Metal Forming Part 1

Rolling

Rolling atau pencanaian adalah suatu proses deformasi dimana ketebalan benda kerja direduksi dengan menggunakan gaya tekan dan menggunakan dua buah roll atau lebih. Roll berputar untuk menarik dan menekan secara simultan benda kerja yang berada diantaranya. Produk proses rolling berupa slab, billet, dan bloom.

  1. Slab: Segi empat utuh dengan lebar penampang ≥ 2 x tebal
  2. Billet : Biasanya lebih kecil dari bloom, penampang berbentuk persegi atau bujur sangkar
  3. Bloom : mempunyai penampang segi empat atau bujur sangkar dengan ketebalan > 6 inches dan lebarnya ≤ 2 x  tebal

Pada proses pengerolan, benda kerja dikenai tegangan kompresi yang tinggi yang berasal dari gerakan jepit rol dan tegangan geser-gesek permukaan sebagai akibat gesekan antara rol dan logam. Selama proses canai, roll memberikan tegangan pada bagian-bagian dari benda kerja. Tegangan-tegangan ini mengakibatkan benda kerja mengalami deformasi plastis. Produk akhir dari proses ini adalah logam plat dan lembaran (sheet), dimana plat umumnya mempunyai tebal lebih dari ¼ in. Lembaran umumnya mempunyai tebal kurang dari ¼ in. Tujuan utama pengerolan adalah untuk memperkecil tebal logam. Biasanya terjadi sedikit pertambahan lebar, karena itu penurunan tebal mengakibatkan pertambahan panjang.

 

Berdasarkan temperatur kerjanya, pencanaian logam terdiri dari dua proses, yakni canai panas dan canai dingin. Canai panas pada logam dilakukan diatas suhu rekristalisasi atau di atas work hardening, sedangkan canai dingin dilakukan dibawah suhu rekristalisasi, bisa juga dilakukan pada suhu ruang. Perbedaannya adalah gaya deformasi yang diperlukan pada canai dingin lebih rendah dan perubahan sifat mekanik dari material tidak signifikan, sedangkan pada pengerjaan dingin diperlukan gaya yang lebih besar dan sifat mekanis logam meningkat dengan signifikan.

Pada proses rolling terjadi perubahan deformasi dan perubahan butir dari butir equiaxed menjadi butir yang terelongasi. Jumlah pengerjaan dingin yang dapat dialami logam terghantung kepada kekuatannya, semakin ulet suatu logam, maka makin besar pengerjaan dingin yang dapat dilakukan. Logam murni relatif lebih mudah mengalami deformasi daripada paduan, karena penambahan unsur paduan cenderung meningkatkan gejala pengerasan regangan.

Proses canai dingin dilakukan untuk mendapatkan lembaran strip dan lembaran tipis dengan penyelesaian permukaan yang baik dan bertambahnya kekuatan mekanis. Pada saat yang sama juga dilakukan pengendalian dimensi produk yang ketat. Selain itu, canai dingin akan menghasilkan lembaran dan strip yang memiliki kualitas permukaan akhir yang lebih baik serta kesalahan dimensional yang lebih kecil dibandingkan apabila menggunakan proses canai panas.

Reduksi total yang dapat dengan pengerolan dingin, biasanya beragam dari 50% sampai 90%. Pada umumnya reduksi terkecil terdapat pada tahap akhir agar diperolah pengerolan yang lebih baik. Parameter-parameter utama dalam proses canai adalah

  1. Dimater roll
  2. Hambatan deformasi logam yang tergantung pada struktur metalurgi, suhu, dan laju regangan.
  3. Gesekan antara roll dengan benda kerja
  4. Adanya tegangan tarik ke depan dan atau tegangan tarik ke belakang pada bidang lembaran

Peralatan untuk melakukan proses canai tersebut pada dasarnya terdiri dari sebagian-sebagian seperti:

1.Roll

Menurut jumlah dan susunan roll, maka rolling mill dapat dibedakan menjadi:

  • Two high mill, merupakan pengerol logam dua tingkat dan jenis yang paling sederhana

  • Two high reversing mill, merupakan pengerol logam bolak-balik dua tingkat dan mempunyai kecepatan yang lebih baik ketimbang jenis two high mill. Namun jenis roll ini memerlukan penghentian mesin untuk membalik putaran

  • Three high mill, merupakan pengerol logam tiga tingkat. Roll ini mengeliminasi kelemahan dari roll dua tingkat , namun diperlukan perangkat tambahan untuk menaikkan atau menurunkan material, yaitu digunakan manipulator mekanis untuk memutar atau menggeser material.

  • Four high mill, merupakan pengerol logam empat tingkat. Roll diameter lebih kecil menghasilkan panjang kontak yang lebih pendek untuk pereduksian yang sama, sehingga diperlukan gaya yang lebih kecil dan energi yang lebih sedikit. Penampang lebih kecil mengurangi kekakuan, dan roll cenderung melengkung sehingga perlu ditopang dengan roll diameter besar

  • Cluster mill, merupakan pengerol logam tipis menjadi tipis lagi

  • Planetary mill, merupakan pengerol logam dengan rol pendukung dikelilingi sejumlah rol kecil. Reduksi ukuran yang dihasilkan sangat besar

2.Bantalan (bearing)

3.Rumah (housing), untuk tempat peralatan-peralatan diatas

4.Pengendali, untuk mengatur catu daya untuk roll dan untuk mengendalikan kecepatannya

Pada proses pengerolah sering ditemukan cacat, antara lain:

1.Cacat Cetakan

Cacat cetakan ini diakibatkan oleh terjadinya pertambahan panjang pada lateral dan kemudian dihambat oleh gaya-gaya gesek transversal. Kemudian karena adanya bukit gesekan, maka gaya gesekan mengarah ke pusat lembaran. Hal ini mengakibatkan terjadinya penyebaran yang lebih sempit daripada tepinya. Lembaran mengalami pertambahan panjang sementara itu pengurangan tebal tepi akan menyebar ke arah lateral, sehingga lembaran dapat mengalami sedikit pembulatan pada ujung-ujungnya. Dari hubungan kontinuitas antara tepi dengan pusat, maka pinggiran mengalami regangan, suatu kondisi yang menimbulkan retak tepi.

2.Cacat Kerataan

Cacat pengerolan ini terjadi karena pelat tidak rata pada saat dilakukan proses canai. Hal ini mengakibatkan terjadinya perbedaan perpanjangan pada tempat tertentu dimana lembaran tipis dan pelat menjadi berombak.

3.Cacat Pembelahan (alligatoring)

Terjadinya karena ada ikatan lemabran akibat salah satu bagian roll lebih tinggi atau lebih rendah dibandingkan dengan celah roll.

4.Perbedaan ketebalan antar sisi

Cacat ini terjadinya karena adanya perbedaan ketinggian celah roll, akibatnya ketebalan lembaran hasil roll tidak sama ketebalannya pada masing-masing sisi dan pada salah satu sisi lembaran akan menjadi lebih panjang daripada sisi yang lain, akibatnya pelat menjadi melengkung.

5.Tebal material yang tidak sama pada semua tempat

Cacat jenis ini terjadi karena adanya deformasi elastis pada roll. Produk pelat lebih tebal dibagian tengah daripada dibagian pinggir.

6.Cacat-cacat lain

Sebagai contoh : porositas, keriput, kampuh, dan lain sebagainya

Menghitung tebal reduksi

dimana,

hi = tebal awal saat masuk rolling machine

hf = tebal akhir saat keluar rolling machine

Dalam satu kali pass, proses rolling dapat mereduksi ketebalan sebesar:

Pada proses canai dingin temperatur daerah antara roll dan lemabran logam dapat mencapai temperatur yang tinggi, efek ini kurang baik terhadap roll karena akan meningkatkan kecenderungan terjadinya roll flattening, karena itu sebaiknya pelumas tidak hanya berfungsi melumasi namun juga berfungsi sebagai pendingin rol.

Pelumas harus benar-benar terpilih, sesuai dengan kemampuannya dan sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan dari pelumas tersebut. Pelumas yang dibutuhkan untuk lembaran aluminium tentu tidak sama dengan pelumas untuk lemabran baja, karena itu formulasi pelumas yang akan digunakan dalam proses pengubahan bentuk sebaiknya memenuhi beberapa bahan dalam jumlah sesuai dengan kebutuhan seperti kandungan perputaran pembasahan pada sistem non aquoes, penghambat terhadap korosi, pengontrol pH, dan lain-lain.

Adapun contoh pelumas yang dapat diguankan untuk paduan aluminium adalah sebagai berikut:

  1. Kerosene
  2. Mineral oil (viskositas 40-300 SUS pada 40oC)
  3. Petroleum jelly
  4. Mineral plus 10-20% fatty oil
  5. Tallow plus 50% paraffin

Sumber:

diktat kuliah dan modul praktikum

http://www.metalpass.com/steelengineer/roll/millrollflat.htm

http://engineeringhut.blogspot.com/2010/10/types-of-rolling-mills.html

Advertisements

2 Comments to “Metal Forming Part 1”

  1. bagus nih,.
    tapi ko g diterusin?
    metal formng part 2’a mana?

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: