IV. Data

IV.1. Pengukuran Ketebalan

Tabel 1.1. Data Awal Rolling Kelompok 9

Data Awal

Material Aluminium

Lebar (mm) 29,5

Tebal (mm) 5

% Reduksi 65

Pelumas Tanpa Pelumas

h (mm) 0,25

Berdasarkan pengujian canai dingin yang dilakukan, didapatkan data

pengujian tentang ketebalan dan % reduksi bahan sebagai berikut:

Tabel 1.2. Nilai % reduksi setiap passing

Passing ke- Tebal (mm) % Reduksi

Perhitungan Percobaan Perhitungan Percobaan

1 5,000 5,00 0,000 0,00

2 4,746 4,92 5,071 1,60

3 4,493 4,68 10,142 6,40

4 4,239 4,36 15,213 12,80

5 3,986 4,12 20,284 17,60

6 3,732 3,76 25,355 24,80

7 3,479 3,48 30,426 30,40

8 3,225 3,28 35,497 34,40

9 2,972 3,02 40,568 39,60

10 2,718 2,72 45,638 45,60

11 2,465 2,48 50,709 50,40

12 2,211 2,26 55,780 54,80

13 1,957 2,00 60,851 60,00

14 1,704 1,76 65,922 64,80

01

2

3

4

5

6

0 5 10 15

Ke

teb

alan

Passing ke-

Grafik Hubungan Jumlah Passing dengan Ketebalan

penurunan ketebalanperhitungan

penurunan ketebalanpercobaan

Perhitungan % reduksi didapat dari rumus:

Perhitungan h didapat dari rumus:

Berdasarkan perhitungan dan tabel di atas, maka dapat dilihat hubungan

antara peningkatan % reduksi dengan jumlah passing dan hubungan

ketebalan dengan jumlah passing seperti pada grafik berikut:

Gambar 1.14. Grafik hubungan jumlah passing dengan % reduksi

Gambar 1.15. Grafik hubungan jumlah passing dengan ketebalan

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15

% r

ed

uks

i

Passing ke-

Grafik Hubungan Jumlah Passing dengan % Reduksi

% reduksi perhitungan

% reduksi percobaan

IV.2. Uji Kekerasan

Tabel 1.3. Data awal uji kekerasan kelompok 9

Data Awal

Metode Brinell

Beban 3 kg

Waktu Indentasi 10 s

Diameter Indentor 3 mm

Pada sampel dilakukan uji kekerasan sebelum dan setelah di rolling.

Berdasarkan uji kekerasan yang dilakukan pada sampel aluminium saat

sebelum dan sesudah rolling didapatkan hasil sebagai berikut:

Sebelum rolling:

Tabel 1.4. Data kekerasan sebelum rolling

Titik ke- d1 (x) d2 (y) d avarage BHN BHN avarage

1 1,166 1,184 1,175 27,878 32,861

2 1,072 0,956 1,014 37,844

Gambar 1.16. Hasil penjejakan Brinel sampel aluminium sebelum rolling

Setelah rolling:

Tabel 1.5. Data kekerasan setelah rolling

Titik ke- d1 (x) d2 (y) d avarage BHN BHN avarage

1 1,048 1,092 1,07 33,865 34,696

2 1,019 1,072 1,0455 35,527

Gambar 1.17. Hasil penjejakan Brinel sampel aluminium setelah rolling

Data kekerasan akhir kelompok lain yang memiliki jadwal hari

praktikum yang sama adalah sebagai berikut:

Kelompok % Reduksi Pelumas BHN sebelum

Rolling

BHN setelah

Rolling

9 65 Tanpa pelumas 32,861 34,696

10 75 Minyak 23,533 33,792

11 65 Minyak 24,906 34,954

12 75 Tanpa Pelumas 23,216 31,780

Perbandingan kekerasan awal dengan kekerasan akhir terhadap

peningkatan % reduksi ketebalan antara kelompok 9 (% Reduksi 65 %) dan

kelompok 12 (% Reduksi 75 %) adalah sebagai berikut:

Gambar 1.18. Grafik perbandingan kekerasan terhadap peningkatan % reduksi

IV.3. Pelumasan

Berdasarkan hasil pengujian kekerasan, didapat grafik perbandingan

nilai kekerasan antara kelompok 9 (Kelompok 9 dengan reduksi 65 %, tanpa

pelumas) dengan kelompok 11 (dengan reduksi 65 %, pelumas minyak

goreng) sebagai berikut:

32,861 34,696

23,216

31,78

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2

Ke

kera

san

(B

HN

)

Sebelum/Sesudah Rolling

Perbandingan Kekerasan terhadap Peningkatan % Reduksi

Kelompok 9

Kelompok 12

Gambar 1.19. Grafik perbandingan kekerasan terhadap pengaruh pelumasan

IV.4. Pengamatan Lembaran Logam Hasil Roll

Lembaran logam yang digunakan dalam proses canai dingin adalah

aluminium. Tebal awal sampel yang digunakan dalam praktikum kelompok 9

adalah 5 mm, lebar 29,6 mm, dan % reduksi sebesar 65%. Sebelum dilakukan

proses canai dingin terhadap sampel, terlebih dahulu sampel di uji kekerasan

untuk membandingkan kekerasan sampel sebelum dan setelah proses

pencanaian. Pada awalnya, sampel tidak menunjukan jenis cacat apapun,

hanya terdapat sedikit permukaan sampel yang tidak halus. Setelah dilakukan

proses pencanaian, didapat bahwa semakin bertambahnya passing rolling

yang diberikan, mulai terlihat cacat hasil pengerolan yang tidak rata atau

bengkok, baik dari arah vertikal maupun arah horizontal. Berikut foto hasil

canai dingin kelompok kami:

Gambar 1.20. Sampel sebelum proses rolling

32,861 34,696

24,906

34,954

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2

Ke

kera

san

(B

HN

)

Sebelum/Sesudah Rolling

Grafik Perbandingan Kekerasan terhadap Pengaruh Pelumasan

Kelompok 9

Kelompok 11

Gambar 1.21. Sampel setelah proses rolling

V. Pembahasan

V.1. Pengukuran Ketebalan Proses Cold Roll

Proses rolling atau pencanaian adalah salah satu proses pengubahan

bentuk dari logam. Proses ini merupakan suatu proses deformasi dimana

ketebalan dari benda kerja direduksi dengan menggunakan gaya tekan dari

dua buah roll atau lebih. Roll berputar untuk menarik dan menekan secara

simultan benda kerja yang berada di antaranya. Butir sampel yang tadinya

bulat (equiaxed) setelah adanya gaya tekan dari roll berubah menjadi bentuk

pipih seperti gambar di bawah ini:

Gambar 1.22. Perubahan butir pada proses rolling

Pada saat rolling, sampel dikenai tegangan kompresi tinggi yang

berasal dari gerakan jepit rol dan tegangan geser dan tegangan gesek

permukaan sebagai akibat gesekan antara rol dan logam. Selama proses

canai, roll memberikan tegangan tekan pada bagian-bagian dari benda kerja.

Tegangan-tegangan ini mengakibatkan benda kerja mengalami deformasi

plastis.

Dengan menggunakan rumus % reduksi, seperti rumus di bawah ini:

didapat data bahwa ketebalan akhir dari sampel aluminium yang diinginkan

adalah sebesar 1,75 mm untuk %reduksi sebesar 65% dengan ketebalan awal

sebesar 5 mm.

Untuk mendapatkan ketebalan akhir yang diinginkan, digunakan rumus

untuk mencari nilai besarnya pengurangan ketebalan (h) untuk setiap

passing dari mesin roll.

Dengan rumus tersebut, didapatkan besarnya pengurangan ketebalan

(h) untuk setiap passing dari mesin roll adalah sebesar 0.253 mm. Menurut

perhitungan, untuk bisa mendapatkan tebal akhir yang diinginkan sesuai

dengan perhitungan di atas diperlukan 14 kali passing.

Dalam proses pencanaian, kelompok 9 tidak menggunakan

pelumas apapun. Mesin roll yang digunakan adalah mesin roll tipe two high

mill, yang merupakan mesin pengerol logam dua tingkat dan jenis yang

paling sederhana. Gambar mesin yang digunakan dalam percobaan ini dapat

dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 1.23. Mesin rolling

Berdasarkan percobaan canai dingin yang telah dilakukan, terdapat

deviasi (penyimpangan) antara tebal yang didapat dengan tebal yang didapat

berdasarkan percobaan dalam sekali passing melalui perhitungan :

Passing ke- Tebal (mm)

Perhitungan Percobaan

1 5,000 5,00

2 4,746 4,92

3 4,493 4,68

4 4,239 4,36

5 3,986 4,12

6 3,732 3,76

7 3,479 3,48

8 3,225 3,28

9 2,972 3,02

10 2,718 2,72

11 2,465 2,48

12 2,211 2,26

13 1,957 2,00

14 1,704 1,76

Deviasi atau penyimpangan ini dapat terjadi karena pada saat

perhitungan tebal teoritis, kita menganggap semua kondisi berjalan secara

sempurna sesuai dengan spesifikasi dan tidak ada pengaruh minor yang

berarti. Sedangkan pada saat melakukan percobaan, ditemukan beberapa

faktor yang kemungkinan menyebabkan terjadinya deviasi atau

penyimpangan tersebut, seperti kondisi awal sampel yang kurang rata,

terutama dalam dimensi panjang dan lebar sampel juga akan mempengaruhi

hasil dari proses canai dingin ini. Selain itu juga faktor penempatan sampel

sebelum dicanai juga menjadi salah satu penyebab ketidaksamaan nilai

reduksi yang diperoleh. Penempatan sampel yang tidak lurus dapat

menyebabkan penekanan roll tidak seragam di beberapa daerah sehingga

memungkinkan terjadinya cacat kerataan dimana ketebalan sampel tidak

sama untuk tiap bagian. Faktor penyebab terakhir adalah kesalahan praktikan

dalam mengatur gap antar roll atau pun karena sisa pelumasan pada roll hasil

kelompok sebelumnya.

V.2. Uji Kekerasan

Berdasarkan perhitungan nilai kekerasan pada sampel sebelum dan

sesudah proses rolling, didapat bawah kekerasan sampel meningkat dari

32,861 BHN menjadi 34,696 BHN. Hal ini dapat terjadi karena adanya

mekanisme pengutan pada sampel logam. Dengan memberikan beban tekanan

maka ada perubahan dimensi ketebalan yang mengakibatkan ketabalan

menjadi lebih kecil dari sebelumnya. Hal ini disebut penguatan cold work

(strain hardening). Penguatan ini terjadi akibat terjadinya deformasi akibat

pengerollan sehingga dislokasi yang bergerak selama deformasi akan

bertumpuk dan menjadi lebih padat dari sebelumnya sehingga lebih sulit

bergerak, akibatnya sampel menjadi sulit untuk dideformasi lagi yang artinya

sampel menjadi lebih keras dari sebelumnya.

Bila dilihat dari struktur mikronya, struktur butir pada sampel hasil

rolling akan berubah dari bentuk struktur awalnya. Pada proses rolling terjadi

perubahan deformasi dan perubahan butir dari butir bulat (equiaxed) menjadi

butir yang terelongasi. Jumlah pengerjaan dingin yang dapat dialami logam

tergantung 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 cold work akan meningkatkan energi internal dari logam

sehingga semakin besar % cold work maka semakin tinggi tegangan sisanya

(residual internal energy). Tegangan sisa pada proses pencanaian ini

merupakan hal yang tidak diinginkan dalam pengaplikasiannya. Tegangan

sisa merugikan karena dapat mengurangi kemampuan maksimal dari material

ini. Tegangan sisa ini disebabkan karena adanya gaya antar butir yang

dipadatkan, dan membuat tegangan antar muka butir jadi tinggi. Oleh karena

itu diperlukan perlakuan untuk menghilangkan tegangan sisa dan

mengembalikan mikrostruktur produk roll pada proses pencanaian ini. Untuk

mengatasi hal ini, besi biasanya dikenai annealing atau pemanasan. Dengan

suhu tertentu, tegangan sisa tersebut dapat dihilangkan dan ukuran butir yang

pipih akan kembali normal.

V.3. Pelumasan

Penambahan atau penggunaan pelumas pada saat proses rolling

bertujuan untuk melumasi permukaan sampel sehingga meminimalisasi

terjadinya cacat pada produk akhir. Pelumas ini juga berfungsi untuk

mengurangi friksi antara sampel dan roll serta berungsi sebagai pendingin,

sehingga tidak akan merusak permukaan sampel dan merubah sifat mekanis

sampel canai dingin. Selain itu, pelumas juga digunakan sebagai media

pendingin karena pada proses pengerolan, gesekan yang terjadi dapat memicu

timbulnya panas pada daerah kontak sampel dan roll.

Apabila tidak menggunakan pelumas pada saat pengerolan, maka

umumnya akan diperlukan gaya yang lebih besar untuk melakukan proses

rolling karena proses friksi yang terjadi akan menghambat proses rolling itu

sendiri. Hal ini dapat dijelaskan melalui fenomena fisika sederhana dimana

benda yang diberikan aksi pasti akan melakukan reaksi. Fenomena aksi-reaksi

disini adalah proses roll dan gesekan yang ditimbulkan. Jika kita

menggunakan pelumas, maka koefisien gesekan antar permukaan dapat

diabaikan sehingga pergerakan proses roll akan lebih lancar.

Pada saat praktikum pencanaian dilakukan, kelompok 9 tidak

menggunakan pelumas apapun. Namun, pada roll masih terdapat sisa

pelumas berupa minyak goreng hasil pencanaian kelompok sebelumnya. Jika

dibandingkan dengan kelompok 11 yang menggunakan pelumas berupa

minyak goreng, maka dapat dilihat bahwa terjadi perbedaan kekerasan antara

kedua sampel kelompok.

V.4. Pengamatan Lembaran Hasil Roll

Pada sampel hasil rolling, kami menemukan beberapa cacat seperti

hasil pengerolan yang tidak rata atau bengkok, baik dari arah vertikal maupun

arah horizontal dan adanya pelebaran pada ujung-ujung sampel karena

kondisi sampel awal yang tidak sempurna. Permukaan yang tidak rata ini

termasuk cacat dalam proses rolling yaitu cacat kerataan atau wavy edges.

Cacat kerataan ini bisa disebabkan karena permukaan sampel yang tidak rata

sehingga saat roller menekan permukaan sampel, gaya tekan yang diberikan

untuk tiap bagian tidak sama dan diperoleh hasil dengan permukaan yang

tebal dan tipis serta berombak. Selain itu, cacat kerataan ini juga bisa

disebabkan karena praktikan tidak lurus meletakkan sampel pada mesin

rollernya sehingga hasil akhirnya bergelombang. Hasil yang diperoleh pada

percobaan kami tidak terlalu buruk namun belum sempurna, mungkin salah

satu alasannya karena pada saat pengerolan tidak menggunakan pelumas.

Untuk menghindari terjadinya cacat, salah satu cara adalah dengan

menggunakan pelumas yang tepat. Selain itu, peletakan sampel yang lurus

pada mesin roller turut mengurangi terjadinya cacat. Peletakan sampel yang

lurus dan benar akan memberikan hasil permukaan yang rata dan baik.

V.5. Aplikasi Produk Roll Aluminium

Beberapa aplikasi produk setengah jadi roll aluminium antara lain,

aluminium roll dan aluminium foil.

Gambar 1.24. Aluminium roll (kiri) dan aluminium foil (kanan)

Dari produk setengah jadi tersebut dapat dijadikan beberapa barang

produk jadi, seperti penggaris aluminium, komponen tiang pada jembatan,

dan kaleng makanan atau minuman.

Gambar 1.25. Penggaris aluminium, jembatan, dan kaleng makanan-minuman

VI. Tugas Tambahan

(terlampir)

VII. Kritik dan Saran

Pada saat praktikum canai dingin (pengerolan) terjadi kesalahan

dalam pemakaian pelumas, seharusnya kelompok 9 menggunakan pelumas

berupa minyak goreng tapi pada saat praktikum kelompok 9 tidak

menggunakan pelumas. Sebaiknya asisten lebih teliti lagi pada saat praktikum

berjalan. Selebihnya, asisten sudah cukup menjalankan peran dan tugasnya

dengan sangat baik.

Referensi

Modul Praktikum Pembentukan Logam. 2013. DMM FTUI.

Slide Kuliah Sheet Metal Forming oleh Prof. Dr. Ir. Dedi Priadi, DEA,

2013.

Slide Kuliah Metalurgi Fisik 1 oleh Bondan Tiara Sofyan, 2010.

Deep Drawing

IV. Data

IV.1. Sampel Baja

Diameter blank awal : 80 mm

Tebal blank : 1 mm

Pelumas : Plastik

Punch pressure : 7,5 tonF

Blank pressure : 2 tonF

Tinggi cup : 18,2 mm

IV.2. Sampel Al

Diameter blank awal : 80 mm

Tebal blank : 1 mm

Pelumas : Plastik

Punch pressure : 0,5 tonF

Blank pressure : 2 tonF

Tinggi cup : 20,7 mm

V. Pembahasan

V.1. Sampel Baja

Analisa LDR

Mampu bentuk lembaran melalui proses deep drawing

dinyatakan dengan LDR (Limit Drawing Ratio), yaitu batas

kemampuan bahan dimana merupakan perbandingan antara diameter

blank maksimum / kritis terhadap diameter punch yang masih dapat

membentuk mangkuk atau cup yang baik dimana rasio batas

penarikan (Limit Drawing Ratio), yaitu rasio dari diameter blank

terbesar yang berhasil ditarik, D, terhadap diameter penekan, d.

Setelah dilakukan percobaan, kemudian dapat dihitung nilai

dari drawing ratio. Kemudian dilakukan perhitungan dari beberapa

kelompok (kelompok 1, 9, dan 17) dengan data sebagai berikut:

Tabel 2.2. Data nilai drawing ratio

Kelompok D maks d Drawing Ratio

1 80 40 2

9 80 40 2

17 80 40 2

Nilai drawing ratio pada tabel di atas didapat dari perhitungan di

bawah ini:

Kelompok 1

240

80LDR

Kelompok 9

240

80LDR

Kelompok 17

240

80LDR

Berdasarkan perhitungan-perhitungan di atas dan hasil

percobaan yang telah dilakukan, sampel baja memiliki nilai Limit

Drawing Ratio (LDR) sebesar 2 dengan diameter blank sebesar 80

mm. Hal ini dikarenakan pada proses deep drawing dengan diameter

blank sebesar 80 mm sampel baja dapat terbentuk cup tanpa

mengalami perobekan. Sedangkan berdasarkan percobaan yang kami

lakukan dengan diameter blank sebesar 80 mm, sampel baja kami

seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.5. Sampel Baja Hasil Deep Drawing

Hal ini juga sekaligus menunjukkan bahwa diameter blank

kelompok kami (80 mm) termasuk dalam diameter blank kritis sesuai

Limit Drawing Ratio (LDR).

Analisa Tekanan Blank Holder

Perhitungan blank holder dilakukan berdasarkan rumus:

Dimana:

D = diameter blank (mm)

d = diameter pons (mm)

s = tebal lembaran (mm)

uts = tegangan tarik maksimum (kg/mm2)

632,118,9

1380

1100

405.01

40

8025.0

2

*

xx

x

xxP

tonFxxPB 438,01000

1632,11)4080(

400

1 22

Berdasarkan rumus di atas, besarnya blank holder perhitungan

untuk sampel baja adalah sebesar 0,438 tonF, sedangkan tekanan

blank holder yang kami gunakan pada saat praktikum deep drawing

adalah sebesar 2 tonF. Nilai UTS yang digunakan di atas merupakan

nilai UTS Baja AISI 1020 yaitu sebesar 380 MPa. Dari hasil

perhitungan di atas, tekanan yang digunakan blank holder yang

seharusnya adalah 0,438 tonF sedangkan pada saat praktikum tekanan

blank holder adalah sebesar 2 tonF. Karena hal inilah maka sampel

baja kami masih berbentuk seperti huruf U dan belum robek karena

ternyata tekanan blank holder yang digunakan di laboratorium kurang

besar untuk merobek sampel. Sehingga jika saja tekanan yang

digunakan pada blank holder minimal 0,438 tonF maka sampel bisa

jadi akan robek.

Gaya blank holder yang digunakan pada percobaan harus

disesuaikan dengan diameter punch dan juga kesesuaian dengan jenis

material. Gaya blank holder yang tinggi akan meningkatkan gesekan

yang terjadi, bila gaya blank holder terlalu tinggi dapat

mengakibatkan aliran material tidak sempurna sehingga produk dapat

mengalami cacat.

Analisa Pelumas

Pada saat praktikum deep drawing, kelompok kami

menggunakan pelumas jenis polimer (plastik) dan menghasilkan

ketinggian cup sebesar 24.15 mm. Kami mencoba membandingkan

hasil deep drawing kami dengan kelompok yang memiliki diameter

blank yang sama namun menggunakan pelumas jenis berbeda

(minyak), yaitu kelompok 1, serta kelompok 17 yang tidak memakai

pelumas. Berdasarkan data kelompok 1, tinggi cup yang mereka

hasilkan adalah sebesar 26.25 mm. Perbedaan mendasar antara

pelumas oli dan plastik terletak pada wujudnya. Pelumas oli berwujud

cair dan pelumas plastik berwujud padat.

Berdasarkan perbandingan data antar kelompok 1 dan 9 ini

dapat terlihat bahwa pelumas padat (plastik) memiliki efektifitas yang

lebih baik tetapi menurut literatur pelumas cair yang memiliki

efektifitas lebih baik jika digunakan sebagai pelumas pada proses deep

drawing. Hal ini dapat dijelaskan karena oli memiliki fasa cair dan

memiliki mobilitas yang lebih baik untuk mengisi rongga-rongga

antara cetakan dan blank pada saat proses deep drawing. Dengan

adanya penyebaran pelumas yang lebih baik, maka proses deep

drawing sendiri akan berlangsung lebih lancar (smooth) karena friksi

berkurang berkurang lebih banyak dan hal ini dapat terlihat dari

pembentukan cup yang lebih tinggi dibanding ketinggian cup dengan

menggunakan plastik sebagai pelumas.

Analisa Material

Pada pengujian sampel baja, dengan diameter 80 mm pada

temperatur ruang, sebelum dilakukan deep drawing sampel baja

diberikan pelumas plastik pada kedua sisinya sampai menutupi

permukaan material logam baja. Dari sampel tersebut (dengan

pelumas plastik) kelompok kami tidak berhasil membentuk cup karena

terjadi robek saat diberikan tekanan. Berdasarkan data dan hasil

perhitungan, sampel yang kami gunakan memiliki nilai drawing ratio

sebesar 2.75 untuk material baja berdiameter 110 mm. Dimana pada

literatur didapatkan bahwa LDR baja bernilai 2.67. Hal ini tentu saja

menjelaskan mengapa sampel baja kami mengalami perobekan karena

nilai drawing ratio kelompok kami (2.75) berada di atas batas LDR

untuk material baja (2,67).

Pada sampel baja yang kami peroleh memang tidak ada cacat

yang serius namun hanya bentuk sisi permukaan sampel yang tidak

rata karena proses pemotongan sampel yang tidak sempurna. Hal ini

mungkin yang menyebabkan sampel baja kami mengalami perobekan.

Baja yang kami jadikan referensi disini adalah baja AISI 1020.

Baja ini termasuk baja jenis karbon rendah (low carbon steel). Baja

low carbon merupakan salah satu material dengan formability yang

baik. Hal ini dikarenakan kandungan karbon yang rendah pada baja

jenis ini bisa meningkatkan keuletan dari material ini. Seperti yang

kita ketahui bersama bahwa semakin besar kadar karbon dalam baja,

maka kekerasan dan kekuatannya akan meningkat sedangkan

keuletannya akan menurun. Keuletan baja AISI 1020 dapat terlihat

dari besarnya reduction area yang dimiliki baja jenis ini, yaitu sebesar

64%.

Pada percobaan yang dilakukan timbul gaya gesek antara

punch dan blank yang akan menyebabkan hambatan bagi blank untuk

meregang. Untuk mengurangi gaya gesek digunakan pelumas. Kondisi

pelumasan juga mempengaruhi distribusi tegangan dalam proses deep

drawing dimana semakin baik pelumasan maka distribusi tegangan

yang terjadi semakin uniform. Hal-hal yang mempengaruhi besarnya

nilai LDR antara lain:

Jari-jari cetakan

Lengkungan punch, lengkungan yang tajam menimbulkan

penipisan setempat dan perobekan

Celah antara punch dan cetakan (clearance)

Pelumas untuk mengurangi gesekan.

V.2. Sampel Al

Analisa LDR

Mampu bentuk lembaran melalui proses deep drawing

dinyatakan dengan LDR (Limit Drawing Ratio), yaitu batas

kemampuan bahan dimana merupakan perbandingan antara diameter

blank maksimum / kritis terhadap diameter punch yang masih dapat

membentuk mangkuk atau cup yang baik dimana rasio batas penarikan

(Limit Drawing Ratio), yaitu rasio dari diameter blank terbesar yang

berhasil ditarik, D, terhadap diameter penekan, d.

Setelah dilakukan percobaan, kemudian dapat dihitung nilai

dari drawing ratio. Kemudian dilakukan perhitungan dari beberapa

kelompok (kelompok 1, 9, dan 17) dengan data sebagai berikut:

Tabel 2.2. Data nilai drawing ratio

Kelompok D maks d Drawing Ratio

1 80 40 2

9 80 40 2

17 80 40 2

Nilai drawing ratio pada tabel di atas didapat dari perhitungan di

bawah ini:

Kelompok 1

240

80LDR

Kelompok 9

240

80LDR

Kelompok 17

240

80LDR

Berdasarkan perhitungan-perhitungan di atas dan hasil

percobaan yang telah dilakukan, semua sampel Al mengalami

fenomena perobekan pada diameter blank (kelompok 9) pada saat

diuji deep drawing. Hal ini menunjukkan bahwa kita tidak dapat

menentukan berapa besarnya LDR dari material Al jika menggunakan

data-data percobaan dari kelompok 9.

Sebagaimana yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa LDR

merupakan ratio antara diameter blank kritis dibagi dengan diameter

dari punch. Diameter blank kritis disini maksudnya adalah diameter

blank dimana sampel yang diuji deep drawing tidak mengalami

perobekan. Hal ini dikarenakan pada proses deep drawing terjadi

aliran material dari sampel sehingga mencegah penipisan dan atau

perobekan. Aliran material ini dapat terjadi karena tekanan pada blank

holder nilainya tidak terlalu besar.

Gambar 2.6. Sampel aluminium hasil deep drawing

Analisa Tekanan Blank Holder

Perhitungan blank holder dilakukan berdasarkan rumus:

dimana:

D = diameter blank (mm)

d = diameter punch (mm)

s = tebal lembaran (mm)

uts = tegangan tarik maksimum (kgF/mm2)

3,3216,111100

405.01

40

8025.0

2

*

x

x

xxP

tonFxxPB 127,01000

11273,3)4080(

400

1 22

Berdasarkan rumus di atas, besarnya blank holder perhitungan

untuk sampel Al adalah sebesar 0,127 kgF, sedangkan tekanan blank

holder yang kami gunakan pada saat praktikum deep drawing adalah

sebesar 0.470 tonF. Hal ini berbeda karena pada saat praktikum kami

belum menghitung tekanan blank holder (sesuai rumus modul)

melainkan menggunakan tekanan blank holder yang terbaca dari

mesin deep drawing. Bila dilihat dari hasil percobaan yang telah

dilakukan, pengaruh perbedaan tekanan blank holder hasil

perhitungan dengan praktikum berpengaruh besar terhadap hasil

praktikum deep drawing. Hal ini dikarenakan dengan penggunaan

tekanan blank holder yang lebih besar (saat praktek 0.470 tonF) dari

tekanan blank holder hasil perhitungan (0.127 tonF), dapat

menyebabkan aliran material tidak sempurna sehingga produk

mengalami cacat. Ini menunjukkan bahwa ratio diameter blank

dengan diameter punch yang kami gunakan pada deep drawing

aluminium (nilai drawingratio) memang bukanlah nilai Limit

Drawing Ratio (LDR) dari sampel Al, hal ini dikarenakan diameter

kritis tidak dapat dicapai karena sampel telah mengalami perobekan

saat deep drawing.

Gaya blank holder yang digunakan pada percobaan harus

disesuaikan dengan diameter punch dan juga kesesuaian dengan jenis

material. Gaya blankholder yang tinggi akan meningkatkan gesekan

yang terjadi, bila gaya blankholder terlalu tinggi dapat mengakibatkan

aliran material tidak sempurna sehingga produk dapat mengalami

cacat.

Analisa Pelumas

Pada saat praktikum deep drawing, kelompok kami

menggunakan pelumas padat berupa plastik dan menghasilkan

ketinggian cup sebesar 19.2 mm. Kami mencoba membandingkan

hasil deep drawing kami dengan kelompok yang memiliki diameter

blank yang sama namun menggunakan pelumas jenis berbeda

(minyak), yaitu kelompok 1, serta kelompok 17 yang tidak memakai

pelumas. Berdasarkan data kelompok 1, tinggi cup yang mereka

hasilkan adalah sebesar 17.4 mm. Perbedaan mendasar antara pelumas

oli dan plastik terletak pada wujudnya. Pelumas oli berwujud cair dan

pelumas plastik berwujud padat. Ternyata pada prakteknya, hal ini

berpengaruh karena kelompok kami dan kelompok 8 memiliki

ketinggian cup yang berbeda, yaitu 19.2 mm dengan 7.4 mm.

Berdasarkan perbandingan data antar kelompok 1 dan 9 ini dapat

terlihat bahwa pelumas padat (plastik) memiliki efektifitas yang lebih

baik tetapi menurut literatur pelumas cair yang memiliki efektifitas

lebih baik jika digunakan sebagai pelumas pada proses deep drawing.

Hal ini dapat dijelaskan karena oli memiliki fasa cair dan memiliki

mobilitas yang lebih baik untuk mengisi rongga-rongga antara cetakan

dan blank pada saat proses deep drawing. Dengan adanya penyebaran

pelumas yang lebih baik, maka proses deep drawing sendiri akan

berlangsung lebih lancar (smooth) karena friksi berkurang berkurang

lebih banyak dan hal ini dapat terlihat dari pembentukan cup yang

lebih tinggi dibanding ketinggian cup dengan menggunakan minyak

sebagai pelumas. Kesalahan percobaan ini terjadi tinggi cup yang

dicatat dihitung dari cup yang sobek sehingga menimbulkan kesalahan

pembacaan tinggi cup.

Sementara, jika dibandingkan kelompok 9 dan 17, tinggi yang

didapatkan adalah 16.5 mm (untuk kelompok 17), sementara untuk

kelompok kami adalah 19.2 mm. Berdasarkan perbandingan data antar

kelompok 1 dan 9 ini dapat terlihat bahwa pelumas padat (plastik)

memiliki efektifitas yang lebih baik dibandingkan tanpa pelumas.

Saat proses deep drawing berlangsung gesekan terjadi antara

permukaan punch dengan blank. Gesekan akan mempengaruhi hasil

dari produk yang dihasilkan sekaligus mempengaruhi besarnya gaya

yang dibutuhkan untuk proses pembentukan cup. Semakin besar gaya

gesek maka gaya untuk proses deep drawing juga akan meningkat.

Proses pelumasan adalah salah satu cara mengontrol kondisi lapisan

tribologi (friksi, aus dan lubrikasi) pada proses deep drawing. Dengan

melakukan pelumas diharapkan mampu menurunkan koefisien gesek

permukaan material yang bersinggungan.

Analisa Material

Pada pengujian sampel Aluminium dengan diameter 80 mm

pada temperatur ruang, sebelum dilakukan deep drawing sampel Al

diberikan pelumas plastik pada kedua sisinya sampai menutupi

permukaan material logam kuningan. Dari sampel tersebut (dengan

pelumas minyak) kelompok kami tidak berhasil membentuk cup

karena terjadi robek saat diberikan tekanan. Berdasarkan data dan

hasil perhitungan, sampel yang kami gunakan memiliki nilai drawing

ratio sebesar 2 untuk material aluminium berdiameter 80 mm.

Pada sampel kuningan yang kami peroleh tidak ada cacat yang

serius yang dapat mempengaruhi hasil percobaan. Yang ada hanya

bentuk sisi permukaan sampel yang tidak rata karena proses

pemotongan sampel yang tidak sempurna. Ketidakrataan sisi sampel

kuningan kami ini dapat diatasi dengan melakukan pengamplasan

yang merata di sisi-sisi yang kurang rata tersebut.

Aluminium merupakan salah satu material dengan formability

yang baik. Hal ini dikarenakan aluminium memiliki keuletan yang

baik. Besar elongasi aluminium adalah 6%. Aluminium merupakan

salah satu material yang banyak digunakan di masyarakat. Material ini

merupakan material serbaguna yang digunakan karena kekuatannya,

ketahanan korosinya, penampilannya dan kemudahannya untuk

digunakan serta memiliki berat jenis yang rendah dibandingkan

dengan baja.

Pada percobaan yang dilakukan timbul gaya gesek antara

punch dan blank yang akan menyebabkan hambatan bagi blank untuk

meregang. Untuk mengurangi gaya gesek digunakan pelumas. Kondisi

pelumasan juga mempengaruhi distribusi tegangan dalam proses deep

drawing dimana semakin baik pelumasan maka distribusi tegangan

yang terjadi semakin uniform.

Aplikasi Produk Deep Drawing

Produk Setengah Jadi :

Contoh produk setengah jadi dalam proses deep drawing adalah sebagai cup

yang akan diproses menjadi produk jadi.

Gambar 2.7. Cup hasil proses deep drawing

Produk Jadi :

Contoh aplikasi produk deep drawing sebagai produk jadi antara lain sebagai

seal pada pompa air rumah tangga, komponen pada filter bahan bakar, wet

rotor motor housings, drawn couplings dan adapters, oil pan dan lain-lain.

Gambar 2.8. Aplikasi produk jadi hasil proses deep drawing

Stretching

IV. Data

IV.1 Data Sampel Al

Diameter blank awal : 80 mm

Tebal blank : 1 mm

Pelumas : Plastik

Punch pressure : 0,5 tonF

Blank pressure : 4 tonF

Tinggi cup : 16,25 mm

IV.2 Data Sampel Baja

Diameter blank awal : 80 mm

Tebal blank : 1 mm

Pelumas : Plastik

Punch pressure : 4,5 tonF

Blank pressure : 4 tonF

Tinggi cup : 20 mm

V. Pembahasan

Pada percobaan stretching ini, material yang dipakai adalah aluminium

dan baja dengan menggunakan pelumas plastik dan diameter blank 80 mm.

Persiapan sampel yang dilakukan adalah memotong sample Al dan baja

berbentuk bulat dimana diameternya sesuai dengan ukuran yang telah

ditetapkan, yakni 100 mm. Diameter punch yang dipakai oleh kelompok kami

yaitu 40 mm. sebelum dilakukan proses stretching, sampel dilapisi dengan

plastik telebih dahulu pada kedua sisi permukaannya.

Berdasarkan hasil praktikum yang dilakukan oleh kelompok kami, kami

mendapatkan perbedaan bentuk fisik antara sampel Al dengan sampel baja

saat dilakukan proses pengerjaan simulatif stretching dengan blank pressure

yang sama yaitu 4 ton.

Pada sampel Al, kami mendapatkan hasil yang tidak sempurna, yaitu,

sampel kami (kelompok 9) robek atau terbelah pada bagian atas samping cup

yang seharusnya membentuk suatu dome. Hal ini dikarenakan kemungkinan

terjadi aliran logam pada sampel, bukan penipisan. Padahal seharusnya pada

proses stretching yang terjadi adalah penipisan tebal bukan aliran logam atau

aliran material. Akan tetapi karena mesin uji yang digunakan sama dengan

mesin uji deep drawing, maka kemungkinan kesalahan ini dapat terjadi. Hal

ini berpengaruh karena mesin uji deep drawing dirancang untuk material

mengalami aliran material atau aliran logam bukan penipisan, sehingga

desain tekanan jepit yang diberikan oleh alat uji juga dirancang sedemikian

rupa agar tetap terjadi aliran material. Pada percobaan tekanan yang diberikan

ialah tekanan maksimal dari mesin uji ini, yaitu 4 ton. Tekanan 4 ton ini

dimaksudkan agar tidak terjadi aliran material atau aliran material yang

terjadi kecil. Kondisi ini dianggap oleh asisten dan praktikan sudah

memenuhi kondisi dimana logam tidak mengalami aliran material.

Hal ini juga dibuktikan dengan hasil stretching sampel baja kelompok

kami dimana sampel kami membentuk suatu cekungan sempurna tanpa

adanya perobekan. Ini menunjukkan aliran material yang terjadi pada sampel

baja dan sekaligus membuktikan percobaan deep drawing bahwa sampel baja

kami memiliki LDR dengan diameter blank sebesar 80 mm. Pada diameter

blank 80 mm, sampel baja kami dapat membentuk cekungan tanpa penipisan

atau perobekan. Bahkan sampel kami menempel pada cetakan dan sulit untuk

dilepaskan.

Gambar 2.9. Sampel hasil Al (kiri) dan Fe (kanan) hasil uji stretching

Jika dilihat dari proses terjadinya regangan, sampel Al kami tidak

mengalami regangan yang merata ke segala arah. Hal ini menyebabkan

sampel kami menjadi sobek dibagian sampingnya. Sedangkan pada baja

terjadi regangan yang sama ke segala arah sehingga material dapat

membentuk dome saat di kenakan beban oleh punch tanpa terjadi robek pada

daerah regang.

Kemampuan suatu lembaran untuk dibentuk melalui proses ini

ditentukan oleh regangan maksimum yang masih dapat diterima bahan

sebelum mengalami perobekan atau penciutan. Besarnya regangan

maksimum ini sangat dipengaruhi oleh nilai n (koefesien strain hardening).

Peningkatan nilai n akan memperbesar nilai regangan maksimum yang dapat

dicapai. Sedangkan peningkatan nilai R anisotropi akan menurunkan

regangan maksimum tersebut.

Ukuran lain yang dipakai untuk menunjukan mampu rentang lembaran

ialah ketinggian kubah yang dapat dihasilkan. Besaran ini juga dipengaruhi

oleh nilai n. Peningkatan n ini diasosiasikan dengan kemampuan lembaran

untuk mendistribusikan regangan secara uniform, sehingga mencegah

terjadinya pemusatan regangan yang tinggi pada titik tertentu.

Pada praktikum ini, yang kita dapatkan pada hasil percobaan sesuai

dengan teori yang ada. Berdasarkan teori, semakin besar nilai n, maka

kemampuan bahan untuk mengalami stretching semakin besar dan tinggi

dome yang dihasilkan akan semakin tinggi. Berdasarkan percobaan yang

dilakukan, material baja yang memiliki nilai n lebih besar, lebih mampu

untuk di-stretching dibandingkan dengan material Al yang memiliki nilai n

lebih besar (nilai n baja = 0,21 dan nilai n Al alloy = 0,17).

Pelumas adalah plastik, yang berbentuk lembaran, yang dilapisi di

antara dua benda bergerak untuk mengurangi gaya gesek. Pelumas berfungsi

sebagai lapisan pelindung yang memisahkan dua permukaan yang

berhubungan. Kami melakukan perbandingan antara hasil stretching

kelompok kami dengan kelompok 1 dan 17, dimana kelompok kami

menggunakan pelumas jenis plastik, kelompok 17 tak menggunakan pelumas,

lalu kelompok 1 menggunakan pelumas minyak. Dengan pelumas minyak,

kami mendapatkan kedalaman stretching untuk sampel Al dan baja sebesar

16,25 mm dan 25,5 mm, sedangkan dengan pelumas minyak didapat

kedalaman stretching untuk sampel Al dan baja sebesar 16,65 mm dan 26,25

mm, dan tanpa pelumas didapatkan kedalaman stretching untuk Al dan baja

adalah 16,5 mm dan 25,2 mm.

Jika dilihat dari data yang kita dapatkan, kedalaman dari hasil stretching

ketika menggunakan pelumas plastik, pelumas oli, dan tanpa pelumas banyak

yang berbeda beda dan sulit bagi kita untuk menemukan mana yang paling

baik untuk digunakan, namun secara teori, seharusnya material dengan

pelumas memiliki hasil lebih baik daripada yang tak memakai pelumas, tidak

sesuai dengan yang kita dapatkan hasilnya. Lalu dengan memakai pelumas

sekalipun, seharusnya material dengan pelumas oli lebih bagus juga jika

dibanding dengan pelumas padat (plastik), hasil ini sesuai dengan hasil yang

kami dapat dan bandingkan (karena pelumas cair lebih dapat mengisi seluruh

bagian permukaan). Hasil yang menyimpang (antara pelumas plastik dan tak

berpelumas) ini mungkin disebabkan oleh pemakaian alat yang tidak

dibersihkan sebelumnya, karena memungkinkan untuk masih adanya tersisa

bekas pelumas sebelum dipakai oleh kelompok yang bersangkutan, ataupun

dikarenakan kita tidak menunggu hingga pemberian beban benar benar

selesai dengan sendirinya (dikarenakan keterbatasan waktu).

Aplikasi Produk Stretching

Produk Setengah Jadi:

Produk setengah jadi dari proses stretching masih berupa cup dan akan

diproses lebih lanjut untuk membentuk produk jadi.

Gambar 2.10. Produk setengah jadi hasil stretching

Produk Jadi:

Hasil produk jadi proses stretching umumnya digunakan sebagai body

kendaraan transportasi, seperti kapal, kereta, dan mobil.

Gambar 2.11. Produk jadi stretching

VI. Kritik dan Saran

Kritik dan saran yang dapat saya berikan untuk praktikum pembentukan

logam ke depannya antara lain:

Menggunakan material yang lebih beragam agar pengetahuan praktikan

maupun asisten lebih diperkaya dengan sifat dan perilaku logam-logam

lainnya.

Adanya variabel lain yang bisa memungkinkan untuk material kita lihat

perbedaannya misalkan dengan bahan pelumas lain.

VII. Referensi

Dieter, G.E., Mechanical Metallurgy, Mc Graw Hill, 1988

Edwards, L. and Endean, M., Manufacturing with Materials, Butterworth

Heinemann, 1990

Hosford, William F dan Robert M Caddel. Metal Forming Mechanics and

Metallurgy, Prentice Hall, 1983

Callister, Jr., William D. Materials Science and Engineering : An

Introduction, John Wiley & Sons Inc, 2007

http://www.echoindustries.net/

http://www.world-trades.com

http://www.seekpart.com

http://www.fsls.en.alibaba.com