Metal Forming Part 2

Deep Drawing dan Stretching

Deep Drawing

Deep drawing merupakan proses pengubahan bentuk dingin dari lembaran logam untuk menghasilkan benda yang mempunyai kedalaman tekan seperti pada pembuatan mangkuk (kup). Proses ini dilakukan dengan meletakan lembaran (blank) diantara dua penjepit yang salah satunya juga sekaligus berfungsi sebagai cetakan. Lembaran kemudian ditekan pada bagian yang tak berjepit sehingga bahan lembaran akan mengalir masuk ke dalam cetakan dan menghasilkan benda jadi sama dengan bentuk cetakannya. Pada proses ini terjadi aliran material disebabkan tekanan blank holder yang digunakan tidak terlalu besar. Selama proses, ketebalan benda lebih kurang sama dengan ketebalan lembaran awal dan luas permukaan lembaran sebelum dibentuk sama dengan luas permukaan benda setelah dibentuk.

Pada proses ini perlu diperhitungkan besarnya tekanan penjepit disekeliling blank untuk menghindari pengkerutan bagian tepi ataupun perobekan mangkuk. Bentuk pengujian deep drawing yang biasanya dilakukan yaitu pengujian swift, dimana blank lingkaran dibentuk menjadi mangkuk beralas datar seperti tampak pada gambar berikut ini:

Pada proses deep drawing, blank mengalami tiga jenis deformasi yang berbeda. Deformasi dan keadaan tegangan yang terjadi pada daerah-daerah yang berbeda selama proses deep drawing diperlihatkan pada gambar berikut ini:

  • Pada daerah tenagh blank (bagian yang kontak langsung dengan alat tekan) terjadi regangan tarik biaksial sehingga pada daerah ini terjadi penipisan. Blank yang berada di laur daerah penekanan (diantara penjepit) pada saat akan masuk kedalam cetakan akan mengalami penarikan ke arah radialnya. Keliling lingkaran akan terus menerus menyusut dari keliling awal D menjadi d. Penyusutan terjadi pada daerah ini karena adanya regangan tarik pada arah radial akibat gaya tekan dari alat tekan (punch) serta regangan tekan pada arah tegak lurus radial (arah keliling)
  • Pada saat masuk ke cetakan, mula-mula terjadi pembengkokan atau bending, kemudian dilanjutkan dengan pelurusan (straightening) akibat melewati kelengkungan cetakan membentuk dinding kup akibat gaya tekan dari punch yang memasuki lubang cetakan. Gaya tekan dari punch mengakibatkan dinding kup mengalami penarikan pada arah sejajar dengan arah gerakan punch
  • Beban tekan dari dasar kup diteruskan ke bagian dinding. Umumnya daerah yang sering mengalami robek dalam deep drawing terletak pada bagian dinding sedikit di atas jari-jari kelengkungan dasar kup. Pada daerah ini terjadi peregangan bidang (plane strain) yang mengakibatkan penipisan bahan. Robek akan terjadi apabila tegangan tarik yang terjadi pada daerah ini melebihi kekuatan tarik bahan

Gaya tekan yang dibutuhkan untuk membentuk blank menjadi kup merupakan jumlah gaya idela untuk pengubahan bentuk, gaya gesek dan gaya penyusutan ketebalan pada bagian dinding. Gaya penekanan ideal untuk menekan blank masuk ke dalam cetakan terus bertambah dengan makin dalamnya penekanan akibat terjadinya pengerasan regang. Gaya penekanan yang terjadi pada daerah penjepit terus bertambah sampai keadaan maksimum dan kemudian berkurang dengan makin berkurangnya daerah blank yang terjepit

LDR (Limit Drawing Ratio)

Mampu bentuk lemabran melalui proses deep drawing dinyatakan dengan LDR, yaitu batas kemampuan bahan dimana merupakan perbandingan antara diameter blank maksimum/kritis terhadap diameter punch yang masih dapat membentuk mangkuk/kup dengan baik.

 

dimana LDR adalah rasio dari daimeter blank terbesar yang berhasil ditarik, D, terhadap diameter penekan, d.

Robek pada bagian deep drawing dapat terjadi apabila tekanan jepit pada blank telalu besar yang mana gesekan pada daerah menjadi sangat besar sehingga terjadi penghambatan aliran bahan. Tegangan tarik pada daerah dinding meningkat dengan cepat sampai menyamai kekautan tarik bahan sehingga terjadi peregangan setempat seluruh bahan masuk ke dalam cetakan yang akibatnya terjadi robek. Besarnya tekanan jepit dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

dimana:

D = diameter blank (mm)

d = diameter punch (mm)

s = tebal lembaran (mm)

uts = teganagn tarik maksimum (Kg/mm2)

Faktor- faktor yang mempengaruhi deep drawing:

Faktor-faktor yang mempengaruhi deep drawing dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu kondisi pengujian dan material yang digunakan. Kondisi pengujian termasuk ke dalamnua geometri, bahan peralatan tekan, tekanan jepit, kecepatan drawing dan pelumasan yang dipakai. Sedangkan faktor material yaitu ketebalan, besar butir, dan anisotropi plastis.

Faktor utama yang menentukan hasil deep drawing yaitu:

1.Sifat anisotropi plastis (R)

Adalah sifat ketahanan bahan terhadap penipisan. Semakin besar bilai R suatu bahan maka ketahanan bahan terhadaop penipisan arah ketebalannya juga besar sehingga kemampuannya untuk di deep drawing semakin baik, dimana diperoleh nilai LDR yang semakin besar.

2.Koefisien pengerasan regangan (n)

Nilai n juga berpengaruh terhadap nilai LDR meskipun tidak sebesar pengaruh R.

3.Pelumasan

Pelumasan yang baik terutama di daerah blank holder dan radius dies akan meningkatkan nilai LDR, karena dengan adanya pelumasan makan efisiensi deformasi akan semakin besar.

 

Stretching

Stretching merupakan suatu proses pengubahan bentuk akibat adanya pertambahan panjang dalam berbagai arah pada lembaran logam yang tidak berada dibawah penjepit akibat adanya gaya dari alat penekan (punch). Berbeda dengan proses deep drawing, disini tidak terjadi aliran meterial yang bebas melainkan proses peregangan atau perentangan yang menimbulkan penipisan karena disekeliling lembaran (blank) diberikan tekanan penjepitan dengan tekanan yang besar. Benda yang dihasilkan akan berbentuk hemispherical sebagaimana bentuk dari ujung oenekan yang digunakan.

Proses pembentukan stretching dengan alat tekan berbentuk setengah bulat (hemispherical-pucnh) umumnya diguankan dalam menguji kemampuan bentuk stretching. Secara skematis proses ini digambarkan:

 

Akibat proses penekanan ini, blank mengalami deformasi plastis sehingga mencapai kedalaman tertentu sebelum terjadinya robek. Karena di sini tidak terjadi aliran material, maka luas benda yang dihasilkan akan lebih besar dibanding luas lembaran mula-mula. Umumnya proses stretching dipakai untuk membuat komponen-komponen dengan radius kelengkuangan besar.

Secara umum kemampuan bahan untuk dibentuk dengan proses stretching dapat dilihat dari kedalaman hasil penekanan. Semakin dalam hasil stretching yang diperoleh maka akan semakin besar deformasi yang dialamai bajan yang dapat dikatakan semakin besar ketahanan bahan terhadap deformasi sebelum terjadi ketidakstabilan plastik yang berlanjut dengan terjadinya perobekan.

Kemampuan suatu lemabran untuk dibentuk melalui proses ini ditentukan oleh regangan maksimum yang amsih dapat diterima bahan sebelum mengalami perobekan atau oenciutan. Besarnya reganagn maksimum ini sangat dipengaruhi oleh nilai n (koefisien strain hardening). Peningkatan nilai n akan memperbesar nilai regangan maksimum yang dapat dicapai. Sedangkan peningaktan nilai R anisotropi akan menurunkan reganagn maksimum tersebut.

Ukuran lain yang dipakai untuk menunjukan mampu rentang lembaran ialah ketinggian kubah yang dapat dihasilkan. Beasaran ini juga diperngaruhi oleh nilai n. Peningkatan nilai n ini diasosiasikan dengan kemampuan lembaran untuk mendistribusikan regangan secara uniform, sehingga mencegah tejadinya pemusatan regangan yang tinggi pada titik tertentu.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi bentuk dari pola distribusi regangan dan kedalaman stretching suatu material, yaitu:

  • Sifat material lembaran logam
  • Bentuk dan dimensi dari punch
  • Pelumasan
  • Kecepatan stretching

 

Sumber:

Modul kuliah dan praktikum.


Advertisements

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: