Dokumen tersebut membahas tentang proses pembentukan logam (metal forming) yang merupakan proses mengubah bentuk logam dengan gaya tertentu tanpa menyisakan serpihan. Terdapat dua jenis pembentukan yaitu hot working dan cold working yang membedakan suhu prosesnya. Dokumen juga menjelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi proses pembentukan serta fenomena gesekan, springback, dan pengaruh proses terhadap sifat logam

1. PEMBENTUKAN LOGAM
(METAL FORMING)

2. Definisi
 Proses pembentukan (forming) adalah
proses mengubah bentuk logam
dengan suatu gaya pada arah tertentu
tanpa menyisakan serpih
 Proses pembentukan tergantung pada
sifat plasticity (plastisitas), yakni
kemampuan mengalir sebagai padatan
tanpa merusak sifat-sifatnya.

3. Kelebihannya &
Kekurangannya
Kelebihannya:
 karena padatan, maka tidak perlu perangkat
pembawa cairan
 tidak ada kompleksitas pemadatan.
 Dibanding dengan proses pemesinan, proses
pembentukan menghasilkan sekrap yang lebih
sedikit.
Kekurangannya:
 gaya yang diperlukan tinggi,
 mesin dan perkakas mahal,
 sebagai konsekuensi dari kedua hal tersebut maka
harus dalam produksi besar

4. klasifikasi forming menurut
keadaan tegangan yang bekerja

5. Variabel Proses Pembentukan
 Variabel Bebas: di mana insinyur
dapat mengontrol langsung dan
variable-veraiabel tersebut biasnaya
dipilih atau ditentukan ketika proses
set-up
 Variabel Tak Bebas adalah
konsekuensi dari pilihan variable
bebas

6. Variabel Bebas
1. Material permukaan: sifat kimia dan
persyaratan sifat dan karakteristik
bahan. Dasar pemilihan: kemudahan
fabrikasi, dibatasi oleh sifat produk
yang diinginkan.
2. Geometri mula dari benda kerja; dipilih
dari varitas bentuk yang ada atas
pertimbangan ekonomi
3. Geometri perkakas / cetakan; sangat
berpengaruh karena system perkakas
akan memproduksi dan mengontrol
aliran logam

7. 4. Pelumasan; 50% daya yang diberikan untuk
mengatasi gesekan
Fungsi pelumas:
melumasi, pendingin, pembatas
panas, pencegah korosi, senyawa pemusnah
Yang perlu diperhatikan: tipe pelumas, jumlah
yang harus diberikan, dan metode pemberian
5. Suhu permukaan baik untuk benda kerja dan
perkakas
6. Kecepatan operasi: mempengaruhi efektivitas
pelumas, gaya yang diperluakn untuk
operasi, waktu tersedia untuk pndah panas
7. Jumlah deformasi

8. Variabel Tak Bebas
1. Gaya/ daya yang diperlukan
2. Sifat material produk; perhatian konsumen
pada bentuk dan sifat material akhir
sehingga perencana harus oandai memilih
material awal dan memprediksi pengaruh
proses dalam mengubah sifat tersebut.
3. Exit / final temperature
4. Surface finish (permuakaan akhir) dan
kehalusan
5. Sifat aliran bahan

9. Friksi dan Lubrikasi
 Beberapa proses 50% energi input
digunakan untuk mengatasi gesekan
 Surface finish dan kepresisisan
produk dipengaruhi oleh friksi

10. Pada gear, bearing, journal dan
komponen sejenis, kondisi friksi
melibatkan:
1. Dua permukaan dengan material dan
kekuatan serupa
2. Di bawah beban elastik di mana salah
satu komponen mengalami perubahan
bentuk permanen
3. Keausan berbentuk lingkaran yang
menghasilkan kesesuaian permukaan
4. Umumnya suhu rendah sampai
sedang

11. Pada proses pembentukan
 Tool keras dan tak mampu bentuk
 Hanya sekali / satu tahap deformasi
 Benda kerja pada suhu yang naik /
tinggi

12. Gesekan
 Menurut teori friksi modern: “permukaan yang rata
tidaklah rata”, namun ada kekasaran.
 Bila dua permukaan berinteraksi, kontak
permukaan dibangkitkan untuk mengatasi beban
yang diberikan.
1. Bila beban ringan hanya 3 titik yang kontak
2. Bila beban naik luasan kontak naik
3. Bila beban tinggi seluruh permukaan kontak
4. Bila beban dinaikkan lagi maka luasan
permuakaan kontak tak akan naik lagi dan friksi
tetap

13. Slope (gradien)
P
Tekanan kontak, P
Friksi, F
F
Pengaruh tekanan kontak
terhadap gesekan

14. Telaah Suhu
Proses forming diklasifikasikan menjadi:
 Hot working; deformasi dilakukan di bawah
kondisi temperatur dan laju strain (regangan) di
mana rekristalisasi terjadi simulatan dengan
deformasi. Untuk mencapai ini, suhu deformasi
biasanya di atas 0.6 kali titik cair material pada
skala suhu absolut (Kelvin atau Rankine)
 Cold working adalah deformasi di bawah kondisi
proses recovery tidak aktif. Biasanya suhu kerja
kurang dari 0.3 kali suhu leleh benda kerja
 Warm working adalah deformasi di bawah kondisi
transisi (yakni suhu kerja antara 0.3 dan 0.6 kali
suhu leleh).

15. Hot working
 Hot working didefinisikan sebagi deformasi
plastis logam di atas suhu rekristaliasinya.
Yang perlu diingat bahwa beda material
beda suhu rekristalisasinya. Misalnya tin /
timah putih (Sn) pada suhu kamar, baja
pada suhu 2000 0F, tungsten pada suhu
sampai 4000 0F belum mencapai daerah
hot working.
 Kenaikan suhu berpengaruh terhadap
penurunan tegangan yield logam dan
meningkatkan keuletannya.

16. Keuntungan hot working:
 Pada suhu hot working, rekristalisasi mengeliminasi efek dari
strain hardening (pengerasan regang) sehingga tidak ada
keniakan signifikan dalam kekuatan yield atau kekerasan atau
penurunan keuletan.
 Kurva stress-strain sebenarnya mendatar di atas titik yield dan
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
 Struktur metalurgis dapat diubah untuk meningkatkan sifat
akhir
 Pada baja pada suhu rekristalisasi deformasi terjadi pada
struktur Krista austenit FCC yang lemah dan ulet dari pada
ferrit BCC yang kuat dan stabil pada suhu rendah.

17. Kelemahan hot woking:
 Suhu tinggi dari hot working meningkatkan
reaksi logam dengan sekitarnya
 Toleransi yang miskin karena pemendekan
termal dan kemungkinan pendinginan yang
tidak uniform
 Struktur metalurgis mungkin juga tidak
uniform Karena ukuran butir akhir
tergantung pada reduksi, suhu pada akhir
deformasi dan faktor yang lain yang
bervariasi sepanjang benda kerja

18.  Bila logam dipanaskan ulang tanpa deformasi
sebelumnya maka logam akan mengalami
pertumbuhan butir dan penurunan secara konkuren
dalam sifatnya.
 Namun bila logam telah mengalami deformasi
sebelumnya maka struktur yang terdistorsi secara
cepat diganti dengan „butir bebas rengangan‟ baru.
 Kemudian rekristalisasi diikuti dengan salah satu
dari
1. pertumbuhan butir atau
2. deformasi tambahan dan rekristalisasi
3. penurunan suhu secara tajam untuk
memberhentikan difusi dan membeku dalam

19. Sifat logam dapat ditingkatkan
dengan:
 Mengganti struktur awal dengan yang
lebih bagus, dapat dihasilkan
peningkatan kekuatan, keuletan dan
ketangguhan
 Reorientasi partikel inklusi atau
pengotor yang ada pada logam

20. Cold working
 Cold working adalah deformasi plastis logam di bawah suhu
rekristalisasi. Proses biasanya pada suhu kamar, tetapi
penaikan suhu ringan biasa digunakan untuk meningkatkan
keuletan dan mengurangi kekuatan.
Keunggulan cold working dibanding hot working
 Tidak diperlukan panas
 Permuakan akhir yang diperolehlebih bagus
 Kontrol dimensi lebih bagus sehingga sedikit/tidak
memerlukan pemesinan lanjutan
 Produk memiliki kemampuan reproduksi dan mampu tukar
yang lebih bagus
 Sifat kekuatan, kelelahan dan keausan ditingkatkan melalui
strain hardening
 Sifat terarah dapat diberikan
 Problem kontaminasi diminimisasi

21. Kelemahan cold working
 Diperlukan gaya yang lebih besar untuk memulai
dan menyelesaikan proses cold work
 Diperlukan perangkat yang lebih berat dan lebih
kuat
 Kurang keuletan
 Permukaan logam harus bersih bebas sisik
 Anneal antara mungkin diperlukan untuk
mengkompen-sasi hilang keuletan yang menyertai
strain hardening
 Pemberian sifat yang terarah mungkin merusak
 Tegangan sisa yang tak diinginkan mungkin
diproduksi

22. Sifat logam pada cold working
 Kesesuaian suatu logam untuk dicold
work ditentukan oleh sifat keuletan, di
mana sifat ini merupakan konsekuensi
langsung dari struktur metalurgis.
Kemudian proses cold work mengubah
struktur logam dan pada akhirnya
mengubah sifat keuletan produk

23. Kurva tegangan-regangan pada baja karbon
rendah (kiri) dan baja karbon tinggi (kanan)

24.  Deformasi elasis  sd X1
 Deformasi plastis  dr X1 sd X4
 X4 material putus
 Besar dari titik yield (X1) yang
menentukan gaya yang diperlukan
untuk memulai deformasi permanen,
 X1 ke X4, yang menunjukkan jumlah
deformasi plastis (atau keuletan) yang
bisa dicapai tanpa patah.

25. Kesimpulan:
1 Baja karbon rendah:
 jumlah deformasi yang bisa dilakukan lebih
banyak
 Keuletan yang lebih besar
 gaya yang lebih kecil diperlukan untuk memulai
dan melanjutkan deformasi.
2 Baja karbon tinggi:
 memiliki koefisien regangan lebih besar.
 mengalami kenaikan kekuatan yang lebih besar
untuk sejumlah cold work yang sama.
 akan lebih menarik untuk operasi pemotongan dan
 lebih mudah untuk dimesin.

26. Spring back
 Bila logam dideformasi dengan pemberian sejumlah
beban, sebagian dari deformasi adalah elastis.
 Misalnya bila logam ditarik sampai titik X1 pada
gambar di atas dan beban dilepaskan, maka logam
akan kembali ke bentuk semula karena semua
deformasi adalah elastis.
 Bila logam ditarik dengan beban X3, yang
berhubungan dengan titik b pada kurva tegangan-
regangan, regangan total terdiri dari dua
bagian, satu bagian elastis dan yang lain plastis.
Jika beban deformasi dihilangkan relaksasi
tegangan akan mengikuti garis bX2, dan regangan
akhir akan hanya X2.
 pengurangan regangan , X3 - X2, dikenal sebagai
springback.

27. springback sangat penting
 Pada proses cold working, bila mengingin-
kan ukuran tertentu, deformasi harus
dilebihkan sejumlah yang sama dengan
springback.
 Setiap material memilki modulis elastisitas
yang berlainan maka pemberian kelebihan
untuk tiap material juga berbeda.
 Spring back adalah fenomena yang bisa
diperkirakan dan pada hal yang lebih sulit
dicegah dengan prosedur desain yang lebih
layak.