Berbagi Pengetahuan: Januari 2020

Minggu, 12 Januari 2020

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 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 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 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

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 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 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

Closed Die Forging (Penempaan dengan Cetakan Tertutup)

Closed die forging atau impression die forging adalah proses penempaan dengan cetakan tertutup yang langsung bisa menghasilkan bentuk benda kerja sesuai yang diinginkan (sesuai gambar kerja). Proses penempaan ini bisa digambarkan dalam tiga tahap. Pertama benda kerja dan die saling bersentuhan lalu diberi tekanan. Tahap selanjutnya benda kerja berubah bentuk akibat tekanan. Kedua proses ini mirip dengan open die forging. Tahap terakhir kedua buah die sudah sangat dekat dan mencapai posisi akhir. Pada tahap ini benda kerja sudah menyerupai bentuk cetakan. Selain itu pada tahap terakhir juga terjadi pembentukan flash. Flash terbentuk dari celah yang berada di antara kedua die. Nantinya, flash tersebut harus dihilangkan.

Gambar 1. Closed Die Forging: (1) Kontak awal benda kerja dan die, (2) Terjadi penekanan, (3) Tahap akhir yang menghasilkan flash.

Beberapa langkah pembentukan juga sering dibutuhkan dalam closed die forging untuk menghasilkan benda blank menjadi bentuk yang diharapkan. Bentuk rongga yang berbeda dibutuhkan dalam tiap langkah. Langkah awal dirancang untuk mendistribusikan logam pada perubahan bentuk yang seragam. Langkah berikutnya untuk menciptakan struktur metalurgi yang diharapkan. Langkah akhir dirancang untuk membentuk benda kerja sesuai dengan geometri final.

Dibandingkan dengan open die forging, closed die forging membutuhkan gaya yang lebih besar. Hal ini karena closed die forging menghasilkan flash. Ketika menekan benda kerja, flash akan terbentuk. Flash yang terbentuk akan bergesekan dengan permukaan die. Gesekan pada flash bisa membatasi perubahan bentuk benda kerja. Pada kasus penempaan panas, flash di celah die akan cepat dingin. Flash yang dingin juga membatasi benda kerja untuk berubah bentuk. Agar perubahan bentuk benda kerja yang terhalang oleh fenomena pada flash tetap terjadi, diperlukan gaya yang lebih besar. Selain karena flash, bentuk yang kompleks pada closed die forging juga menyebabkan proses ini memerlukan gaya yang lebih besar.

Closed die forging kerap kali diikuti dengan proses permesinan (machining) atau cutting. Proses permesinan dibutuhkan agar dimensi benda kerja bisa lebih mendekati toleransi yang ditentukan. Selain untuk finishing, proses permesinan juga digunakan untuk membuat lubang, ulir, dan kebutuhan lain sesuai bentuk yang diinginkan.

Aplikasi Closed Die Forging

Closed die forging digunakan untuk membuat benda-benda kompleks seperti connecting rod, wrench, kepala palu, dll.

Cara Membubut Tirus dengan Memiringkan Eretan Atas

Misalkan berikut gambar benda yang ingin dibuat:

Gambar 1. Benda yang Ingin Dibuat

Langkah pembubutan:

Siapkan dan atur mesin bubut serta perlengkapannya.
Pasang benda kerja pada cekam.
Bor muka benda kerja dengan bor center.
Facing muka benda kerja yang telah dibor tersebut.
Balik benda kerja, facing muka yang belum ter-facing. Facing hingga mencapai panjang yang diinginkan atau sesuai gambar kerja (facing hingga panjang l).
Bor pada muka benda kerja yang telah di-facing tersebut dengan bor center.
Kondisikan proses pembubutan benda kerja dengan dua center.
Atur kemiringan eretan atas sesuai sudut yang diinginkan. Bila besar sudut belum diketahui, cari besar sudut tersebut dengan persamaan berikut:

Gambar 2. Penamaan Dimensi pada Tirus

Gambar 3. Persamaan untuk Mencari Sudut α

Gambar 4. Kemiringan pada Eretan Atas

Bubut atau sayat benda kerja hingga mencapai diameter D. Gerak penyayatan pahat tersebut harus menggunakan eretan atas (karena eretan atas sudah diatur miring, bila menggunakan eretan memanjang atau eretan melintang hasil pembubutan akan lurus). Diameter D atau diameter yang besar digunakan sebagai pedoman pengukuran karena ujungnya berbentuk sudut lancip. Ujung yang lancip akan lebih mudah diukur dengan jangka sorong (diameter d atau diameter kecil sulit diukur dengan jangka sorong karena ujungnya berbentuk sudut tumpul atau lebih besar dari 90°).

Kerja Bangku

Kerja bangku adalah proses pengerjaan yang dilakukan dengan tenaga manusia. Untuk dapat menciptakan sumber daya manusia yang terampil dalam melakukan kerja bangku, perlu adanya pendidikan dan latihan rutin. Pada disiplin ilmu manufaktur kompetensi kerja bangku diberikan di awal pembelajaran.

Gambar 1. Perlengkapan Kerja Bangku

Ada berbagai macam jenis pekerjaan yang tergolong dalam kompetensi kerja bangku. Masing-masing pekerjaan tersebut memiliki tujuan tersendiri. Sebagai contoh anda ingin memotong baja, maka anda harus menggergajinya. Sehingga proses penggergajian bertujuan untuk memotong benda padat. Berikut beberapa jenis pekerjaan yang tergolong dalam kerja bangku:

Mengikir
Mengikir adalah kegiatan menyayat benda kerja sehingga benda tersebut mencapai bentuk dan ukuran yang diinginkan. Sayatan-sayatan pada pekerjaan ini sangatlah lembut. Untuk mengurangi dimensi baja dengan cara dikikir, membutuhkan waktu yang cukup lama. Jenis pengerjaan ini dilakukan dengan alat yang disebut sebagai kikir (dalam Bahasa Inggris, kikir adalah file).

Memahat
Memahat adalah kegiatan mengurangi volume atau menyayat suatu benda padat secara drastis. Proses pemahatan dilakukan dengan alat yang disebut sebagai pahat (chisel). Selain untuk menyayat, pemahatan juga digunakan untuk memotong benda padat (misalnya untuk memotong baut berkarat yang susah dilepas).

Menggergaji
Menggergaji adalah kegiatan memotong benda padat. Penggergajian dilakukan dengan perkakas yang disebut sebagai gergaji (saw). Pada material kayu, penggergajian dilakukan dengan handsaw. Sedangkan pada material logam, penggergajian dilakukan dengan hacksaw.

Menggambar
Menggambar adalah kegiatan memberi tanda atau menggores suatu bentuk pada benda kerja. Kegiatan ini selalu dilakukan sebelum anda memotong suatu benda. Alat yang dapat digunakan untuk menggambar antara lain: penggores, penitik, mistar, pensil, kapur, dll.

Kelebihan Kerja Bangku

Kerja bangku memiliki beberapa kelebihan yaitu:

Hemat energi.
Dapat dilakukan di mana saja tanpa harus memikirkan sumber listrik atau infrastruktur listrik.
Dapat menjangkau posisi-posisi yang sulit.
Biaya pengerjaan murah.
Lebih ramah lingkungan.

Kelemahan Kerja Bangku

Kerja bangku memiliki beberapa kelemahan antara lain:

Waktu pengerjaan lambat.
Kurang produktif.
Butuh sumber daya manusia yang terampil untuk menghasilkan produk yang bagus.

Perlengkapan SMAW

Pengertian SMAW

SMAW adalah singkatan dari shielded metal arc welding. Pengelasan jenis ini menggunakan stick logam (filler) yang dilapisi dengan flux. Stick logam berlapis flux tersebut dikenal dengan istilah elektroda. Prinsip kerja SMAW yaitu elektroda yang teraliri listrik digesekkan atau disentuhkan sesaat pada benda kerja. Gesekan sesaat menimbulkan nyala busur yang digunakan untuk mencairkan benda kerja.

Di Indonesia, orang-orang sering menyebut SMAW sebagai las listrik. Sebenarnya pemberian nama las listrik kurang tepat. Penggunaan nama las listrik kurang tepat karena selain SMAW ada banyak sekali jenis pengelasan yang menggunakan energi listrik.

Perlengkapan SMAW

Ada berbagai macam perlengkapan yang digunakan untuk melakukan proses SMAW. Secara garis besar perlengkapan SMAW terdiri dari tiga jenis. Ketiga jenis perlengkapan tersebut antara lain: perlengkapan utama, perlengkapan pendukung, dan perlengkapan keselamatan.

Perlengkapan Utama SMAW

Gambar 1. Peralatan Utama SMAW

Berikut beberapa perlengkapan utama dalam proses SMAW:

Pesawat las
Pesawat las digunakan untuk mengatur parameter pengelasan. Parameter proses SMAW antara lain jenis arus listrik (AC atau DC), besar arus listrik, dan besar voltase.

Holder
Holder digunakan untuk menjepit elektroda dan sebagai pegangan pengelas ketika mengelas.

Elektroda
Elektroda berupa bahan tambah yang dilapisi dengan flux. Fungsi bahan tambah untuk mengisi celah pada sambungan. Fungsi flux untuk melindungi cairan las dari udara luar.

Benda kerja
Benda kerja adalah benda yang ingin anda sambung; misalnya seperti pipa, plat, dll.

Perlengkapan Pendukung SMAW

Berikut beberapa perlengkapan pendukung dalam proses SMAW:

Palu terak
Palu terak digunakan untuk memukul lapisan terak yang menutupi logam las.

Sikat baja
Sikat baja digunakan untuk membersihkan sisa-sisa terak atau debu yang masih menempel pada logam las.

Gerinda
Gerinda digunakan untuk menggerus logam las ketika ingin melakukan perbaikan atau ketika ingin menyambung lasan.

Perlengkapan Keselamatan Kerja SMAW

Berikut perlengkapan keselamatan kerja yang harus digunakan ketika melakukan proses SMAW:

Welding mask (topeng las)
Welding mask digunakan untuk melindungi muka kita dari panas, asap, debu, dan nyala api. Selain itu welding mask juga melindungi mata kita dari sinar busur las.

Sarung tangan kulit
Sarung tangan kulit digunakan untuk melindungi tangan dari material panas.

Apron
Apron digunakan untuk melindungi badan dari panas.

Pakaian kerja
Pakaian kerja digunakan untuk melindungi seluruh tubuh.

Sepatu
Sepatu digunakan untuk melindungi kaki dari resiko menginjak benda panas atau melindungi kaki dari benturan.

Cara Membubut Lurus dengan Satu Cekam dan Satu Center

Proses pembubutan lurus dengan cekam sebenarnya tidak direkomendasikan. Hal ini karena pembubutan akan menghasilkan benda silindris yang tidak satu sumbu. Pembubutan lurus dengan cekam akan menghasilkan dua sumbu poros. Hal tersebut terjadi karena proses penyayatannya dilakukan dua kali dalam ukuran/diameter yang sama sepanjang benda kerja. Walaupun tidak direkomendasikan, pembubutan ini dapat dilakukan bila anda tidak memiliki jumlah peralatan atau center yang memadai.

Cara Membubut Lurus dengan Cekam dan Center

Berikut ini tahap pembubutan lurus dengan cekam dan center:

Siapkan perlengkapan mesin bubut.
Pasang dan atur seluruh perlengkapan mesin bubut.
Setting alat potong pada toolpost.
Jepit benda kerja pada cekam.
Lakukan bor center pada muka benda kerja.
Facing secukupnya pada muka benda kerja yang telah dibor center.
Jepit ujung benda kerja yang belum di-facing pada cekam, beri tumpuan pada ujung benda kerja lain yang telah dibor center dengan tumpuan center kepala lepas (tailstock).
Lakukan proses penyayatan sepanjang mungkin pada benda kerja (hati-hati jangan sampai pahat menabrak cekam).

Gambar 1. Membubut dengan Satu Cekam dan Satu Center

Lepas benda kerja dari cekam, lalu balikkan benda kerja dan jepit dengan cekam pada bagian benda kerja yang telah disayat.
Sayat pada bagian ujung benda kerja yang belum tersayat (ujung benda kerja belum tersayat karena sebelumnya terjepit pada cekam ketika proses penyayatan pertama dilakukan).
Setelah diameter benda kerja sesuai yang diinginkan, lepas benda kerja dan beri tanda pada benda kerja tersebut sesuai panjang yang diinginkan. Pemberian tanda ini dilakukan dengan menggunakan height gauge. Muka yang telah di-facing menjadi titik nol pengukuran height gauge.
Jepit benda kerja pada cekam, facing pada muka yang belum ter-facing. Facing hingga panjang yang diinginkan sesuai dengan tanda yang telah dibuat menggunakan height gauge.

Cara Membubut Lurus dengan Dua Center

Proses membubut lurus dengan dua buah center merupakan proses pengerjaan yang paling direkomendasikan. Proses ini menggunakan dua buah center yang menahan/menopang benda kerja. Proses pembubutan lurus dengan dua buah center akan menghasilkan poros lurus dalam sekali penyayatan. Hal ini berbeda dengan penggunaan cekam di mana bagian benda kerja yang dijepit tidak dapat disayat sekaligus sehingga benda kerja perlu dibalik.

Poros lurus yang dibuat dalam satu kali penyayatan memiliki geometri yang lebih sempurna. Geometri yang lebih sempurna itu terbentuk karena pembubutan dengan dua buah center akan menghasilkan sumbu penyayatan yang sama (sebagai pembanding pada pembubutan lurus dengan cekam akan menghasilkan dua buah sumbu penyayatan karena dilakukan secara bolak-balik).

Cara Membubut Lurus dengan Dua Buah Center

Gambar 1. Pembubutan dengan Dua Center

Berikut ini beberapa tahap pembubutan lurus dengan dua buah center:

Siapkan perlengkapan mesin bubut dengan dua buah center.
Atur seluruh perlengkapan mesin bubut.
Setting alat potong pada toolpost.
Jepit benda kerja pada cekam (chuck).
Pasang bor center pada kepala lepas.
Lakukan bor center pada satu muka benda kerja.
Facing muka benda kerja yang telah dibor center.
Beri garis tanda pada benda kerja dengan menggunakan height gauge sesuai panjang poros yang diinginkan (muka yang telah di-facing sebagai titik nol pengukuran).
Facing pada muka benda kerja yang belum di-facing sebelumnya. Facing hingga panjang benda kerja sesuai dengan ukuran yang diharapkan (sesuai dengan garis tanda yang telah dibuat dengan height gauge tadi).
Lakukan bor center pada muka hasil facing tersebut.
Persiapkan dua buah center. Jepit satu center pada cekam dan pasang center lain pada kepala lepas (tailstock).
Pasang benda kerja pada dua ujung center. Tekan atau kencangkan center kepala lepas ke arah cekam supaya benda kerja terikat atau terjepit dengan kuat.
Lakukan penyayatan sesuai parameter permesinan. Lakukan penyayatan roughing dan finishing supaya hasil lebih baik dan kerja lebih cepat. Anda dapat menyayat dari ujung satu ke ujung lain benda kerja dengan satu kali sayatan (tanpa hambatan).

Cara Membubut Lurus

Pembubutan lurus merupakan proses permesinan atau penyayatan benda kerja untuk menghasilkan bentuk silindris dengan diameter yang seragam (sama). Pembubutan lurus biasanya digunakan untuk membuat poros lurus dan as lurus. Ada beberapa cara untuk membubut lurus atau membuat poros lurus. Beberapa cara tersebut antara lain:

Menggunakan dua buah center (sangat direkomendasikan).
Menggunakan satu buah cekam (chuck) dan satu buah center.
Menggunakan satu buah lathe dog dan satu buah center.

Gambar 1. Pembubutan Benda Pendek Bisa Dilakukan Tanpa Center

Open-die Forging

Open-die forging adalah jenis penempaan (forging) yang paling sederhana. Proses penempaan jenis ini dioperasikan dengan menekan benda kerja menggunakan dua buah die (cetakan) berbentuk rata. Secara umum, open-die forging mampu mengerjakan benda-benda mulai dari yang kecil hingga yang besar.

Proses open-die forging mirip dengan proses pengujian tekan pada uji material. Proses ini dikenal dengan sebutan upsetting atau penempaan upset atau flat-die forging. Upsetting adalah pengurangan tinggi suatu benda kerja yang berakibat pada meningkatnya dimensi penampang benda kerja tersebut.

Pada beberapa aplikasi, permukaan die yang digunakan memiliki kontur yang tipis. Kontur tersebut berfungsi untuk membantu pembentukan benda kerja. Bila perlu, benda kerja dapat diputar atau diposisikan ke berbagai macam posisi supaya perubahan bentuk yang diinginkan bisa tercapai. Keterampilan dari seorang operator menjadi salah satu faktor penentu kesuksesan dalam penempaan ini.

Open-die forging menghasilkan bentuk-bentuk yang masih kasar. Oleh karena itu, open-die forging memerlukan proses lanjutan supaya bisa mencapai bentuk dan ukuran akhir yang mendekati toleransi. Walaupun menghasilkan bentuk yang kasar, proses open-die forging tetap dibutuhkan karena dapat menciptakan aliran butir dan struktur metalurgi yang baik pada logam.

Ada tiga jenis pengoperasian yang diklasifikasikan sebagai open-die forging. Ketiga jenis pengoperasian tersebut antara lain:

Fullering

Fullering merupakan jenis pengoperasian untuk mengurangi dimensi penampang benda kerja. Fullering menggunakan die dengan permukaan yang cembung. Die yang cembung menyebabkan material terdistribusi menjauh dan membentuk cekungan.

Edging

Edging merupakan jenis pengoperasian yang mirip dengan fullering. Hal yang membedakan edging dengan fullering adalah bentuk permukaan die-nya. Edging memiliki permukaan die yang cekung. Die yang cekung menyebabkan material berkumpul pada suatu area tertentu dan membentuk cembungan.

Cogging

Cogging merupakan jenis pengoperasian yang terdiri dari sebuah rangkaian penekanan tempa di seluruh panjang benda kerja untuk mengurangi dimensi penampang dan meningkatkan panjang benda kerja tersebut. Cogging terkadang disebut sebagai incremental forging. Dalam dunia industri, cogging digunakan untuk membuat bloom dan slab.

Kelebihan Open-die Forging

Berikut beberapa kelebihan dari open-die forging:

(1) Die (cetakan) sederhana dan murah.

(2) Kisaran dimensi benda yang dapat dibuat, tergolong luas.

(3) Benda hasil tempaan memiliki tingkat kekuatan yang baik.

(4) Secara umum digunakan untuk mengerjakan benda-benda dengan jumlah sedikit.

Kelemahan Open-die Forging

Berikut beberapa kelemahan dari open-die forging:

(1) Hasil terbatas pada bentuk yang sederhana.

(2) Sulit untuk mencapai ukuran yang mendekati toleransi.

(3) Memerlukan proses permesinan supaya dapat mencapai bentuk akhir yang sesuai.

(4) Produktivitas rendah.

(5) Butuh operator yang memiliki keterampilan tinggi.

Aplikasi Open-die Forging

Open-die forging dapat digunakan untuk membuat benda yang berukuran kecil hingga besar. Benda-benda yang dapat dibuat dengan open-die forging seperti: paku, pin, baut, poros, cakram, dan cincin.

Pengelasan Dalam Air (Underwater Welding)

Pengelasan dalam air atau underwater welding merupakan proses pengelasan yang dilakukan di dalam air. Underwater welding memiliki perbedaan dengan pengelasan biasa di ruang udara. Pada underwater welding, elektroda dilapisi dengan cat anti air. Flux pada elektroda underwater welding umumnya berjenis rutile dan bisa juga berjenis iron-oxide. Material kawat inti pada elektroda underwater welding biasanya sama dengan kawat inti pada elektroda pengelasan biasa. Akan tetapi pada underwater welding, kawat inti stainless steel lebih sering digunakan (khususnya untuk mengelas baja-baja berkekuatan tinggi).

Pada pengelasan di ruang udara, kita harus mengontrol jarak antara elektroda dan benda kerja (harus membentuk arc length). Berbeda pada underwater welding, pengelasan dengan membentuk arc length akan menyebabkan nyala busur padam. Oleh karena itu untuk mempertahankan nyala busur pada underwater welding, kita perlu menjaga agar elektroda selalu bersentuhan dengan benda kerja. Sedikit penekanan elektroda pada benda kerja juga perlu dilakukan.

Ketika mengelas cat anti air dan lapisan flux akan tetap dingin karena terkena air yang dingin. Cat anti air dan lapisan flux yang dingin akan membentuk formasi barrel. Formasi barrel ini menjadi ruang nyala busur.

Gambar 1. Formasi Barrel

Besar tekanan pada busur las (arc) underwater welding sama dengan besar tekanan atmosfer. Tekanan kolom pada air semakin meningkat bila pengelasan yang dilakukan semakin dalam. Kedua hal tersebut mengakibatkan perbedaan antara tekanan busur las (arc) dan tekanan air di sekeliling busur las. Perbedaan tekanan itu akan memengaruhi perilaku arc dan keseimbangan reaksi kimia sehingga berdampak pada sifat kimia las. Semakin dalam proses underwater welding dilakukan, maka semakin banyak pula kandungan karbon, silikon, dan manganese yang diperlukan. Tentu saja penambahan tersebut akan mengubah sifat-sifat lasan.

Gambar 2. Underwater Welding

Hal lain yang membedakan underwater welding dengan pengelasan di ruang udara adalah peralatan las. Peralatan underwater welding, khususnya holder dan kabel selalu dilapisi dengan isolator air.

Forging (Penempaan)

Forging atau penempaan adalah proses deformasi di mana benda kerja ditekan di antara dua die (cetakan). Penekanan dapat dilakukan dengan tekanan kejut atau tekanan berangsur-angsur (perlahan). Proses penekanan tersebut akan menghasilkan bentuk benda kerja yang sesuai dengan apa yang diinginkan.

Proses penempaan merupakan salah satu dari beberapa jenis pengerjaan logam yang paling tua. Proses penempaan sudah dikenal dan dilakukan sekitar 4000 tahun sebelum masehi. Ketika itu penempaan dilakukan untuk membuat koin dan perhiasan.

Hot Forging dan Cold Forging

Berdasarkan temperatur kerjanya, penempaan dibagi menjadi hot forging (warm forging) dan cold forging.

Hot forging

Hot forging atau penempaan panas merupakan proses penempaan yang dilakukan pada logam bersuhu tinggi (panas). Proses hot forging dilakukan bila logam yang ingin ditempa perlu dikurangi kekuatannya dan ditingkatkan sifat mampu bentuknya. Karena logam yang akan ditempa kekuatannya berkurang dan mampu bentuknya meningkat, hot forging relatif memerlukan gaya yang lebih kecil dibanding cold forging. Tingginya sifat mampu bentuk membuat produk hasil hot forging memiliki akurasi ukuran dan kualitas permukaan yang lebih buruk dibandingkan dengan cold forging.

Cold forging

Cold forging atau penempaan dingin merupakan proses penempaan yang dilakukan pada logam bersuhu ruang. Proses penempaan ini memerlukan gaya yang lebih besar dibandingkan dengan hot forging. Hal tersebut dikarenakan logam yang dingin memiliki kekuatan yang lebih besar daripada logam yang panas. Syarat dari logam atau material yang dapat dikerjakan dengan cold forging yakni harus memiliki sifat mampu bentuk yang tinggi pada suhu ruang. Syarat tersebut harus dipenuhi supaya perubahan bentuk dapat terjadi tanpa timbulnya retak atau patah. Dibandingkan dengan hot forging, cold forging memiliki akurasi ukuran dan kualitas permukaan yang lebih baik.

Jenis-jenis Penempaan

Berdasarkan derajat pembatasan arah aliran benda kerja oleh cetakan, penempaan dibagi menjadi tiga jenis. Ketiga jenis penempaan tersebut antara lain:

(1) Open-die forging.

(2) Impression-die forging.

(3) Flashless forging.

Selain tiga jenis penempaan di atas, ada jenis penempaan lain yang mampu menghasilkan produk yang lebih presisi. Jenis penempaan ini dikenal dengan sebutan precision forging.

Jenis-jenis Mesin Tempa

Seperti yang telah diuraikan di awal, penekanan pada proses penempaan dapat dilakukan secara kejut maupun perlahan. Penekanan yang berbeda tersebut memerlukan mesin tempa yang berbeda pula. Mesin tempa untuk penekanan secara kejut disebut forging hammer, sedangkan untuk penekanan perlahan disebut forging press.

Aplikasi Penempaan

Penempaan biasanya digunakan untuk membuat komponen-komponen berkekuatan tinggi. Komponen tersebut meliputi: poros engkol (crankshaft), connecting rod, gear, die, hand tool, baut, rivet, struktur pesawat terbang, kereta, mesin, dan masih banyak lagi. Material yang dapat ditempa biasanya adalah logam.

Roll Piercing

Roll piercing adalah proses pengerjaan panas yang khusus untuk membuat pipa tanpa sambungan berdinding tebal. Proses ini masih tergolong rolling karena dilengkapi dengan dua buah rol yang berlawanan. Dasar dari proses roll piercing berprinsip pada silinder pejal yang ditekan pada kelilingnya sehingga menghasilkan tegangan tarik di titik pusat silinder tersebut. Apabila tekanan yang diberikan cukup tinggi, maka akan terjadi retakan di dalam silinder. Retakan tersebut menjadi cikal bakal pembuatan lubang pipa.

Gambar 1. Roll Piercing

Pada gambar berikut dapat anda lihat rol berputar dan menekan billet (benda kerja mentah). Putaran rol tersebut menarik billet ke arah mandrel. Penarikan terjadi karena sumbu rol memiliki kemiringan kurang lebih 6° terhadap sumbu billet. Mandrel sendiri digunakan untuk mengontrol lubang dan ukuran benda kerja. Proses pembuatan ini juga dikenal sebagai proses rotary tube piercing dan proses Mannesmann.

Gear Rolling (Pengerolan Roda Gigi)

Gear rolling adalah proses pengerjaan dingin untuk memproduksi roda gigi-roda gigi tertentu. Pengaturan pada gear rolling mirip dengan thread rolling. Perbedaannya adalah gigi-gigi pada tool proses gear rolling sejajar dengan sumbu benda kerja (tentu saja benda kerja yang digunakan berbentuk silinder).

Gambar 1. Gear Rolling

Aplikasi Gear Rolling

Gear rolling banyak digunakan di industri otomotif. Keunggulan proses gear rolling dibandingkan dengan proses pembuatan gear secara permesinan (machining/cutting) adalah produktivitasnya yang tinggi, kekuatan roda gigi lebih baik, roda gigi lebih tahan lama, dan limbah yang dihasilkan sedikit.

Ring Rolling (Pengerolan Cincin)

Ring rolling atau pengerolan cincin adalah proses deformasi di mana cincin berdiameter kecil dengan dinding yang tebal dirol menjadi cincin berdiameter besar dan berdinding tipis. Cincin yang tebal apabila ditekan akan terjadi deformasi, sehingga menyebabkan diameter cincin tersebut membesar. Ring rolling biasanya dilakukan pada suhu kerja yang tinggi untuk cincin-cincin berukuran besar dan suhu kerja rendah untuk cincin-cincin berukuran kecil. Bentuk penampang cincin bervariasi, tidak hanya persegi atau persegi panjang saja.

Gambar 1. Proses Ring Rolling

Aplikasi Ring Rolling

Ring rolling dapat digunakan untuk membuat ban baja pada roda kereta api, cincin pada sistem pemipaan, cincin pada pressure vessel, dan cincin pada mesin-mesin yang berputar. Kelebihan ring rolling yaitu menghemat bahan baku, struktur butir ideal, dan lebih kuat.