PROSES PEMBUATAN LOGAM DALAM MANUFAKTUR Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Bahan Teknik
Disusun Oleh : Shony Angga
5201408051
Dian Nurhadi
5201414001
Setyoko Ari Wibowo
5201414002
Muh. Abdul Aziz
5201414003
Bagus Aji Saputra
5201414004
Hanif Mudzakir
5201414005
Aries Dwi Prasetyo
5201414006
Pendidkan Teknik Mesin Rombel 1
TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNVERSITAS NEGERI SEMARANG 2014
PROSES PEMBUATAN LOGAM DALAM MANUFAKTUR Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Bahan Teknik
Disusun Oleh : Shony Angga
5201408051
Dian Nurhadi
5201414001
Setyoko Ari Wibowo
5201414002
Muh. Abdul Aziz
5201414003
Bagus Aji Saputra
5201414004
Hanif Mudzakir
5201414005
Aries Dwi Prasetyo
5201414006
Pendidkan Teknik Mesin Rombel 1
TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNVERSITAS NEGERI SEMARANG 2014
i
PROSES PEMBUATAN LOGAM DALAM MANUFAKTUR Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Bahan Teknik
Disusun Oleh : Shony Angga
5201408051
Dian Nurhadi
5201414001
Setyoko Ari Wibowo
5201414002
Muh. Abdul Aziz
5201414003
Bagus Aji Saputra
5201414004
Hanif Mudzakir
5201414005
Aries Dwi Prasetyo
5201414006
Pendidkan Teknik Mesin Rombel 1
TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNVERSITAS NEGERI SEMARANG 2014
i
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah Nya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan menyelesaikan makalah mata kuliah Bahan Teknik dengan judul “PROSES PEMBUATAN LOGAM DALAM MANUFAKTUR ” MANUFAKTUR ”. Kemudian shalawat beserta salam kita sampaikan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup yakni al-qur’an al- qur’an dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia.
Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Bahan Teknik di program studi teknik mesin Fakultas Teknik pada Universitas Negeri Semarang. Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Agus Nugroho S.Pd selaku dosen pengampu mata kuliah Bahan Teknik dan kepada segenap pihak yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penulisan makalah ini.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa banyak terdapat kekurangankekurangan dalam penulisan makalah ini, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif dari para pembaca demi kesempurnaan makalah ini.
Semarang, November 2014
Penyusun
ii
DAFTAR ISI
Hal. Halaman Judul ....................................................................................................... i Kata Pengantar ..................................................................................................... ii Daftar Isi .............................................................................................................. iii Daftar Gambar ..................................................................................................... iv Daftar Tabel ......................................................................................................... v Bab I Pendahuluan ............................................................................................... 1 A. Latar Belakang .......................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah ..................................................................................... 1 C. Tujuan Penulisan ...................................................................................... 1 D. Manfaat Penulisan .................................................................................... 2 E. Metodologi Penulisan ............................................................................... 2 Bab II Tinjauan Pustaka ....................................................................................... 3 Bab III Pembahasan ............................................................................................. 4 A. Definisi Logam ......................................................................................... 4 1. Pengertian Logam (ferro) .................................................................. 4 2. Pengertian Non Logam (Non Ferro) ................................................. 7 B. Definisi Manufaktur ……………………………………………………... 8 C. Proses Pembentukan Logam dalam manufaktur ........................................ 9 1. Proses pengecoran Proses pengecoran (casting) ............................. 9 2. Proses pemesinan (machining) ...................................................... 14 3. Proses pembentukan logam (metal forming) ................................. 14 4. Proses pengelasan (welding) ......................................................... 22 5. Proses perlakuan panas (heat treatment) ....................................... 24 6. Surface treatment ........................................................................... 25 7. Metalurgi Serbuk (Powder Metallurgy) ........................................... 26 Bab IV Kesimpulan dan Saran ........................................................................... 27 A. Kesimpulan ............................................................................................ 27 B. Saran ....................................................................................................... 27 Daftar Pustaka
iii
DAFTAR GAMBAR
Hal. Gambar 1. Logam cair sedang dituangkan ke dalam cetakan ............................ 10 Gambar 2. Pengecoran logam pada cetakan pasir .............................................. 10 Gambar 3. Salah satu produk Die Casting ......................................................... 13 Gambar 4. Turbin air produk hasil pengecoran logam ....................................... 13 Gambar 5. Hammer Forging .............................................................................. 16 Gambar 6. Drop Forging .................................................................................... 16 Gambar 7. Perbandingan Drop Forging dengan Impact Forging ....................... 17 Gambar 8. Roll Forging ..................................................................................... 18 Gambar 9. Macam Proses Ekstrusi .................................................................... 19 Gambar 10. Pengaruh jenis proses ekstrusi terhadap gaya ekstrusi ................... 20 Gambar 11. Proses drawing ............................................................................... 21 Gambar 12. Bagian Utama Die Drawing ........................................................... 22 Gambar 13. Butt Welding Pipe .......................................................................... 23 Gambar 14. Lap Welding Pipe ........................................................................... 24
iv
DAFTAR TABEL
Hal. Tabel 1. jenis dan klasifikasi logam ...................................................................... 5 Tabel 2. sifat-sifat baja dapat dipengaruhi oleh campuran logam yang lain ......... 6 Tabel 3. perubahan struktur logam........................................................................ 7
v
BAB I PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG Logam adalah bahan/material teknik yang sangat banyak di gunakan dalam berbagai bidang. Dalam dunia keteknikan, logam merupakan material yang paling mendominasi dari bahan-bahan teknik lainnya sebagai bahan yang paling utama dalam pembuatan mesin. Di dunia pendidikan kita harus mengerti unsur-unsur yang terkandung di dalam logam tersebut. Besi dan baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam teknik; dan meliputi 95% dari seluruh produksi logam dunia. untuk penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam. diperkirakan bahwa besi telah dikenal manusia disekitar tahun 1200 SM. Seiring berjalanya waktu, logam menjadi hal yang biasa dan menjadi lebihkompleks. Kebutuhan untuk mengolah logam menjadi sesuatu yang penting.Keahlian mengekstrak bibit logam dari bumi semakin berkembang dan para pengrajin logam menjadi terkenal. Pandai besi menjadi orang yang penting dalamkomunitas. Untuk dapat mencapai produksi ekonomis yang sesuai dengan pemilihan proses tadi diperlukan pengetahuan yang luas serta pengalaman yang cukup didalam produksi, dan dengan pendalaman dalam ilmu-ilmu yang berdekatan
seperti
ilmu
logam
dan
pengetahuan
material,
manajemen,
perencanaan dan pengontrolan produksi, kontrol kwalitas dan lain-lain.
B. RUMUSAN MASALAH a. Apa definisi logam dan non logam? b. Bagaimanakah proses pembentukan logam dalam manufakturing?
C. TUJUAN PENULISAN a. Untuk mengetahui apa yang dimaksud logam. b. Untuk mengetahui proses pembentukan logam.
1
D. MANFAAT PENULISAN Manfaat dari penulisan makalah ini adalah : a. Sebagai bahan pembelajaran b. Sebagai referensi dalam penulisan karya tulis lainnya c. Sebagai buku bacaan untuk menambah wawasan
E.
METODOLOGI PENULISAN Metodologi penulisan dari makalah ini adalah : a. Buku pengetahuan Material Science and Engineering - an Introduction Handbook , dimana penulis berusaha memperoleh kerangka isi dengan buku yang relevan. b. Dari berbagai sumber di internet, dimana penulis menambah pembahasan isi dengan mater-materi yang telah ada dalam buku acuan yang sudah ada.
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Manufaktur adalah suatu cabang industri yang mengaplikasikan mesin, peralatan dan tenaga kerja dan suatu medium proses untuk mengubah bahan mentah menjadi barang jadi untuk dijual. Manufaktur ada dalam segala bidang sistim ekonomi. Dalam ekonomi pasar bebas, manufakturing biasanya selalu berarti produksi secara masal untuk dijual ke pelanggan untuk mendapatkan keuntungan. Sektor manufaktur sangat erat terkait dengan rekayasa atau teknik. (Wikepedia, 2014).
Ariful
Ulfie
(2009),
mengemukakan
tentang
proses-proses
dasar
pembentukan logam yaitu tentang pengecoran logam, pembentukan logam dengan berbagai jenis. Penelitian ini menjelaskan masing-masing tahapan dalam tujuan utama
memberikan
penetahuan
tentang
pembentukan logam dalam manufaktur.
3
bagaiamana
proses-proses
dasar
BAB III PEMBAHASAN
A. Definisi Logam dan Non Logam 1. Pengertian Logam (Ferro) Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang mempunyai 2 sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur dengan bermacam logam lainnya. Logam adalah elemen kerak bumi (mineral) yang terbentuk secara alami. Jumlah logam diperkirakan 4% dari kerak bumi. Logam dalam bidang keteknisian adalah besi. Biasanya dipakai untuk konstruksi bangunan-bangunan, pipa-pipa, alat-alat pabrik dan sebagainya. Contoh dari logam yang sudah memiliki sifat-sifat penggunaan teknis tertentu dan dapat diperoleh dalam jumlah yang cukup adalah besi, tembaga, seng, timah, timbel nikel, aluminium, magnesium. Kemudian tampil logam-logam lain bagi penggunaan khusus dan paduan, seperti emas, perak, platina, iridium, wolfram, tantal, molybdenum, titanium, vokalt, anti monium (metaloid), khrom, vanadium, beryllium, dan lain-lain. Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat, yaitu : 1. Dapat ditempa dan diubah bentuk 2. Penghantar panas dan listrik 3. Keras (tahan terhadap goresan, potongan atau keausan), kenyal (tahan patah bila dibentang), kuat (tahan terhadap benturan, pukulan martil), dan liat (dapat ditarik). Yang dimaksud besi dalam bidang keteknisan adalah besi teknis, bukan besi murni, karena besi murni (Fe) tidak memenuhi pernyataan teknik, persyaratan teknik adalah kekuatan bahan, keuletan, dan ketertahanan terhadap pengaruh luar (korosi, aus, bahan kimia, suhu tinggi dan sebagainya). Besi teknis selalu tercampur dengan unsure-unsur lain misalnya karbon (C), silicon (Si), mangan (Mn), Fosfor (P), dan belerang (S). Unsur-unsur
4
tersebut harus dalam kadar tertentu, sesuai dengan sifat-sifat yang dikehendaki, secara garis besar besi teknik terbagi menjadi : a. Besi kasar : kadar karbon lebih besar dari 3,5%, tidak dapat ditempa. b. Besi : kadar karbon lebih besar dari 2,5%, tidak dapat ditempa. c. Baja : kadar karbon kurang dari 1,7%, dapat ditempa. Tabel 1. jenis dan klasifikasi logam
No
Klarifiskasi
Jenis
bentuk
Pemakaian contoh dalam bangunan
1
Logam mulia
Emas, perak dsb.
Batangan
Aksesoris, interior.
2
Logam setengah mulia
Air raksa
cair
Patri
3
Logam biasa berat >30 kg/dm3
Nikel, kobalt
Butiran, batangan
Campuran baja, konstruksi luar beton
4
Logam biasa ringan <30 kg/dm3
Besi tuang Plumbum(timah hitam)
Plat blok
Pengunci, pengantung landasan isolasi
5
Logam campuran
Baja
Plat, profil, batangan, tempa, gelombang plat, blok
Hubungan dak standar dengan atap, kuda-kuda bangunan, jembatan, neraca, tulangan beton, dinding, lantai Penggantung, kunci, kran.
Kuningan
5
Tabel 2. sifat-sifat baja dapat dipengaruhi oleh campuran logam yang lain. Campuran logam
Pengaruh terhadap sifat-sifat baja Menambah
Mengurangi
Karbon (C)
Kekokohan, kekerasan, sifat pengerasan
Titik lebur, keuletan, regangan sifat mengelas dan menempa
Silisium (Si)
Menambah elastisitas, kekokohan, kekerasan dan daya tahan karat
Sifat mengelas
Fosfor (P)
Leburan encer
Rengangan dan daya kekuatan pukul
Sulfur (S)
Lebaran kental, serpihan mudah patah
Daya kekuatan pukul
Mangan (Mn)
Kekerasan, kekokohan, daya kekuatan pukul dan daya keausan
Sifat membuat serpih
Nikel (Ni)
Keuletan regangan, kekokohan, daya tahan karat, tahan listrik dan suhu tinggi
Pegangan oleh suhu tinggi
Khrom (Cr)
Kekerasan, kekokohan, daya tahan karat, suhu tinggi dan ketajaman
Regangan
Varadium (V)
Daya tahan lama, kekerasan dan keuletan
Daya tahan suhu tinggi
Molibdenium (Mo)
Kekerasan daya tahan lama
Regangan dan sifat menempa
Kobalt (Co)
Kekerasan, ketajaman
Keuletan mengurangi daya tahan suhu tinggi
Wolfram (W)
Kekerasan, kekokohan, daya tahan karat, suhu tinggi dan ketajaman
Regangan
6
Tabel 3. perubahan struktur logam Sistem pengubahan
Cara
Hasil
Pemanasan
Logam dipanaskan, kemudian dibiarkan dingin dengan sendirinya
Struktur logam berbentuk baru dan logam jadi lebih lemah
Pendinginan kejut
Logam di panaskan, kemudian didinginkan cepat dalamn air atau oli
Menambah kekokohan
Pengerasan
Logam dipanaskan, kemudian didingikan sedenikian rupa sehingga pengerasan merata
Menambah kekerasan dan ketajaman
Tempering
Logam yang telah diperkeras dipanaskan pada suhu 180o-300oC
Menambah elastisitas
Tempering kejut
Logam yang telah diperkeras dipanaskan pada suhu450o-700oC
Mempertinggi batas regang
Pelapisan nitrogen
Pengerasan dilakukan dalam oven dengan semprotan nitrogen
Memperkeras permukaan logam dan daya tahan karat
Pelapisan karbon
Pengerasan dilakukan dalam oven dengan pelapisan karbon sehingga mempengaruhi permukaan logam
Memperkeras tepi dan inti logam tetap lunak
2. Pengertian Non Logam (Non Ferro) Logam Non-Ferro (Non-Ferrous Metal) ialah jenis logam yang secara kimiawi tidak memiliki unsur besi atau Ferro (Fe), oleh karena itu logam jenis ini disebut sebagai logam bukan Besi (non Ferro). Beberapa
7
dari jenis logam ini telah disebutkan dimana termasuk logam yang banyak dan umum digunakan baik secara murni maupun sebagai unsur paduan. Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi terutama dalam pengolahan bahan logam, menjadikan semua jenis logam digunakan secara luas dengan berbagai alasan, mutu produk yang semakin ditingkatkan, kebutuhan berbagai peralatan pendukung teknologi serta keterbatasan dari ketersediaan bahan-bahan yang secara umum digunakan dan lain-lain. Logam non Ferro ini terdapat dalam berbagai jenis dan masingmasing memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda secara spesifik antara logam yang satu dengan logam yang lainnya. Keberagaman sifat dan karakteristik dari logam Non Ferro ini memungkinkan pemakaian secara luas baik digunakan secara murni atau pun dipadukan antara logam non ferro bahkan dengan logam Ferro untuk mendapatkan suatu sifat yang baru yang berbeda dari sifat asalnya. Pengertian dari bahan bukan logam atau non logam adalah unsure kimia yang mempunyai sifat-sifat, yaitu : 1.
Elastis (karet), cair (bahan pelumas, dan tidak dapat menghantarkan arus listrik (bahan isolasi).
2.
Peka terhadap api (bahan baker, tidak dapat terbakar (Asbes) dan mudah pecah (keramik).
B. DEFINISI MANUFAKTUR Manufaktur adalah suatu cabang industri yang mengaplikasikan mesin, peralatan dan tenaga kerja dan suatu medium proses untuk mengubah bahan mentah menjadi barang jadi untuk dijual. Istilah ini bisa digunakan untuk aktivitas manusia, dari kerajinan tangan sampai ke produksi dengan teknologi tinggi, namun demikian istilah ini lebih sering digunakan untuk dunia industri, dimana bahan baku diubah menjadi barang jadi dalam skala yang besar.
8
Manufaktur ada dalam segala bidang sistim ekonomi. Dalam ekonomi pasar bebas, manufakturing biasanya selalu berarti produksi secara masal untuk dijual ke pelanggan untuk mendapatkan keuntungan. Beberapa industri seperti semikonduktor dan baja lebih sering menggunakan istilah fabrikasi dibandingkan manufaktur. Sektor manufaktur sangat erat terkait dengan rekayasa atau teknik. Manufaktur adalah proses keindustrian untuk membuat suatu barang dari suatu bahan baku melalui proses teknologi. Arti manufaktur sendiri asalnya adalah membuat barang dengan tangan (manual). Jadi manufaktur itu bukanlah sek edar “ilmu“, tapi sekaligus menyangkut “laku“ (practice). Manufaktur tidak dapat hanya dengan berandai-andai. Hanya praktek kuncinya, yang sekaligus didasari kaidah-kaidah ilmu pengetahuan. Praktek berarti teknologi, dan itulah yang harus kita cari, kuasai dan kembangkan. Kegiatan itu harus kita lakukan terus menerus tanpa jemu, sehingga terjadi akumulasi ketrampilan – pengalaman – dan pengetahuan untuk menghadapi perubahan tuntutan.
C. PROSES PEMBENTUKAN LOGAM DALAM MANUFAKTUR 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.
9
Gambar 1. Logam cair sedang dituangkan ke dalam cetakan [Ulfi, 2009]
Macam-macam proses pengecoran (casting) : a. Pengecoran dengan pasir (Sand Casting) Pengecoran dengan pasir membututhkan waktu yang lama beberapa hari dalam proses produksinya dengan hasil rata-rata (1-20 lembar/jam proses pencetakan) dan proses pengecoran dengan bahan pasir ini akanmembutuhkan waktu yang lebih lama terutama untuk produksi dalam skala yang besar. Pasir hijau/green sand (basah) hampir tidak memiliki batas ukuran beratnya,akan tetapi pasir kering memiliki batas ukuran berat tertentu, yaitu antara 2.300-2.700kg. Batas minimumnya adalah antara 0,05-1kg. Pasir ini disatukan dengan menggunakantanah liat (sama dengan proses pada pa sir hijau) atau dengan menggunakan bahan perekat kimia/minyak polimer. Pasir hampir pada setiap prosesnya dapat diulang beberapa kalid an membut uhka n ba han inpu t t amba han yangsangat sedikit.
Gambar 2. Pengecoran logam pada cetakan pasir [Ulfi, 2009]
10
Pada dasarnya, pengecorandengan pasir inidigunakanuntuk mengolah logam bertemperatur rendah,seperti besi, tembaga, aluminium, magnesium, d a n n i k e l . P e n g e c o r a n dengan pasir ini juga dapatdigunakan pada logam bertemperatur tinggi, namun untuk bahan logam selain itu tidak akan bisadiproses. Pengecoran ini adalah teknik tertua dan paling dipahami hingga sekarang. Bentuk- bentuk ini harus mampu memuaskan standar te rt en tu
se ba b bentuk-
bentuk
tersebut
merupakan
inti
dari
proses pergecoran dengan pasir .
b. Die Casting Die casting adalah proses pencetakan logam dengan menggunakan penekanan yang sangat tinggi pada suhu rendah. Cetakan te rsebutdisebut Die. Rentang kompleksitas Die untuk memproduksi bagian-bagian logam non belerang (yang tidak perlu sekuat, sekeras, atausetahan panas seperti baja) dari keran cucian sampai cetakan mesin (termasuk hardware, bagian-bagian komponen mesin, mobil mainan, dsb). Logam tersebut biasanya tidak murni melainkan logam logam yang memilikikarakter fisik yang lebih baik. Akhir akhir ini suku cadang yang terbuat dari plastik mulaimen ggan ti ka n produk die
casting
banyak
dipilih
karena
harganya
lebih
murah
(d an bobotnya lebih ringan yang sangat penting khususnya untuk suku cadang otomotif berkaitan dengan standar penghematan bahan bakar). Suku cadang dari plastik lebih praktis (terutama sekarang penggunan pemotongan dengan bahan plastik semakinmemungkinkan) jika mengesampingkan kekuatannya, dan dapat di desain ulang untuk mendapatkan kekuatan yang dibutuhkan.Terdapat empat langkah utama dalam proses die casting. Pertama-tamacetakan disemprot dengan pelicin dan ditutup. Pelicin tersebut membantu mengontroltemperatur die dan membantu saat pelepasan dari pengecoran. Logam yang telahdicetak kemudian disuntikkan pada die di bawah tekanan tinggi. Takanan tinggimembuat pengecoran setepat dan sehalus adonan. Normalnya sekitar 100 Mpa (1000 bar).Setelah rongganya terisi,
11
temperatur dijaga sampai pengecoran menjadi solid (dalam proses ini biasanya
waktu
diperpendek
menggunakan
air
pendingin
pada
cetakan).Terakhir die dibuka dan pengecoran mulai dilakukan. Yang tak kalah penting dari injeksi bertekanan tinggi adalah injeksi berkecepatan tinggi, yang diperlukan agar seluruh rongga terisi, sebelum ada bagian dari pengecoran yang mengeras. Dengan begitu di sko nt inu ita s
(
ya ng
merus ak ha sil akhi r dan bahka n mel emah kan ku alit as pengecoran) dapat dihindari, meskipun desainnnya sanat sulit untuk mampumengisi bagian yang sangat tebal.Sebelum siklusnya dimulai, die harus diinstal p a d a
mesin
die
pengecoran,dan
d i a t u r pada
suhuyang
tepat.Pengesetan membutuhkan waktu 1-2 jam, dan barulah kemudian siklus dapat berjalan selama sekitar beberapa detk sampai beberapa menit, tergantungukuran pengecoran. Batas masamaksimaluntuk magnesium, seng, dan aluminium adalah sekitar 4,5 kg, 18 kg, dan 45 kg.Sebuah die set dapat bertahan sampai 500.000 shot selama masa pakainya, yang sangatdipengaruhi oleh
suhu
pelelehan
dari
logam
yang
digunakan.
Aluminium
biasanyame mpe rpen de k us ia di e kare na tingg inya temp er atur da ri logam
cair
yangmengakibatkan
kikisan
cetakan
baja
p a d a rongga. Cetakan untuk die casting seng bertahansangat lama karena rendahnya temperatur se ng . S ed an g un tu k t em ba ga , c et ak an
memiliki usia
pa lin g pe nd ek di ba nd ing ya ng lai nnya . Ha l ini terj ad i ka rena tembagaadalah logam terpanas. Seringkali dilakukan operasi sekunder untuk memisahkan
pengecoran
dari
sisa-sisanya,
yang
dilakukan
dengan
menggunakan trim die dengan power press atauhidrolik press. Metode yang lama adalah memisahkan dengan menggunakantangan atau gergaji. Dalam hal ini dibutuhkan pengikiran untuk menghaluskan bekas gergajian saat logam dimasukkan atau dikeluarkan dari rongga.
12
Gambar 3. Salah satu produk Die Casting [Ulfi, 2009]
c. Pengecoran Sentrifugal (Centrifugal Casting) Pengecoran sentrifugal berbeda dengan penuangan gravitasi- bebas dan tekanan-bebaskarena pengecoran sentrifugal membentuk dayanya sendiri menggunakan cetakan pasir yang diputar dengan kecepatan konstan. Pengecoran sentrifugal roda keretaapi merupakan aplikasiawal dari metode yangdikembangkan oleh perusahaan industriJerman Krupp dankemam puan inimenjadikan perkembangan perusahaan menjadi sangatcepat.
Gambar 4. Turbin air produk hasil pengecoran logam [Ulfi, 2009]
d. Pengecoran Cetakan Ekspandable (ExpandableMold Casting) Expandable mold casting adalah sebuah klasifikasi generik yang melibatkan pasir, plastic, tempurung, gips, dan investment molding (teknik lost-wax). Metodeini melibatkan penggunaan cetakan sementara dan rcetakan sekali pakai.
13
e. Pengecoran dengan Gips Gips yang tahan lama lebih sering digunakan sebagai bahan da sa r da lam produksi pahatan perunggu atau sebagai pisau pahat pada proses pemahatan batu.De ng an pen ce taka n gips , ha sil nya ak an lebi h tahan lama (jika disimpan di tempattertutup) dibanding dengan tanah liat asli yang harus disimpan di tempat yang basahagar tidak pecah. Dalam proses pengecoran ini, gips yang sederhana dan tebal dicetak,diperkuat dengan menggunakan serat, kain goni, semua itu dibalut dengan tanahliat asli. Pada proses pembuatannya, gips ini dipindah dari tanah liat yanglembab, proses ini akan secara tidak sengaja merusak keutuhan tanah liattersebut. Akan tetapi ini bukanlah masalah yang serius karena tanah liat tersebuttelah berada di dalam cetakan. Cetakan kemudian dapat digunakan lagi di lainwaktu untuk melapisi gips aslinya sehingga tampak benar-benar seperti
tanah
liatasli.
Permukaan
gips
ini
selanjutnya
dapat
dip er bar ui, dil uki s, dan dih al usk an aga r menyerupai pencetak dari perunggu
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. Proses pemotongan konvensional dengan mesin perkakas meliputi proses bubut (turning), proses frais (milling), dan sekrap (shaping). Proses pemotongan non konvensional contohnya dengan mesin EDM (Electrical Discharge Machining) dan wire cutting.
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. Pada Metal Forming sendiri dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu :
14
a. Hot working Hot working
adalah pembentukan logam dengan diatas suhu
rekristalisasinya yaitu 0,6 kali titik cair material itu sendiri. Keunggulan dari hot working adalah deformasi dapat dipakai mengubah secara drastic bentuk logam tanpa takut akan retak atau diperlukan gaya yang sangat besar.Mengurangi atau menghilangkan ketidakhomogenan kimiawi. Pori-pori dapat dilas atau direduksi ukurannya selama deformasi Sedangkan kelemahannya adalah suhu tinggi dari hot working meningkatkan reaksi logam dengan sekitarnya.Toleransi yang miskin karena pemendekan termal dan kemungkinan pendinginan yang tidak uniform.
b. Cold working Cold working adalah proses pembentukan logam dimana temperaturnya dibawah suhu rekristalisasinya.yaitu 0,3 kali titik cair logam tersebut. Keunggulannya adalah tidak di perlukan panas, Permukaan akhir lebih halus. Kontrol dimensi lebih bagus,tidak memerlukan permesinan lanjutan.Sedangkan kelemahannya adalah Memerlukan gaya yang besar. Diperlukan perangkat yang lebih berat dan kuat. Permukaan logam harus bersih bebas sisik. Macam-macam metal forming : a. Forging Forging adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan memberikan gaya tekan pada logam yang akan di bentuk. 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 : 1. Drawnout 2. Upset 3. squeezed
15
Proses forging dapat dikelompokkan : 1. 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.
Gambar 5. Hammer Forging [Ulfi, 2009]
2. Drop Forging 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.
Gambar 6. Drop Forging [Ulfi, 2009]
16
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.
Gambar 7. Perbandingan Drop Forging dengan Impact Forging [Ulfi, 2009]
3. 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 digunakanpressforging. 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.
4. Upset Forging Proses forging yang dikhususkan untuk pembesaran diameter pada ujung batang logam ditekan dalam arah memanjang. Pada dasarnya benda 17
kerja yang diupset berupa bar bulat, wire ataupun benda kerja berbentuk silindris. Ada 3 hal yang di perhatikan saat melakukan upset forging : 1. Panjang benda yang diupset tidak lebih dari 3 kali diameer 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
5. Swaging Swaging adalah proses pengurangan diameter benda kerja yang berbentuk bulat baik solid meupun berongga dengan cara penempaan berulang kali.
b.
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.
Gambar 8. Roll Forging [Ulfi, 2009
18
c. Extrusion Proses ekstrusi adalah proses dimana logam dibentuk dengan cara menekannya melalui rongga cetakan. Tekanan yang digunakan sangat besar. Proses ini dapat digunakan untuk membuat batang silinder, tabung atau profil-profil tertentu. Pada ekstrusi langsung, logam dan penekan bergerak sepanjang kontainer, sedangkan pada ekstrusi tidak langsung kontainer dan logam yang diekstrusi bergerak bersama, sehingga tidak ada gerakan relatif antara logam dengan dinding kontainer. Dengan demikian, gesekan antara kontaoner dengan logam dapat dihilangkan. Ada dua jenis proses ekstrusi, yaitu ekstrusi langsung (direct extrusion) dan ekstrusi tidak langsung (indirect extrusion, back extrusion). Secara skema dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 9. Macam Proses Ekstrusi [Ulfi, 2009]
a. Ekstrusi langsung, b. Ekstrusi tidak langsung.
19
Gambar 10. Pengaruh jenis proses ekstrusi terhadap gaya ekstrusi [Ulfi, 2009]
(a. langsung, b. tidak langsung)
Tekanan ekstrusi adalah gaya ekstrusi dibagi dengan luas penampang logam yang diekstrusi. Kenaikan tekanan ekstrusi dengan cepat pada awal proses disebabkan oleh adanya gesekan antara logam dengan kontainer. Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa pengaruh gesekan lebih besar pada ekstrusi langsung disbanding dengan ekstrusi tidak langsung. Dalam proses ekstrusi langsung aliran logam melalui cetakan terjadi sesaat setelah tekanan maksimum dicapai. Kemudian tekanan ekstrusi berkurang karena logam menjadi semakin pendek dan permukaan gesek semakin berkurang. Pada proses ekstrusi tidak langsung, aliran logam melalui cetakan terjadi sesaat setelah tekanan maksimum dicapai, tetapi karena pengaruh gesekan sangat kecil, maka tekanan ekstrusi tidak berubah banyak selama proses berlangsung. Mendekati akhir proses, tekanan ekstrusi naik dengan cepat sekali, karena itu ekstrusi harus dihentikan dengan meninggalkan sebagian kecil dari benda kerja yang belum diproses.
20
Rasio ekstrusi adalah perbandingan antara luas permukaan logam sebelum dan sesudah diekstrusi. Harga rasio ekstrusi dapat bervariasi dan bergantung pada jenis material yang digunakan.
d. Drawing Deep Drawing atau biasa disebut drawing adalah salah satu jenis proses pembentukan logam, dimana bentuk pada umumnya berupa silinder dan selalu mempunyai kedalaman tertentu. Proses drawing dilakukan dengan menekan material benda kerja yang berupa lembaran logam yang disebut dengan blank sehingga terjadi peregangan mengikuti bentuk dies, bentuk akhir ditentukan oleh punch sebagai penekan dan die sebagai penahan benda kerja saat di tekan oleh punch. pengertian dari sheet metal adalah lembaran logam dengan ketebalan maksimal 6 mm, lembaran logam (sheet metal) di pasaran dijual dalam bentuk lembaran dan gulungan. Pada umumnya berbebagai jenis material logam dalam bentuk lembaran dapat digunakan untuk proses drawing seperti stainless stell, alumunium, tembaga, perak, emas, baja maupun titanium.Gambaran lengkap proses drawing dapat dilihat pada gambar 11.
Gambar 11. Proses drawing [Eugene , 1967]
Dalam satu unit die set terdapat komponen utama yaitu : 1. blankholder 2. punch 3. die 21
Sedangkan
komponen
lainya
merupakan
komponen
tambahan
tergantung dari jenis die yang dipakai. Bentuk dan posisi dari komponen utama dapat dilihat pada gambar 12.
Gambar 12. Bagian Utama Die Drawing [Eugene , 1967]
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. 1. 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 menjadi : 1. Butt Welded Pipe Prinsip : mula-mula skelp dalam bentuk gulungan (koil) ditempatkan pada welding bell, kemudian dilewatkan pada furnace
22
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″.
Gambar 13. Butt Welding Pipe [Ulfi, 2009]
2. 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.
23
Gambar 14. Lap Welding Pipe [Ulfi, 2009]
5. Proses perlakuan panas (heat treatment). Heat treatment adalah proses untuk meningkatkan kekuatan material dengan cara perlakuan panas. Proses pelakuan terdiri dari proses pemanasan dan proses pendingin pada logam dan paduannya dengan cara tertentuyang bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diinginkan. Proses initelah digunakan secara luas dan tidak hanya dilakukan pada logam ferro sajamelainkan telah banyak digunakan pada logam non-ferro beserta paduannya. Namun dikarenakan bahasan dari penulisan ini menggunakan material baja jadi proses perlakuan panasnya dibatasi hanya pada material baja. Secara umum unsur-unsur paduan ditambahkan dalam baja dengan kadar tertentu bertujuan untuk: a. Meningkatkan kekerasan b. Menaikkan keuletan c. Meningkatkan ketahanan aus d. Meningkatkan ketangguhan e. Memperbaiki ketahanan korosi f. Memperbaiki mampu pemesinan Secara umum proses perlakuan panas diklasifikasikan menjadi: a. Annealing Annealing adalah proses pemanasan baja yang diikuti dengan pendinginanlambat didalam tungku. Tujuan utama dari proses ini adalah untuk mengurangikekerasan dari baja dan membuat struktur yang mudah dilakukan proses pemesinan.
24
b. Normalizing Normalizing merupakan proses perlakuan panas yang dilkukan dengancara memanaskan baja sampai temperatur austenisasi (Tγ) kemudian didinginkandengan media udara dimana akan didapatkan fasa berupa pearlite. Baja carbontinggi seperti die steel dan HSS (High Speed Steel) tidak pernah dilakukan prosesini karena baja-baja ini dikeraskan menjadi struktur martensite dengan cara pendinginan di udara. c. Hardening Proses hardening biasa dilakukan pada semua perkakas dan bagian pentingdari mesin yang berkaitan dengan hal yang berat. Tujuan mengeraskan perkakasadalah untuk mendapatkan nilai kekerasannya, sedangkan tujuan mengeraskan bagian mesin adalah untuk meningkatkan kekuatan tarik serta kekuatan luluhnya. Namun biasanya bila kekerasan tinggi maka kekuatan tariknya dan kekuatanluluhnya rendah, oleh karena itu proses hardening yang dilakukan adalah dengancara melakukan proses tempering setelah dilakukan pendinginan cepat. d. Case hardening Case hardening merupakan salah satu cara untuk merubah komposisi kimidari material. Perubahan komposisi kimia tersebut dapat terjadi pada saat materialdalam kondisi padat dan dapat terjadi hanya pada bagian permukaan permukaansaja. Tujuan dari case hardening adalah untuk meningkatkan ketahanan aus suatumaterial, meningkatkan ketahanan korosi serta untuk meningkatkan scallingresistant.
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.
25
7. Metalurgi Serbuk (Powder Metallurgy) Metalurgi serbuk merupakan proses pembentukan benda kerja komersial dari logam dimana logam dihancurkan dahulu berupa tepung, kemudian tepung tersebut ditekan di dalam cetakan (mold) dan dipanaskan di bawah temperatur leleh serbuk sehingga terbentuk benda kerja. Sehingga partikel-partikel logam memadu karena mekanisme transportasi massa akibat difusi atom antar permukaan partikel. Metode metalurgi serbuk
memberikan
kontrol
yang
teliti
terhadap
komposisi
dan
penggunaan campuran yang tidak dapat difabrikasi dengan proses lain. Sebagai ukuran ditentukan oleh cetakan dan penyelesaian akhir (finishing touch). Langkah-langkah dasar pada powder metallurgy: 1. Pembuatan Serbuk.
4.Sintering.
2. Mixing.
5. Finishing.
3. Compaction.
26
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN Dalam pembuatan makalah ini, penulis menyimpulkan bahwa secara umum dalam dunia pendidikan terutama bagi mereka yang mengambil jurusan teknik mesin. Dalam pemaparannya, ilmu logam sangat penting untuk mengetahui kandungan-kandungan dan unsur-unsur yang terdapat dalam suatu besi (Ferro) dan bukan besi (non Ferro). Dan juga untuk mengetahui sifat-sifat dan kegunaannya. Adapun proses pembeuntukan logam terdapat beberapa cara yaitu: 1. Proses pengecoran Proses pengecoran (casting). 2. Proses pemesinan (machining). 3. Proses pembentukan logam (metal forming). 4. Proses pengelasan (welding). 5. Proses perlakuan panas (heat treatment). 6. Surface treatment. f. Metalurgi Serbuk (Powder Metallurgy)
B. SARAN Melalui makalah ini penyusun memberikan saran kepada pembaca makalah ini yaitu sebagai berikut : 1. Bahan untuk memperluas pengetahuan mengenai proses pembuatan logam. 2. Penulisan makalah ini masih perlu dilakukan perbaikan secara akurat agar hasilnya lebih sempurna, maka kami meminta saran dan kritik yang sifatn ya membangun guna lebih sempurnanya makalah ini.
27
