada geometri benda kerja yang sama).

Skew Rolling

Skew Rolling

Skew rolling merupakan proses pengerolan yang mirip dengan roll forging. Perbedaannya, secara khusus skew rolling digunakan untuk membuat bola. Pengerolan diawali dengan memasukkan kawat atau batang berpenampang lingkaran ke dalam celah antara dua buah rol. Selanjutnya kawat atau batang tersebut termakan rol dan membentuk bola secara kontinu selama rol masih berputar.

Gambar 1. Skew Rolling

Tube Rolling

Tube Rolling

Tube rolling merupakan proses pengerolan yang dilakukan untuk mengurangi diameter dan ketebalan pipa. Rol pada tube rolling memiliki alur yang berbentuk setengah lingkaran. Sehingga apabila sepasang rol beralur setengah lingkaran tersebut dipertemukan, akan terbentuk lubang berbentuk lingkaran.

Gambar 1. Tube Rolling: (a) Dengan mandrel, (b) Tanpa mandrel.

Pipa yang ingin dikurangi diameternya dapat dimasukkan atau dimakankan pada rol beralur setengah lingkaran. Setelah melewati rol, terbentuklah pipa dengan diameter yang lebih kecil. Proses pengerolan ini bisa menggunakan internal mandrel maupun tidak.

Klasifikasi Material di Bidang Teknik Mesin

Klasifikasi Material di Bidang Teknik Mesin

Materi tentang material atau bahan merupakan hal dasar yang harus diketahui oleh seorang insinyur. Agar dapat memiliki wawasan tentang material, telah dikembangkan disiplin ilmu yang bernama ilmu dan teknologi material. Disiplin ilmu ini relatif muda dan kira-kira berakar dari setengah abad yang lalu.

Gambar 1. Skema Klasifikasi Material

Material Logam (Metallic Materials)

Material logam biasanya dibagi menjadi besi serta baja (ferrous) dan logam nonferrous. Besi dan baja memiliki kandungan Fe (besi) dan C (karbon). Besi dan baja saat ini masih menjadi material yang penting di bidang teknik mesin. Alasan mengapa besi dan baja menjadi material yang penting karena bahan bakunya mudah diperoleh dan sifat mekanisnya mudah direkayasa. Di sisi lain, logam nonferrous sedang berkembang di bidang teknik mesin. Bisa jadi logam nonferrous menjadi sama pentingnya dengan besi dan baja. Hal ini mungkin terjadi karena sifat spesifik yang dimiliki oleh elemen kimia yang tersusun pada logam nonferrous.

Material logam tersusun oleh satu elemen logam atau lebih yang dicampur dengan elemen non logam yang relatif berjumlah lebih kecil. Sebagai contoh elemen logam Fe bercampur dengan elemen non logam C menjadi besi dan baja. Contoh-contoh lain elemen logam seperti aluminium, tembaga, titanium, emas, dan nikel. Contoh-contoh lain elemen non logam seperti nitrogen dan oksigen.

Material Non Logam (Nonmetallic Materials)

Material non logam dibagi menjadi polimer, glass dan keramik, serta semikonduktor. Polimer berupa plastik dan karet. Saat ini polimer mulai berkembang menjadi salah satu material penting di bidang teknik mesin, terutama karena berat spesifiknya yang rendah. Sedangkan keramik dan glass kebanyakan tersusun dari oksida, nitrida, dan carbida. Keramik biasanya digunakan sebagai material alat potong. Semikonduktor merupakan material yang memiliki sifat elektris menengah yang berada di antara konduktor dan isolator.

Material Alami

Material alami dibagi menjadi mineral dan material organik.

Material Komposit

Material komposit merupakan material yang tersusun dari dua material atau lebih. Material komposit memiliki keunggulan di mana ia bersifat kuat meskipun kerapatannya rendah. Material ini sering digunakan pada komponen pesawat terbang, peralatan antariksa, peralatan olahraga, dan bumper mobil.

Mengapa Kita Belajar Tentang Ilmu dan Teknik Bahan?

Mengapa Kita Belajar Tentang Ilmu dan Teknik Bahan?

Mengapa kita perlu belajar tentang bahan? Banyak ilmuwan terapan atau insinyur; baik mechanical, civil, chemical, atau electrical akan menemui masalah perancangan yang di dalamnya terdapat masalah bahan. Sebagai contoh dalam perancangan sebuah roda gigi transmisi, struktur bangunan, komponen pengolahan minyak, atau circuit chip terintegrasi. Tentu saja para insinyur dan ilmuwan bahan adalah orang-orang yang ahli di bidang bahan secara menyeluruh.

Pada beberapa kasus, sebuah permasalahan material adalah pemilihan satu dari ribuan jenis material yang ada. Keputusan akhir biasanya berdasarkan atas beberapa kriteria. Pertama, kondisi servis harus diketahui, sehingga bisa menentukan sifat material yang dibutuhkan. Pada pemilihan material kita perlu menukar satu karakteristik dengan karakteristik lainnya. Contoh sederhana mengenai kekuatan dan sifat mampu bentuk suatu bahan; normalnya, suatu material memiliki kekuatan yang tinggi namun sifat mampu bentuknya terbatas. Oleh karena itu, kita perlu menukar kekuatan dengan sifat mampu bentuk atau menukar sifat mampu bentuk dengan kekuatan (tergantung prioritas kebutuhan anda).

Gambar 1. Studi Tentang Material

Pertimbangan pemilihan selanjutnya adalah segala bentuk kemerosotan pada sifat material yang bisa terjadi selama material tersebut dipergunakan atau beroperasi. Sebagai contoh, penurunan kekuatan mekanis yang signifikan karena terjadi peningkatan temperatur suatu material atau terjadi karat pada suatu material.

Terakhir, pertimbangan secara ekonomi. Berapa biaya yang diinginkan untuk sebuah produk? Sebuah material bisa bersifat ideal namun berharga mahal. Hal tersebut menyebabkan beberapa kompromi menjadi tidak dapat dihindarkan. Ditambah lagi biaya fabrikasi juga dibutuhkan untuk mencapai produk dengan bentuk yang diinginkan.

Kita dapat menyimpulkan bahwa semakin familiar seorang insinyur atau ilmuwan terhadap hubungan antara aneka karakteristik dan struktur material, ditambah lagi semakin paham insinyur tersebut terhadap teknik mengolah material, maka insinyur tersebut semakin pandai dan yakin untuk mengambil keputusan dalam pemilihan material berdasarkan beberapa kriteria.

Ilmu dan Teknik Bahan

Ilmu dan Teknik Bahan

Ilmu dan teknik bahan dapat dibagi menjadi ilmu bahan dan teknik bahan. Ilmu bahan mencari tahu tentang hubungan yang ada antara struktur-struktur dan sifat-sifat bahan. Sebaliknya teknik bahan menggunakan dasar dari hubungan antara struktur dengan sifat bahan yang telah ada tersebut, untuk merancang struktur dari sebuah material dan memroduksi satu set sifat-sifat bahan yang ingin ditetapkan. Dari sudut pandang fungsional, peran ilmuwan bahan (orang yang belajar tentang ilmu bahan) adalah mengembangkan material baru. Kemudian insinyur bahan (orang yang belajar tentang teknik bahan) membuat produk-produk atau sistem-sistem baru, menggunakan bahan-bahan yang telah ada serta mengembangkan teknik untuk memroses bahan tersebut. Sebagian besar lulusan dari program-program bahan dilatih untuk menjadi keduanya yakni ilmuwan bahan dan insinyur bahan.

Struktur material biasanya berhubungan dengan susunan pada komponen-komponen yang ada di dalamnya. Struktur sub-atomik terdiri dari elektron-elektron dengan individu-individu atom dan berinteraksi dengan nuclei mereka. Pada tingkat atomik, struktur mencakup kumpulan dari atom-atom atau molekul-molekul yang berhubungan satu sama lain. Pada tingkat yang lebih besar, struktur terdiri dari kelompok besar atom yang berkumpul bersama secara normal. Tingkat ini disebut sebagai microscopic. Microscopic memiliki makna bahwa tingkatan struktur ini bisa diamati dengan beberapa jenis mikroskop. Terakhir, elemen-elemen struktural yang bisa dilihat dengan mata telanjang disebut sebagai macroscopic.

Sifat merupakan respon atau fenomena yang keluar ketika sebuah servis dilakukan pada suatu bahan. Sebagai contoh sebuah baja yang diberi gaya (misal ditekuk) akan mengalami deformasi (perubahan bentuk). Contoh lain bila permukaan logam dipoles maka akan merefleksikan cahaya. Secara umum definisi-definisi dari sifat dibuat bebas pada bentuk dan ukuran bahan.

Seluruh sifat-sifat penting dari material padat dapat dibagi dalam enam kategori. Keenam kategori itu antara lain: mekanis, elektris, panas, magnetis, optis, dan deteriorative. Pada masing-masing kategori tersebut, mereka memiliki respon yang berbeda ketika diprovokasi oleh berbagai jenis perangsang. Sifat mekanis menghubungkan deformasi dengan gaya atau beban yang diterapkan; seperti modulus elastisitas, kekuatan, dan ketangguhan. Pada sifat elektris seperti konduktivitas listrik dan konstanta dielektrik, perangsangnya adalah medan listrik. Perilaku panas dari material padat bisa direpresentasikan dalam istilah kapasitas panas dan konduktivitas panas. Sifat magnetis menyajikan respon material pada aplikasi dari sebuah medan magnet. Pada sifat optis, perangsangnya berupa elektromagnetik atau radiasi cahaya. Indeks pembiasan dan reflektivitas merupakan representasi sifat optis. Terakhir, karakteristik deteriorative berhubungan dengan reaktivitas kimia pada material.

Selain struktur dan sifat, ada dua komponen penting yang masuk di dalam ilmu dan teknik bahan. Kedua komponen penting itu yakni proses dan performa. Sehingga bila keempat komponen tersebut dihubungkan akan terjadi hubungan di mana proses bisa memengaruhi struktur material. Selanjutnya struktur berpengaruh terhadap sifat material. Dan yang terakhir sifat material digunakan untuk menentukan aplikasi yang cocok sesuai performa material itu sendiri.

Gambar 1. Hubungan Empat Komponen Penting dalam Disiplin Ilmu dan Teknik Bahan