METAL FORMING PROCESS

Makalah pembentukan lembaran logam
dan metalurgi serbuk






Nama:
NPM :
Kelas :





METAL FORMING PROCESS
DEFINISI : Proses pembentukan logam dengan mempergunakan gaya tekan untuk mengubah bentuk dan atau ukuran dari logam yang dikerjakan.Secara umum dapat dibagi 4 kelompok besar :
1 PRESSING
2. DRAWING
3.BENDING
4.SHEARING
Berdasarkan proses pengerjaan, dibagi 2 bagian :
1.HOT WORKING PROCESS
2.COLD WORKING PROCESS
HOT WORKING PROCESS
Pada proses pengerjaan ini tidak terjadi kenaikan tegangan lulur, kekerasan dan penurunan keuletan bahan.
THE ADVANTAGE OF HOT WORKING PRECESS
1.Energi yang dibutuhkan kecil
2.Flow ability tinggi
3.Difusi cepat
4.Blow hole dan porosity dapat dieliminir
5.Butir-butir lebih halus
6.Ductikity dan touhness meningkat
THE DISADVANTAGE OF HOT WORKING PRECESS
1.Terjadi oksidasi
2.Decarburization permukaan
3.Toleransi besar
4.Struktur dan sifat logam tidak uniform
5.Perlu peralatan tahan panas
6.Kontaminasi tidak dapat dikurangi
PROSES PENGERJAAN PANAS DAPAT DIKLASIFIKASIKAN :
ROLLING
Proses ini sering digunakan sebagai langkah awal dalam mengubah ingot dan billet menjadi produk setengah jadi/akhir.
Prinsip : menekan bahan dasar dengan menggunakan 2 rol atau lebih dengan arah putaran yang berlawanan sehingga terjadi perubahan dimensi (dimensi penampang)
Faktor yang juga hrus diperhatikan dalam proses rolling adalah sudut gigitan
ROLLING MILL
Prinsip : mengurangi ketebalan bisa dilakukan dengan pengerjaan panas maupun pengerjaan dingin
ROLLING FORGING
Pada proses ini roll dapat dibagi 2 bagian, yaitu SHAPE ROLLING dan ROLLING FORGING
SHAPE ROLLING umumnya mengerjakan bagian-bagian yang kecil, misalnya ulir dan dikerjakan pada pengerjaan panas.
Sedangkan ROLLING FORGING dikhususkan pada pengerjaan dingin dan mengerjakan bagian yang besar.
Keuntungannnya : benda kerja memiliki strength tinggi, biaya cost produksi lebih rendah dan laju produksi lebih tinggi dibanding dengan proses cutting.
ROLL FORMING
Proses ini memproduksi lembaran logam untuk pembuatan pipa, plat strip.
ROLL FORMING dikerjakan pada pengerjaan dingin untuk pembuatan lembaran kecil, lembaran dengan penampang tipis dan material yang lunak, misal aluminium, tembaga
FORGING
FORGING adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan memberikan gaya tekan pada logam yang akan dibentuk .
Gaya tekan yang diberikan bisa secara manual maupun secara mekanis (HIDROLIS ataupun PNEUMATIS)
Proses FORGING bisa dikerjakan pada pengerjaan dingin maupun pengerjaan panas.
Ada 3 hal yang perlu diperhatikan dalam proses forging :
A. DRAWN OUT
B. UPSET
C.SQUEEZED

Proses FORGING dapat dikelompokkan :
1.HAMMER FORGING
2.DROP FORGING
3.PRESS FORGING
4.UPSET FORGING
5.ROLL FORGING
6.SWAGING
HAMMER FORGING
Proses ini merupakan forging yang paling sederhana. Pada umumnya landasan (ANVIL) dan HAMMER yang dipakai berbentuk datar. Sehingga proses ini diprioritaskan untuk membuat benda kerja yang sederhana dan skala produksi kecil. Prosesnya lama dan hasilnya tergantung dari skill operator.

DROP FORGING
PRINSIP : Memaksa logam panas yang plastis memenuhi dan mengisi bentuk die dengan cara penempaan. Proses ini yang diperlengkapi dengan die. Die umumnya dibagi dua bagian dimana satu bagian diletakkan pada hammer, yang lainnya pada anvil.

Syarat die yang digunakan harus kuat dan tangguh terhadap beban impact,keausan, dan temperatur umumnya terbuat dari campuran baja denga nkrom, molibdenum dan nickel.
Faktor yang penting dan harus diperhatikan adalah tenaga pneumatis dan tenaga hidrolis sehingga mesin-mesin tipe steam hammer maupun air hammer mampu bekerja sangat cepat, mudah dikontrol dan otomatis.
Impact forging juga merupakan bagian dari closed die forging hanya saja gerakan hammernya horisontal dan bisa dikerjakan dalam pengerjaan panas maupun dingin.
PRESS FORGING
Pada hammer forging maupun drop forging energi yang diberikan pada saat penempaan sebagian besar terserap oleh anvil, pondasi mesin dan permukaan luar benda kerja sedangkan bagian dalam benda kerja belum terdeformasi. karena itu untuk benda kerja dengan penampang tebal dan besar digunakan press forging.
Prinsip press forging : dilakukan penekanan secara perlahan-lahan pada benda kerja sampai menghasilkan aliran logam yang uniform.
Press forging biasanya dikerjakan tanpa die dan hammer maupun anvilnya berbentuk datar.
UPSET FORGING
Proses forging yang dikhususkan untuk pembesaran diameter pada ujung batang logam ditekan dalam arah memanjang.
Pada dasarnya benda kerja yang diupset berupa bar bulat, wire ataupun benda kerja berbentuk silindris.
Ada 3 hal yang diperhatikan pada saat melakukan upset forging :
1. Panjang benda yang diupset tidak lebih dari 3 kali diameter batang
2.Diameter upset tidak lebih dari 1,5 kali diameter batang
3.Panjang benda kerja yang tidak ditumpu oleh die tidak lebih dari diameter batang
SWAGING
SWAGING adalah proses pengurangan diameter benda kerja yang berbentuk bulat baik solid meupun berongga dengan cara penempaan berulang kali.
Disini die berfungsi sebagai hammer Proses swaging juga dapat membentuk bentuk kerucut dan mengurangi diameter dalam maupun diameter luar penampang

ROLL FORGING
Proses forging untuk mengurangi ketebalan dari bar yang berbentuk bulat atau datar sehingga mengalami perpanjangan ke arah sumbu axisnya.
Roll forging biasanya memproduksi poros, batang taper dan pegas daun.
Roll forging terdiri dari dua roll semisilindris dengan bentuk groove sebesar 25-75 % sumbu putaran.

PIPE WELDING
PIPE WELDING adalah proses pengerjaan panas pembuatan pipa yang dibentuk dari lembaran logam, dilengkungkan sehingga penampangnya berbentuk lingkaran dan kemudian kedua sisinya disambungkan dengan pengelasan.
Bahan dasar proses ini berupa skelp, merupakan lembaran logam yang panjang dan sempit dengan ketebalan tertentu hasil proses hot rolling.
Berdasarkan cara penyambungan kedua sisi yang dilas, pipe welding dibagi :
A. BUTT WELDED PIPE
B.LAP WELDED PIPE
BUTT WELDED PIPE
PRINSIP : mula-mula skelp dalam bentuk gulungan (koil) ditempatkan pada welding bell, kemudian dilewatkan pada furnace dengan suhunya diatas temperatur rekristalisasi.
Setelah dari furnace ditarik menuju roll forming untuk diubah bentuknya menjadi silindir dan kedua sisinya disambung
Proses ini digunakan untuk membuat pipa berdiameter 1/8 s/d 3
LAP WELDED PIPE
PRINSIP : mula-mula skelp sudah mempunyai bentuk sudut sepanjang kedua sisinya, dilewatkan pada furnace dan setelah itu diarik diantara roll-roll sehingga berbentuk silinder dengan tepinya saling tertindih. Sambil dipanaskan kembali, skelp yang ditekuk bergerak melalui dua buah roll dimana terdapat mandrel untuk mengatur diameter dalam pipa. tepi-tepi dilas dengan tekanan antar roll dan mandril.
Proses ini digunakan untuk membuat pipa berdiameter 2 s/d 16 dengan panjang pipa maksimum 7 m dan biasanya untuk membuat pipa tembaga dan pipa kuningan.
PIERCING
Merupakan proses pengerjaan panas untuk membuat pipa tanpa sambungan (seamless pipe) dengan bahan baku berupa billet (batang bulat dan padat) Dengan demikian hasil dari proses ini tidak terdapat suatu garis penghubung hasil sambungan.
Batang logam padat yang telah dipanasi dengan salah satu ujungnya berlubang ditengah-tengahnya sebagai penunjuk bagi mandrel, dimasukkan ke dalam roll yang sumbunya membentuk 6 % terhadap sumbu benda kerja. Roll berputar searah, dan bentuk roll lebih kecil dibandingkan dengan diameter bahan.
Pada saat batang dimasukkan, batang akan terbawa oleh putaran dari roll dan karena adanya sudut kemiringan batang seakan-akan ditarik oleh kedua roll.
HOT DRAWING
Hot drawing adalah suatu proses pengerjaan panas dengan m,embentuklembaran logam menjadi bentuk tiga dimensi yang mempunyai kedalaman beberapa kali dari tebalnya dengan memberikan tekanan kepadanya melalui punch dan die

EKSTRUSI
PRINSIP : Logam ditekan dan ditarik mengalir melalui lubang die untuk membentuk benda kerja dengan luas penampang yang lebih kecil. Die yang dipakai umumnya terbuka. Ekstrusi dapat dibagi 3 jenis, yakni ekstrusi langsung, ekstrusi tidak langsung dan impact extrusion.
Proses ekstrusi bisa dikerjakan dalam pengerjaan dingin dan panas.

HOT SPINNING
HOT SPINNING adalah proses pembentukan logam panas secara plastis dari bentuk datar dengan ukuran tertentu menjadi bentuk yang sesuai dengan die dengan cara memutar benda kerja dan memberikan tekanan secara lokal pada sisi benda kerja.
Proses spinning dapat juga dikerjakan dengan proses pengerjaan dingin bahan benda kerjanya merupakan lembaran logam yang tipis dengan ketebalan sampai 6 untuk pengerjaan panas.


COLD WORKING PROCESS
Proses pembentukan logam secara plastis dengan temperatur pengerjaan di bawah temperatur rekristalisasi.
The advantages of cold working process :
-tidak memerlukan pemanas
-hasil permukaan akhir lebih baik
-kontrol dimensi baik
-kontaminasi dapat dikurangi
-sifat strenght, fatique dan wear meningkat
The disadvantages of cold working process :
-gaya tekan yang dibutuhkan lebih besar
-peralatan mesin berat
-sifat ductility menurun
-permukaan logam harus bersih
-tegangan sisa yang tidak diinginkan terjadi
Klasifikasi proses pengerjaan dingin dapat dibagi menjadi :

SQUEEZING
Sebagian besar dari proses ini identik dengan pengerjaan panas. Alasan utama dalam pembentukan dingin dingin adalah keakuratan dimensi dan peningkatan permukaan akhir.
SWAGING
Cold swaging selalu dilakukan dengan menggunakan mesin putar yang mempunyai sederetan rol-rol yang berfungsi sebagai hammer yang menggerakkan anvil berikut die ke pusat perputaran. Proses ini untuk mengurangi diameter, membentuk taper,tube.

RIVETING
RIVETING adalah proses pengelingan. beberapa macam proses pengelingan tergantung dari mekanisme pembentuknya.
Bila menggunakan mesin press, prosesnya hanya sekali tekan sedangkan bila menggunakan hammer, bisa beberapa kali pemukulan.


STAKING
Fungsinya hampir sama dengan riveting, yaitu menyambung dua buah komponen yang satu lebih menonjol melalui sebuah lubang.
Karena adanya tekanan dari punch maka timbul deformasi ke arah radial dan ini akan mengunci/mengikat dua komponen tadi.



COINING
Proses ini digunakan untuk membuat medali dan mata uang yang memerlukan ketelitian yang tinggi dna ukuran yang tepat.
Tekanan yang dibutuhkan dalam proses ini tinggi sekali dan tidak ada kelebihan logam yang mengalir dari die.
Pengukuran yang teliti dari volume logam sangat diperlukan untuk menghindari kerusakan dari die

COLD EXTRUSION (IMPACT EXTRUSION)
Dalam proses ini dapat dibagi 2 jenis tipe, yaitu : tipe forward dan tipe backward. Dimana pada masing-masing tipe ini menggunakan open die maupun closed die.
Pada mulanya cold extrusion digunakan untuk logam-logam yang kekuatannya rendah, seperti timah putih, timah hitam, seng dan aluminium sehingga menghasilkan produk, misalnya tube yang bisa dilipat : pasta gigi, obat maupun cream.
Cold extrusion memungkinkan untuk mengekstruksi logam yang bersifat brittle, seperti halnya molybdenum

ROLL EXTRUSION
Digunakan untuk membentuk dinding silinder yang tipis dari dinding silinder tebal dengan menggunakan rol.
Prinsip : memaksakan logam mengalir keluar dari daerah antara rol dan die akibat penekanan dari rol yang berputar.
SHEARING
SHEARINGadalah proses pemotongan bahan tanpa pembentukan chip atau tanpa menggunakan burning atau melting.
Jika cutting blade lurus dinamakan shearing sedangkan jika cutting blade berbentuk lengkungan, bisa dinamakan blanding, piercing, notching dan trimming
Proses shearing dapat dibagi 2 kelompok besar, yaitu shear forming dan shearing


SHEAR FORMING
Bentuk-bentuk seperti kerucut, setengah bola sering kali dibentuk dengan shear forming atau flow turning, yaitu merupakan modifikasi dari proses spinning dimana tool formernya berputar dan bergerak maju.


SHEARING
Sewaktu punch turun mengenai benda kerja, logam terdeformasi plastis didalam die. Karena kelonggaran diantara punch dan die hanya 5-10% dari tebal benda kerja maka deformasi terlokalisir di daerah itu saja

SLITTING
Proses shearing yang menggunakan rol pemotong asepanjang benda kerja dengan lebar pemotongan sama dengan jarak antar rol.
Proses slitting ini merupakan proses kontinu dan dapat melakukan operasi secara cepat dan ekonomis
PIERCING AND BLANKING
Piercing dan blanking adalah operasi shearing dimana benatuk pisau merupakan lengkungan yang tertutup.
Perbedaan blanking dan piercing dapat ditinjau dari benda kerja dan skrapnya.
Bila hasil yang dipunch adalah benda kerja sedangkan bentuk yang tidak diinginkan tertinggal pada plat sisa adalah skrapny, ini dinamakan proses blanking.
Bila hasil yang dipunch adalah skrapnya sedangkan bentuk yang tertinggal pada plat sisa adalah benda kerja, ini dinamakan proses piercing.

SKEMATIK PERBEDAAN BLANKING & PIERCING
Piercing dan blanking biasanya dikerjakan dengan menggunakan mesin press mekanis.
Secara teoritis, punch seharusnya dapat masuk dengan tepat ke dalam die dengan kelonggaran merata hampir mendekati nol dan punch tidak perlu masuk ke dalam die.

Pada prakteknya kelonggaran ini diperlukan berkisar antara 5-12% dari ketebalan bahan, sedang yang umum dipakai sekitar 5-7% dan punch masuk sedikit ke dalam die.
Syarat-syarat piercing dan blanking :
1. Sudut benda kerja pada blanking harus merupakan radius yang tepat
2.Lebar dari slot yang dibentuk >= 1.5 tebal
3.Diameter piercing >= tebal sheet dan minimum 0.025 inch.
4. Jarak kedua lubang atau lubang dengan tepi >= tebal logam
Dalam pengertian piercing dapat dijumpai istilah seperti lancing, perforating, nibbling, dinking, dan notching.

DRAWING
Cold drawing merupakan proses pembentukan dingin secara plastis dari metal sepanjang sumbunya.
Proses ini dapat dibagi 5 kelompok besar
1.BAR AND TUBE DRAWING
2.WIRE DRAWING
3.STRETCH FORMING
4.DEEP DRAWING
5.FORMING WITH RUBBER
BAR AND TUBE DRAWING
Hasil dari bar drawing adalah pengecilan penampang melintang dan pemanjangan batang dengan konsekuensinya timbul strain.
Hardening pada umumnya proses ini dilakukan secara bertahap

Proses bar drawing ini biasanya diikuti dengan proses annealing jika reduksi penampangnya melebihi 30-50 %

Proses tube drawing digunakan untuk membuat pipa tanpa sambungan.
Bahan dasar yang digunakan berbentuk pipa sehingga kualitas pipa yang dihasilkan memiliki permukaan yang halus, berdinding tipis dan keakuratannya tinggi serta kekuatannya naik.
Mandrel dipergunakan dalam proses ini untuk diameter tube 1/2 -10

WIRE DRAWING
Prinsipnya sama dengan bar drawing. Hanya saja diameternya lebih kecil, dan dikerjakan secara kontinu melalui beberapa die.
Jika diperlukan kawat yang lunak, annealing dilakukan didalam dapur dengan mengontrol temperaturnya setelah proses drawing terakhir.
Pada proses penarikan kontinu, kawat ditarik melalui beberapa die dan rol penarik yang disusun seri.
STRETCH FORMING
Pada proses ini, die (form block) hanya dikenai tegangan kompresi, benda kerja yang diikat dengan grip dan ditarik ke arah horisontal. Die umumnya terbuat/dapat dibuat dari kayu atay plastik.
Stretch forming merupakan proses yang dikembangkan dari aerospace dalam pembuatan penampang yang lebar dari sheet dan ditarik untuk membentuk lengkungan penampang.

DEEP DRAWING
Proses ini ditujukan untuk membuat tangki dengan berbagai bentuk dimana kedalamannya lebih besar dibandingkan dengan ukuran diameter, dan disamping itu dikenal juga istilah shallow drawing.
Pada dasarnya proses ini ada dua, yaitu:
1.SHRINK FORMING
Pada proses ini terjadi kompresi melingkar selama proses dengan pengurangan diameter dan logam cenderung tipis. Karena material cukup tebal maka pada dinding produk akan berakibat terjadi kerutan.
2.STRETCH FORMING
Pada proses ini terjadi pengecilan benda kerja sebagi akibat tarikan melingkar yang digunakan untuk memperbesar diameter.
Guna mencegah kerutan dna ketebalan dinding yang tidak merata, aliran logam harus dikontrol. Hal ini dapat diatasi dengan memberikan ring penakan. Perhatikan gambar dibawah ini.


FORMING WITH RUBBER
Pada proses ini karet dipakai sebagai penekan, ditujukan untuk mengeliminir salah satu die aas atau bawah.
Proses guerin forming didasarkan pada kenyataan bahwa sifat konsisten dari karet dapat mentransfer seluruh tekanan yang diberikannya secara uniform ke segala arah.

Proses bulging didasarkan bahwa fluida atau karet dimanfaatkan untuk memindahkan tekanan yang dibutuhkan untuk mengembangkan bahan baku ke arah luar sehingga menempel pada die.

BENDING
Bending adalah proses deformasi secara plastik dari logam terhadap sumbu linier dengan hanya sedikit atau hampir tidak mengalami perubahan perubahan luas permukaan.
Bending menyebabkan logam pada sisi luar sumbu netral mengalami tarikan, sedangkan pada sisi lainnya mengalami tekanan.



Proses bending dapat dibagi menjadi 6 bagian :
1.ANGLE BENDING
2.ROLL BENDING
3.ROLL FORMING
4.SEAMING
5.STRAIGHTENING
6.FLANGING
ANGLE BENDING
Angle bending untuk membuat lengkungan dengan sudut sampai +- 150o pada lembaran logam.
ROLL BENDING
Biasanya digunakan untuk membentuk silinder. Bentuk-bentuk lengkung atau lingkaran dari pelat logam.

ROLL FORMING
Proses ini digunakan untuk membuat bentuk-bentuk kompleks dengan bahan dasar lembaran logam . tebal bahan sebelum maupun sesudah proses pembenatukan tidak mengalami perubahan posisi roll dipasang sejajar dan prosesnya berjalan continu.

SEAMING
Seaming adalah operasi bending yang digunakan untuk menyambung ujung lembaran logam sehingga membentuk benda kerja seperti kaleng, drum, ember, dsb.
sambungan dibentuk dengan rol-rol kecil yang disusun secara berurutan.

STRAIGHTENING
STRAIGHTENING merupakan proses yang berlawanan dengan bending , digunakan untuk meluruskan lembaran logam .
Pada umumnya straightening dilaksanakan sebelum benda kerja dibending.
Proses ini menggunakan rol-rol yang dipasang sejajar dengan ketinggian sumbu rol yang berbeda.


FLANGING
Proses Flanging sama dengan seaming hanya saja ditunjukkan untuk melipat dan membentuk suatu permukaan yang lebih besar.
HIGH ENERGY RATE FORMING
PRINSIP: Proses pembentukan logam secara plastis dengan menggunakan energy yang tinggi dalam interval yang singkat . Seringkali High Energy Rate Forming disingkat dengan Herf.
Keuntungan dari Herf:
Memungkinkan membuat benda kerja besar dan sulit untuk dibentuk dengan peralatan yang lebih murah daripada yang lain
Hampir tidak ada Spring Back
Herf dapat dilaksanakan dengan 5 metoda:
Underwater Explosions
Teknik Electrohydraulic
Pneumatic – Mechanical Mean
Internal Combustion of Gaseous Mixtures
Teknik Electromagnetik


















METALURGI SERBUK

9.1. Pendahuluan
9.1.1. Sejarah Metalurgi Serbuk
Proses produksi logam secara metalurgi sebrbuk sudah cukup dikenal sekitar abad ke – 18. Namun pada saat itu logam yang paling banyak diproduksi dengan proses ini sebatas emas dan perak. Hal itu mungkin dikarenakan logam ini memilki sifat komersial yang tinggi dan membutuhkan waktu yang paling lama dalam prosesnya. Dan ketika mesin pres tekan mulai dipergunakan, yakni pada sekitar tahun 1870, metalurgi serbuk berkembang kepada bahan-bahan logam lainnya.

9.1.2. Defenisi Metalurgi Serbuk
Metalurgi serbuk adalah suatu kegiatan yang mencakup pembuatan benda komersial, baik yang jadi atau masih setengah jadi (disebut kompak mentah), dari serbuk logam melalui penekanan. Proses ini dapat disertai pemanasan akan tetapi suhu harus berada dibawah titik cair serbuk. Pemanasan selama proses penekanan atau sesudah penekanan yang dikenal dengan istilah sinter menghasilkan pengikatan partikel halus. Dengan demikian kekuatan dan sifat-sifat fisis lainnya meningkat. Produk hasil metalurgi serbuk dapat terdiri dari produk campuran serbuk berbagai logam atau dapat pula terdiri dari campuran bahan bukan logam untuk meningkatkan ikatan partikel dan mutu benda jadi secara keseluruhan. Kobalt atau jenis logam lainnya diperlukan untuk mengikat partikel tungsten, sedang grafit ditambahkan pada serbuk logam bantalan untuk meningkatkan kwalitas bantalan.
Serbuk logam jauh lebih mahal harganya dibandingkan dengan logam padat dan prosesnya, yang hanya dimanfaatkan untuk produksi massal sehingga memerlukan die dan mesin yang mahal harganya. Harga yang cukup mahal ini dapat dibenarkan berkat sifat-sifat khusus yang dimiliki benda jadi. Beberapa produk hanya dapat dibuat melalui proses serbuk; produk lainnya mampu bersaing dengan proses lainnya karena ketepatan ukuran sehingga tidak diperlukan penyelesaian lebih lanjut. Serbuk emas dan perak serta yang lainnya telah lama dikenal dan penemuan pres tekan lainnya terlihat pada gambar 9.1 menggalakkan perkembangan metalurgi serbuk.

Gambar 9.1. Pres tekan yang digunakan sekitar tahun 1870

9.2. Sifat – sifat Khusus Serbuk Logam
Ukuran partikel, bentuk dan distribusi ukuran serbuk logam, mempengaruhi karakter dan sifat fisis dari benda yang dimampatkan. Serbuk dibuat menurut spsifikasi antara lain bentuk, kehalusan, distribusi ukuran partikel, mampu alir
(flowability), sifat kimia, mampu tekan (compressibility), berat jenis semu dan sifat-sifat sinter.
Bentuk
Bentuk partikel serbuk tergantung pada cara pembuatannya, dapat bulat, tidak teratur, dendritik, pipih atau bersudut tajam.
Kehalusan
Kehalusan berkaitan erat dengan ukuran butir dan ditentukan dengan mengayak serbuk dengan ayakan standar atau dengan pengukuran mikroskop. Ayakan standar berukuran mesh 36 - 850µm digunakan untyk mengecek ukuran dan menentukan distribusi ukuran pertikel dalam daerah tertentu.
Sebaran Ukuran Partikel
Dengan sebaran ukuran partikel ditentukan jumlah partikel dari setiap ukuran standar dalam serbuk tersebut. Pengaruh sebaran terhadap mampu alir, berta jenis semu dan porositas produk cukup besar. Sebaran tidak dapat diubah tanpa mempengaruhi ukuran benda tekan.
Mampu Alir
Mampu alir merupakan karakteristik yang menggambarkan sifat alir serbuk dan kemampuan memenuhi ruang cetak. Dapat digambarkan sebagai laju alir melalui suatu celah tertentu.
Sifat Kimia
Terutama menyangkut kemurnian serbuk, jumlah oksida yang diperbolehkan dan kadar elemen lainnya.
Kompresibilitas
Kompresibilitas adalah perbandingan volume serbuk semula dengan volume benda yang ditekan. Nilai ini berbeda-beda dan dipengaruhi oleh distribusi ukuran dan bentuk butir. Kekuatan tekan mentah tergantung pada kompresibilitas.

Berat Jenis Curah
Berat jenis curah atau berat jenis serbuk dinyatakan dalam kilogram per meter kubik. Harga ini harus tetap, agar jumlah serbuk yang mengisi cetakan setiap waktunya tetap sama.
Kemampuan Sinter
Sinter adalah proses pengikatan partikel melalui proses pemanasan.
Bila disingkat sbb. SKKBBD-MA-MS :
Sifat kimia
Kompresibilitas
Kehalusan
Bentuk
l B. jenis curah
Distribusi size
Mampu Alir
Mampu Sinter
Kemurnian serbuk
J. oksidasi diperboleh kan
Kadar elemen lainnya
Distribusi ukuran
Bentuk butir
Proses Pengayakan
Cara buat nya
Dalam kg/m3
Harus sama dalam tiap prosesnya
Ukuran benda tekan
Daya memenuhi ruang cetak prtikel
Mampu ikat partikel saat proses pemana san (sinter)
Tabel 9.1. Sifat-sifat serbuk logam

9.3. Cara Pembuatan Serbuk
Meskipun semua logam secara teoritis dapat dibuat menjadi serbuk, hanya beberapa jenis logam dimanfaatkan dalam pembuatan benda jadi. Beberapa jenis logam memang tidak dapat dibuat secara ekonomis. Yang digunakan adalah kelompok serbuk besi dan tembaga. Brons digunakan untuk membuat bantalan poreus, bras dan besi banyak digunakan untuk membuat suku cadang mesin yang kecil-kecil. Serbuk nikel, perak, wolfram dan aluminium banyak juga digunakan dalam metalurgi serbuk.
Berbagai jenis serbuk logam, karena mempunyai cirri-ciri fisis dan kimia tertentu memerlukan cara pembuatan yang berbeda. Prosedur berbeda, begitu pula ukuran dan struktur partikel. Pemesinan akan menghasilkan partikel yang kasar dan digunakan untuk membuat serbuk magnesium. Proses penggilingan dengan memanfaatkan berbagai macam mesin penghancur, mesin giling dan mesin tumbuk dapat menghancurkan berbagai jenis logam. Bahan yang rapuh dapat dihaluskan an dihancurkan dengan cara ini. Proses ini juga dimanfaatkan pada pembuatan zat pigmen dari bahan yang duktil dan diperoleh partikel berbentuk serpih. Biasanya ditambahkan minyak untuk mengecah penggumpalan. Shotting adalah operasi dimana logam cair dituangkan melalui suatu saringan atau lubang disusul dengan pendinginan dalam air. Proses ini menghasilkan partikel yang bulat atau lonjong. Logam pada umumnya dapat di"shot" namun kerap kali ukuran partikel yang dihasilkan terlalu besar. Atomisasi atau penyemprotan logam, merupakan suatu cara yang baik untuk membuat serbuk dari logam suhu rendah seperti timah hitam, aluminium, seng dan timah putih. Bentuk partikel tidak teratur dan ukurannya berbeda-beda. Proses ini disebut granulasi tergantung pada pembentukan oksida pada permukaan partikel selama prose pengadukan,
Pengendapan elektrolit (electrolytic deposition) adalah cara yang umum diterapkan untuk mengolah besi, perak, tantalum dan beberapa jenis logam lainnya. Untuk membuat serbk besi digunakan elektroda plat baja yang dipasang sebagai anoda dalam tangki yang mengandung elektrolit. Plat baja tahan karat ditempatkan dalam tangki sebagai katoda dan besi mengendap dalam elektroda tersebut. Digunakan arus searah dan setelah ± 48 jam, diperoleh endapan setebal 2 mm. Plat katoda kemudian dikeluarkan dan besi elektrolitik dikeruk. Besi yang sangat rapuh ini dicuci lalu disaring. Serbuk diambil untuk pelunakan. Pada proses reduksi, oksida logam direduksi menjadi serbuk dengan mengalirkan gas pada suhu di bawah titik cair. Untuk serbuk besi, biasanya digunakan kerak, suatu oksida besi. Oksida in dicampur dengan serbuk kokas dan dimasukkan ke dalam tanur putar.
Pada ujung pelepasan, campura ini dipanaskan sampai 1050´C, hal ini menyebabkan karbon bereaksi dengan oksigen yang terdapat dalam oksida besi. Terbentuklah gas yang dialirkan keluar. Besi yang tertinggal cukup murni dan berbentuk spons. Serbuk logam lainnya seperti wolfram,molibden, nikel dan kobalt dibuat dengan proses yang sama.
Cara produksi yang lain diikuti presipitasi, kondensasi, dan proses kimia telah dikembangkan untuk menghasilkan serbuk logam.
Beberapa cara fisis dan kimia yang digunakan secara garis besar diberikan oleh diagram berikut (PPPPEesss Atom ngeShott.) :
Cara Pembuatan SerbukPermesinan hasilkan partikel yang kasar u/ membuat serbuk magnesiumPenggilingan dengan berbagai jenis mesin yg dapat menghancurkan berbagai jenis logamPengendapan Elektrolit megolah perak, besi , tantalum, dll.Proses reduksi reaksikan C2 + O2 yang ada dalam oksida besi.Atomisasi penyemprotan logam u/ membuat serbuk logam bersuhi rendahShotting logam cair dituang melalui saringan kemudian di-dinginkan dengan air
Cara Pembuatan Serbuk
Permesinan hasilkan partikel yang kasar u/ membuat serbuk magnesium
Penggilingan dengan berbagai jenis mesin yg dapat menghancurkan berbagai jenis logam
Pengendapan Elektrolit megolah perak, besi , tantalum, dll.
Proses reduksi reaksikan C2 + O2 yang ada dalam oksida besi.
Atomisasi penyemprotan logam u/ membuat serbuk logam bersuhi rendah
Shotting logam cair dituang melalui saringan kemudian di-dinginkan dengan air










Diagram 9.1. Berbagai cara pembuatan serbuk

9.4. Cara Persiapan Serbuk Khusus
Persiapan serbuk dilakukan dengan dua cara, seperti yang dijelaskan berikut ini:
Serbuk paduan
Serbuk yang duhasilkan melalui pencampuran logam murni tidak akan mempunyai sifat yang sama dengan serbuk paduan. Serbuk campuran lebih disukai dikarenakan lebih mudah membuatnya dan hanya dengan tekanan yang lebih rendah serbuk paduan yang dipadu selam proses pencairan menghasilkan sifat produk yang hampir sama dengan paduan padatnya. Hal ini memungkinkan untuk dihasilkannya paduan seperti baja tahan karat dan komposisi paduan tinggi lainnya, yang sebelumnya tidak mungklin dibentuk melalui pencampuran. Serbuk logam pra-paduan mempunyai sifat-sifat seperti tahan korosi, kekuatan tinggi atau daya tahan terhadap suhu tinggi.
Serbuk berlapis
Serbuk logam dapat dilapisi dengna unsur tertentu, malalui caramengalirkan gas pembawa. Setiap partikel tersalut (solute) dengan merata, sehingga akan menghasilkan suatu produk yang bila disinter akan mengikuti karakteristik tertentu dari sifat bahan pelapisnya. Hal ini memungkinkan penggunaan serbuk murah dengan pengikat bahan aktif pada bagian luarnya. Produk yang dibuat dari serbuk berlapis yang telah disinter, jauh lebih homogen daripada produk yang dihasilkan dengan cara pencampuran.
Perbandingannya sebagai berikut :
Serbuk Paduan
Serbuk Berlapis
Lebih mudah buatnya (ekonomis)
Tekanan lebih rendah
Hasilkan sifat yang hampir sama dgn paduannya
Komposisi paduannya tinggi
Hasilkan karakteristik yang diinginkan
Dapat dilapis unsur tertentu dengan mengalirkan gas pembawa
Setiap partikel tersalut dengan rata
Mengadopsi karakteristik tertentu dari bahan pelapisnya
Lapisan serbuknya jauh lebih homogen

9.5. Mekanisme Pembentukan
Serbuk untuk produk tertentu harus dipilih dengan teliti agar terjamin sutu proses pembentukan yang ekonomis dan diperoleh sifat-sifat yang diinginkan untuk produk akhirnya.
Bila hanya digunakan satu jenis serbuk dengan sebaran ukuran partikel yang tepat, biasanya tidak diperlukan pencampuran lagui sebelum proses penekanan. Kadang-kadang berbagai ukuran partikel serbuk dicampurkan dengan tujuan untuk merubah beberapa karakteristik tertentu seperti yang telah dijelaskan sebelumnya ; mampu alir dan berat jenis, umumnya serbuk yang ada di pasar mempunyai sebaran ukuran partikel yang memadai. Pencampuran akan sangat penting bila menggunakan campuran serbuk, atau bila ditambahkan serbuk bukan logam.Pencampuran serbuk harus dilakukan di liungkungan tertentu untuk mencegah terjadinya oksida atau kecacatan.
Hampir semua jenis serbuk memerlukan pelumas pada proses pembentukan untuk mengurangi gesekan pada dinding cetakan serta untuk memudahkan pengeluaran. Meskipun penambahan pelumas menyebakan peningkatan porositas namun sebenarnya fungsi pelumas dimaksudkan untuk meningjkatkan tingkat produksi tang banyak digunakan pada mesin peres dengahn pengumpan otomatik. Pelumas tersebut antara lain adalah asam stearik, lithium stearat dan serbyuk grafit.
Sehinga dismpulkan faktor penting yang patut diperhatikan sbb. :
Pemilihan mesin dan bahan material,
Pencampuran bahan,
Pelumas,
Porositas,
Apa tujuan proses-nya
Karakteristik ; Tahan Lunak, Tahan Aus, Tahan Impact pada suhu tinggi,
Ketangguhan bahan, Kekerasan, Berat jenis, dan Mampu alir
(* Disingkat : P4ApaKaTahanLunak, Aus, Impact, Keras, Bahan Tangguh, BJ,
Mampu Alir.
Penekanan Diagram pembagian berbagai proses-nya :
Penekanan
Cara Pembentukan SerbukPemampatan EksplosifPengerolanProses Serat LogamPeningkatan Kepadatan secara SentrifugalPencetakanSecara IsostatikSecara HidrostatikSinter gravitasiEkstruksiCetakan Slip
Cara Pembentukan Serbuk
Pemampatan Eksplosif
Pengerolan
Proses Serat Logam
Peningkatan Kepadatan secara Sentrifugal
Pencetakan
Secara Isostatik
Secara Hidrostatik
Sinter gravitasi
Ekstruksi
Cetakan Slip


















Diagram 9.2. Berbagai cara pembentukan serbuk

9.5.1. Cara Penekanan (Pressing)
Serbuk diteka dalam die baja dengan tekanan 20 – 1400 MPa. Karena partikel yang lunak dapat ditekan dengan mudah, dan serbuk yang bersifat plastic tidak memrlukan tekanan tinggi. Sedang untuk serbuk yang lebih keras dengan berat jenis yang memadai memerlukan tekanan yang lebih besar.
Berat jenis dan kekerasan meningkat seiring dengan meningkatnya tekanan yang diberikan, akan tetapi selalu ada tekanan optimum (rekomendasi atau yang lebih tepat). Diatas tekanan optimum ini terjadi peningkatan sifat-sifat yang sebenarnya tidak berarti lagi. Untuk tekanan yang lebih tinggi diperlukan die yang kuat dan mesin pres berkapasitas tinggi, sehingga dengan sendirinya ongkos produksi naik karena meningkatnya tekanan ynag diperlukan.
Umumnya mesin pres yang dikembangkan untuk proses lain dapat dimanfaatkan pula untuk metalurgi serbuk. Meskipun pres mekanik banyak digunakan karena laju produksi yang tinggi, pres hidraulik digunakan bila benda besar dan bila diperlukan tekanan yang tinggi. Pres "punch" tunggal dan pres "multy-punch rotary" berkecepatan tinggi didesain sedemikian rupa sehingga operasinya mulai pengisian cetakan dengan serbuk, pengeluaran benda cetak jadi, berlangsung kontinu dan bertahap.
Pres meja putar mempunyai laju produksi yang tinggi, karena dilengkapi dengan serangkaian lubang die, yang masing-masing dilengkapi dengan ponds atas dan bawah. Selama produksi meja berputar, operasi pengisian, penekanan dan pengeluaran produk berlangsung secara bertahap. Pada gambar 9.2, tampak susunan ponds dan die yang sederhana untuk memadatkan serbuk logam. Ada dua penekan, penekan atas yang sesuai dengan bentuk bagian atas dari benda dan penekan bawah yang sesuai dengan bentuk die bagian bawah.

Gambar 9.2. Susunan penekan dan die untuk memadatkan serbuk logam

Penekan bawah sekaligus berfungsi sebagai ejector untuk mengeluarkan benda yang telah dicetak. Ruang die harus halus untuk mengurangi gesekan dan harus tirus sedikit untuk memudahkan pengeluran benda. Gesekan dinding akan mengurangi tekanan ke serbuk dan bila tekanan bekerja pada satu sisi saja, dalam benda itu sendiri akan timbul perbedaan berat jenis (dari atas ke bawah). Oleh karena itu digunakan penekan baik atas maupun bawah. Jarak penekanan tergantung pada rasio kompresi serbuk. Untuk bersi dan tembaga, harga berkisar dari 2½ 1. Ruang die diisi sampai ketinggian 3 kali tinggi benda jadi. Bentuk benda yang dikeluarkan atau yang disebut dengan kompak mentah, telah menyerupai produk akhir akan tetapi kekuatannya masih rendah. Kekuatan akhir diperoleh setelah proses sinter. Susunan paralatan untuk menekan serbuk brons tampak dalam gambar 9.3.
Pada gambar 9.4. tampak mesin pres untuk membuat roda gigi kecil dari logam, berbagai alat peralatan dapat dibuat dengan proses tekan tanpa pengerjaan lanjutan, cukup disinter. Diperkirakan bahwa diperlukan tekanan sebesar 150 500 MPa untuk membentuk kompak mentah. Proses sinter meningkatkan kekuatan dan memperbaiki struktur kristal setelah itu.

Gambar 9.3. Susunan peralatan untuk menekan serbuk brons menjadi bantalan


Gambar 9.4. Pembuatan roda gigi kecil dari serbuk logam
Besar benda serbuk yang dapat dibuat tergantung pada kapasitas pres. Luas kompak dapat dihitung dari hubungan berikut :

A = luas (m2)
F = kapasitas mesin pres (Newton ~ N)
P = tekanan kompak yang dipersyaratkan (Pascal ~ Pa)
Berat jeni merupakan salah satu cirri khas produk serbuk logam. Tekanan yang lebih besar menghasilkan benda dengan berat jenis yang lebih tinggi, oleh karena itu kekuatnnya bertambah. Berat jenis dapat ditingkatkan dengan menggunakan sebruk yang lebih halus.

9.5.2. Dengan Peningkatan Kepadatan Secara Sentrifugal
Pemadatan sentrifugal merupakan suatu cara untuk menghasilkan benda dengan berat jenis yang merata khususnya untuk serbuk logam berat. Cetakan diisi dengan serbuk kemudian diputar hingga mencapai tekanan sekitar 3 MPa. Akan diperoleh berat jenis yang merata, karena gaya sentrifugal bekerja pada masing-masing partikel serbuk. Setelah dikeluarkan dari cetakan, kompak diolah seperti lazimnya. Tehnik ini hanya diterapkan pada benda yang dibuat dari serbuk logam berat seperti karbida wolfram. Bentuk benda sedapat mungkin uniform, oleh karena ketebalan yang berbeda menghasilkan benda yang kurang merata padatnya.




9.5.3. Cetakan Slip
Kompak mentah dengan serbuk wolfram, molibden dan serbuk lain kadang-kadang dibuat dengan metode slip. Serbuk yang diubah menjadi campuran kental, mula-mula dituangkan dalam cetakan yang dibuat dari gips,
Karena cetakan ini poreus, cairan terserapo dan terbentuklah lapisan bahan yang padat pada permukaan cetakan. Setelah terbentuk lapisan dengan ketebalan tertentu, cairan kental yang berlebihan dituangkan keluar menghasilkan benda yang berongga. Prosedur ini sangat sederhana dan memungkinkan dibentuknya benda dengan berbagai bentuk dan ukuran. Proses ini banyak digunbakan untuk membuat benda-benda keramik.
Berikut tahapan proses-nya :
Serbuk diubah jadi cairan kental

Cairan dituang kedalam cetakan gibs Cairan diserap oleh gibs

Terbentuk lapisan padat.


Ekstrusi PanasEkstrusi Dingin
Ekstrusi Panas

Ekstrusi Dingin
9.5.4. Cara Ekstrusi

Cara ini dimaksudkan untuk membuat benda dengan berat jenis tinggi dan memiliki sifat mekanik yang baik, sehingga prosesnya sangat tergantung pada karakter serbuk yang digunakan. Banyak menggunakan elemen bahan baker nuklir. Bahan logam lainnya yang digunakan : Alumunium, Tembaga, Nikel
Benda berbenuk panjang dibuat dengan proses ekstrusi. Perkembangan di bidang ini memungkinkan dibentuknya benda dari serbuk dengan berat jenis yang tinggi dan sifat mekanik yang baik. Cara ekstrusi tergantung pada karakteristik serbuk, beberapa jenis serbuk memerlukan ekstrusi dingin dengan bahan pengikat sedang lainnya dapat dipanaskan sampai suhu ekstrusi tertentu.
Umumnya serbuk ditekan, membentuk billet, disusul dengan pemanasan atau sinter dalam lingkungan tanpa oksidasi sebelum dimasukkan dalam pres. Ada kalanya untuk menghindarkan oksidasi, billet tadi dimasukkan dalam wadah logam yang ditutup rapat sebelum dimasukkan ke dalam pres. Proses ini banyak diterapkan pada elemen bahan bakar padat nuklir dan bahan-bahan lainnya seperti untuk penggunaan pada suhu tinggi. Logam-logam lainnya seperti aluminium, tembaga, nikel dapat diekstrusi juga.
Berikut tahapan prosesnya :
Serbuk ditekan


Membentuk billet Billet terbentuk kemudian di-Sinter

Dimasukkan ke dalam wadah logam kedap udara (u/
mencegah oksidasi)

Di proses ke Mesin Freis.



9.5.5. Cara Sinter Gravitasi
Lembaran logam dengan porositas terkendali dapat dibuat dengan proses sinter gravitasi. Proses ini banyak diterapkan untuk pembuatan lembaran baja tahan karat. Serbuk dengan ketebalan merata diletakkan diatas tatakan keramik dan disinter selama 48 jam dalam lingkungan gas ammonia pada suhu tinggi. Lembaran tersebut kemudian digiling agar ketebalan merata dan agar memiliki penyelesaian permukaan yang lebih baik. Lembaran tadi kemudian dapat dibentuk lebih lanjut. Lembaran baja porous tahan karat digunakan sebagai filter di industri minyak bumi dan kimia.
Output produk output produk dengan porositas terkendali.

9.5.6. Dengan Mengerol
Dari tempat pengumpan, serbuk dimasukkan diantara dua rol yang menekan dan membentuknya menjadi lembaran dengan kekuatan yang memadai sehingga dapat dimasukkan ke dalam dapur sinter. Lembaran tersebut kemudian dirol melalui beberapa pasangan rol lainnya dan mengalami perlakuan panas selanjutnya bila diperlukan. Dengan mencampurkan serbuk sebelum memasuki rol, dapat dibuat lembaran paduan. Serbuk logam yang dapat dirol menjadi lembaran adalah tembaga, perunggu, kuningan, monel dan baja tahan karat. Sifat mekanik yang merata dan porositas yang terkendali dapat dihasilkan melalui proses rol ini.
Produk output dalam bentuk lembaran logam. Logam yang digunakan tembaga (Mg), Kuningan, Perunggu, Monel, baja tahan karat.