Cold Heading

  • View
    67

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

metalurgi fisik

Transcript

BAB IPEMBAHASAN

1.1. Cold heading merupakan proses pembuatan kepala baut,paku,atau mur dengan cara memukul atau menekan salah satu bagian batang kawat dan bagian yang lain di pegang diam.Secara keseluruan,proses pembuatan baut dengan membersikan permukaan wire rod coil dari lapisan scale (besi oksidasi).Proses ini umumnya menggunakan larutan asam yang bertemperatur sekitar 70 sampai 80 celcius.Wire road yang sudah bersih dari scale kemudian di celupkan kedalam larutan penetral,agar permukaan tidak mengandung sisa larutan asam.Proses selanjutnya adalah penarikan atau wire drawing yang bertujuan untuk mengecilkan dan meratakan ukuran diameter kawat dan memberikan sifat mekanik yang sesuai dengan persyaratan kekuatan baut.

1.2. Proses wire drawingpenarikan kawat merupakan suatu proses pembentukan logam dengan cara menarik wire rod, kawat batangan, melalui dies atau cetakan oleh gaya tarik yang bekerja pada bagian luar dan ditarik ke arah luar dies, cetakan. Terjadinya aliran plastis pada pembentukan ini disebabkan oleh adanya gaya tekan yang timbul sebagai reaksi dari logam terhadap cetakan.

Proses Pembentukan Logam Teknologi Wire Drawing, Animasi.Tujuan utama dari penarikan kawat adalah untuk mengecilkan diameter batang kawat, wire rod. Batang Kawat berdiameter D1 direduksi dengan memberi gaya tarik melalui cetakan menjadi kawat beriameter D2. Sehingga terjadi reduksi area atau pengurangan luas penampang yang dinyatakan dengan formula berikut:r = reduksi area = 1 (D2/D1)2Wire Drawing Adalah Proses Cold Forming Disebut Cold DrawingProses penarikan kawat umumnya dilakukan pada temperatur rendah atau temperature ruang, sehingga pembentukan ini disebut sebagai cold drawing. Pada proses penarikan terjadi deformasi yang cukup besar, sehingga sering terjadi peningkatan temperatur yang relatif besar. Dengan demikian pada proses penarikan kawat digunakan pelumas yang mampu mengurangi dan tahan terhadap pengaruh panas yang timbul akibat gesekan. Selain itu pelumas juga berfungsi sebagai media pendingin. Air merupakan media pendingin yang biasa digunakan untuk mengurangi efek panas yang ditimbulkan selama proses deformasi.Skematika cetakan untuk wire drawing ditunjukan pada Gambar 2. Konstruksi tempat masuknya logam ke cetakan (die) dibuat sedemikian, sehingga kawat yang masuk cetakan akan menarik pelumas bersama dengan masuknya batang kawat. Bentuk lonceng dibuat agar dapat meningkatkan tekanan hidrostatis dan memindahkan aliran pelumas.

Gambar 2. Skematika Die Untuk Wire Drawing, Penarikan KawatSudut reduksi (reduction angle) adalah bagian dari cetakan di mana terjadi reduksi diameter. Sudut reduksi ini merupakan variabel dies yang sangat penting dalam proses wire drawing. Pada daerah bantalan (bearing) tidak terjadi reduksi diameter, namun menambah gesekan pada permukaan kawat. Fungsi utama daerah permukaan bantalan adalah untuk memastikan diameter dan roundness kawat sesuai dengan targetnya. Tirus belakang (back relief) pada dies memungkinkan kawat untuk mengembang sedikit, setelah kawat keluar dari cetakan.

Gambar 3. Dies Untuk Wire Drawing, Penarikan Dalam1.3. Batas Reduksi Pada Wire DrawingPada umumnya reduksi penampang untuk setiap tahap dies atau draft tidak lebih dari 30 35%. Untuk mendapatkan diameter akhir dengan total lebih besar dari 35 %, maka diperlukan reduksi ganda atau bertahap untuk mencapai reduksi keseluruhan. Diameter kawat berkurang setelah melalui dies tertentu, sedangkan kecepatan dan panjang kawat bertambah. Jadi kecepatan setiap blok atau capstan harus bertambah besar agar tidak terjadi slip antara kawat dan blok. Hal ini dapat dicapai bila kecepatan setiap blok atur dengan memasang motor tersendiri. Bila kecepatan kawat dan kecepatan blok tidak sesuai, maka kawat akan menggeser pada blok sewaktu berputar. Hal ini dapat menyebabkan terjadinya gesekan berlebihan yang menimbulkan panas.

Gambar 4. Skematika Mesin Wire Drawing, Penarikan Kawat

Gambar 5. Mesin Penarikan Kawat, Wire Drawing1.4. Batas Temperatur Wire DrawingPeningkatan temperatur pada operasi wire drawing merupakan hal yang umum terjadi. Meskipun penarikan batang kawat biasanya dilakukan pada kondisi dingin. Deformasi plastik dan gesekan akan menaikkan temperatur kawat hingga beberapa puluh derajat celcius. Sebagian panas akan dilepaskan pada pendingin blok dan dies. Namun, karena panas yang diserap blok dan cetakan relatif kecil, maka kenaikan temperatur menjadi relatif besar. Selama proses deformasi, temperatur kawat tidak boleh melebihi dari 160 celcius. Temperatur yang terlalu tinggi dapat merubah sifat-sifat metalurgis kawat.1.5. Daerah Deformasi Pada Proses Wire DrawingZona deformasi adalah daerah dimana gaya-gaya yang terlibat pada pembentukan akan menyebabkan logam berubah bentuk atau dimensi. Gaya pembetukannya merupakan resultan dari semua gaya yang terlibat pada daerah deformasi. Agar terjadi perubahan bentuk yang permanen, maka deformasinya harus deformasi plastik, Besar gaya yang diberikan terhadap logam harus mencapai tegangan alirnya, Gaya yang diberikan ini harus menghasilkan kondisi luluh pada logam, tetapi tidak menyebabkan logam mengalami perpatahan setempat.Skematika Zone deformasi pada proses penarikan kawat dapat dilihat pada Gambar 1. Gaya luar yang diberikan pada proses wire drawing adalah gaya tarik. Gaya yang menarik wire rod ke luar dari dies. Gaya ini akan menimbulkan gaya tekan tak langsung akibat reaksi antara wire rod dengan dies. Kombinasi gaya-gaya ini menyebabkan wire rod mengalir sepanjang daerah deformasi melalui dies berdiameter D2. Perbandingan antara diameter rata-rata, D2 dengan panjang daerah deformasi, L disebut Delta Factor.

Gambar 1. Zona Deformasi Wire DrawingDelta Factor (Faktor Delta, )Delta Factor merupakan perbandingan antara diameter rata-rata terhadap panjang daerah deformasi. Pada penarikan kawat besarnya nilai delta factor dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

= Delta Faktor D2 = diameter kawat L = Panjang kontak permukaan kawat dan dies. = setengah sudut reduksi, radian r = reduksi area (%)Sudut reduksi biasa juga disebut sebagai sudut dies. Setengah sudut reduksi () akan menentukan besarnya geometri daerah deformasi. Namun untuk deformasi yang sederhana besarnya factor delta dapat dinyatakan dengan delta factor, = D2//L.Pada penarikan kawat karbon rendah umumnya menggunakan sudut reduksi antara 16 sampai 20 derajat untuk reduksi 20%. Dengan nilai delta factor, biasanya berkisar antara 2 3. Sedangkan untuk penarikan kawat karbon tinggi biasanya menggunakan sudut reduksi 10 sampai 16 derajat dengan reduksi per pass atau dies antara16 25 %. Nilai delta factor, yang lebih tinggi akan sesuai untuk reduksi yang lebih tinggi dan sudut reduksi yang lebih rendah.Untuk menurunkan delta factor, , dapat dilakukan dengan memperkecil sudut reduksi (), memperbesar L atau dengan menaikan reduksi r yang akan menurunkan D2. Makin kecil D2/L makin besar pengaruh gesekan pada antar permukaan wire rod dan dies. Ini artinya akan menaikan temperatur deformasi.Besarnya sudut reduksi yang digunakan untuk penarikan agar pemakaian energi deformasi menjadi minimum dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

A1 = luas penampang kawat awal A2 = luas penampang kawat keluaran dari dies u = koefisien gesekanNilai optimum delta factor akan menghasilkan energi deformasi yang digunakan selama penarikan kawat menjadi minimum. Nilai optimum delta factor adalah:

Delta Factor Kurang Daripada DuaDelta factor optimum untuk proses wire drawing adalah antara 2 sampai 3. Delta Factor yang terlalu rendah, kurang dari 2 akan menyebabkan luas kontak antar muka wire rod dan dies menjadi besar, zona deformasi menjadi besar. Ini akan menimbulkan efek gesekan menjadi besar pula. Pengaruh selanjutnya akan muncul cacat permukaan seperti goresan (scratch), material pick-up. Terkadang di ikuti dengan munculnya panas yang berlebihan. Panas berlebihan ini dapat berpengaruh terhadap sifat-sifat metalurgis permukaan material.Contoh cacat yang terdapat pada permukaan kawat dapat dilihat pada Gamabr 2. Kawat ini di drawing dengan kondisi delta factor kurang dari dua.

Gambar 2. Cacat Pada Permukaan Kawat Hasil Wire Drawing.Delta Factor Lebih Daripada TigaDelta Factor yang terlalu tinggi, lebih daripada 3 dapat menyebabkan zona deformasi menjadi kecil. Daerah deformasi menjadi sangat terbatas. Hal ini menyebabkan permukaan kawat mendapat gaya tekan yang besar, sedangkan bagian tengah kawat akan menerima gaya tarik yang besar. Keadaan ini memberikan berkecenderungan terbentuknya cacat center burst, permukaan kawat yang lebih keras dan rendahnya keuletan. Sifat-sifat ini tidak cocok untuk produk-produk yang dibentuk dengan melibatkan proses puntir seperti pada ikatan spring atau proses cold heading pada pembuatan kepala baut.Contoh cacat terjadi pada kepala baud dapat dilihat pada Gambar 3. Kawat ini di drawing dengan kondisi delta factor lebih daripada tiga. Gambar 3. Retak Pada Kepala Baud

1.6. Tahapan cold headingKawat hasil wire drawing masuk kedalam mesin pembuatan baut,pada mesin itu kawat di potong-potong sesuai dengan panjang yang diinginkan,kemudian kemudian dibuat kepala baut,biasanya secara bertahap,dan kemudian tahapan pembuatan ulir.

Tahapan cold heading

Pada gambar di bawah dapat dilihat beragam produk yang mengunakana atau melibatkan proses cold heading.Selain baut produk yang dibuat melalui proses cold heading adalah skrup,paku baik untuk bangunan/kayu yang diaplikasikanya mengunakan palu maupun paku yang mengunakan mesin.

Contoh hasil produk cold heading