Penempaan adalah proses manufaktur yang melibatkan pembentukan logam melalui palu, pengepresan, atau penggulungan. Gaya tekan ini disampaikan dengan palu atau mati. Penempaan sering dikategorikan menurut suhu saat dilakukan penempaan dingin, hangat, atau panas.
Berbagai macam logam dapat ditempa. Logam khas yang digunakan dalam penempaan termasuk baja karbon, baja paduan, dan baja tahan karat. Logam yang sangat lunak seperti aluminium, kuningan, dan tembaga juga dapat ditempa. Proses penempaan dapat menghasilkan suku cadang dengan sifat mekanik yang luar biasa dengan limbah minimum.
Konsep dasarnya adalah bahwa logam asli mengalami deformasi plastis ke bentuk geometris yang diinginkan sehingga memberikan ketahanan dan kekuatan lelah yang lebih tinggi. Prosesnya ekonomis dengan kemampuan untuk memproduksi suku cadang secara massal dan mencapai sifat mekanik tertentu dalam produk jadi.
Penempaan telah dilakukan oleh pandai besi selama ribuan tahun; produk tradisional adalah peralatan dapur, perangkat keras, perkakas tangan, senjata bermata, simbal, dan perhiasan.
Sejak Revolusi Industri, suku cadang yang ditempa banyak digunakan dalam mekanisme dan mesin di mana pun suatu komponen membutuhkan kekuatan tinggi; penempaan seperti itu biasanya memerlukan pemrosesan lebih lanjut (seperti pemesinan) untuk mencapai bagian yang hampir selesai. Saat ini, penempaan adalah industri utama di seluruh dunia.
Sejarah penempaan
Penempaan telah dipraktekkan oleh pandai besi selama ribuan tahun. Pada awalnya, perunggu dan tembaga adalah logam tempa yang paling umum, di Zaman Perunggu:kemudian, ketika kemampuan untuk mengontrol suhu dan proses peleburan besi ditemukan, besi menjadi logam tempa utama.
Produk tradisional meliputi peralatan dapur, perangkat keras, perkakas tangan, dan senjata bermata. Revolusi Industri memungkinkan penempaan menjadi proses produksi massal yang lebih efisien. Sejak itu, penempaan telah berkembang seiring dengan kemajuan peralatan, robotika, kontrol elektronik, dan otomatisasi.
Penempaan sekarang menjadi industri di seluruh dunia dengan fasilitas penempaan modern yang memproduksi suku cadang logam berkualitas tinggi dalam berbagai ukuran, bentuk, bahan, dan hasil akhir.
Jenis Proses Penempaan
Ada beberapa metode penempaan dengan kemampuan dan manfaat yang berbeda.
Lepaskan penempaan
Penempaan gulungan
Tekan penempaan
Penempaan yang mengecewakan
Penempaan Dingin
Penempaan presisi
Penempaan isotermal
1. Jatuhkan Penempaan
Drop forging mendapatkan namanya dari proses menjatuhkan palu ke logam untuk membentuknya menjadi bentuk cetakan. Die mengacu pada permukaan yang bersentuhan dengan logam.
Ada dua jenis penempaan drop-penempaan mati dan penempaan tertutup. Dies biasanya berbentuk datar dengan beberapa memiliki permukaan berbentuk khusus untuk operasi khusus.
Penempaan cetakan terbuka (penempaan pandai besi)
Penempaan mati terbuka juga dikenal sebagai penempaan pandai besi. Sebuah palu menyerang dan merusak logam pada landasan stasioner. Dalam jenis penempaan ini, logam tidak pernah sepenuhnya dikurung dalam cetakan—memungkinkannya mengalir kecuali untuk area yang bersentuhan dengan cetakan.
Operator bertanggung jawab untuk mengarahkan dan memposisikan logam untuk mencapai bentuk akhir yang diinginkan. Dies datar digunakan, dengan beberapa memiliki permukaan berbentuk khusus untuk operasi khusus. Penempaan cetakan terbuka cocok untuk suku cadang sederhana dan besar, serta komponen logam khusus.
Keuntungan penempaan cetakan terbuka:
Ketahanan dan kekuatan lelah yang lebih baik
Mengurangi kemungkinan kesalahan dan/atau lubang
Meningkatkan struktur mikro
Aliran butir terus menerus
Ukuran butir lebih halus
Penempaan mati tertutup (cetakan-cetakan)
Penempaan mati tertutup juga dikenal sebagai penempaan cetakan cetakan. Logam ditempatkan dalam dadu dan melekat pada landasan. Palu dijatuhkan ke logam, menyebabkannya mengalir dan mengisi rongga cetakan.
Palu diatur waktunya untuk bersentuhan dengan logam secara berurutan dalam skala milidetik. Kelebihan logam didorong keluar dari rongga cetakan, menghasilkan kilatan. Lampu kilat mendingin lebih cepat daripada bahan lainnya, membuatnya lebih kuat dari logam dalam cetakan. Setelah ditempa, flash dihapus.
Agar logam mencapai tahap akhir, logam tersebut dipindahkan melalui serangkaian rongga dalam cetakan:
Edging impression (juga dikenal sebagai fullering atau bending):Kesan pertama yang digunakan untuk membentuk logam menjadi bentuk kasar.
Memblokir rongga:Logam dikerjakan menjadi bentuk yang lebih menyerupai produk akhir. Logam ini dibentuk dengan lekukan dan fillet yang banyak.
Rongga cetakan akhir:Tahap akhir finishing dan merinci logam menjadi bentuk yang diinginkan.
Keuntungan dari penempaan mati tertutup:
Memproduksi suku cadang hingga 25 ton
Menghasilkan bentuk mendekati jaring yang hanya membutuhkan sedikit penyelesaian
Ekonomis untuk produksi berat
2. Penempaan gulungan
Penempaan gulungan terdiri dari dua gulungan horizontal silinder atau semi-silinder yang mengubah bentuk batang batang bulat atau datar. Ini berfungsi untuk mengurangi ketebalannya dan menambah panjangnya.
Batang yang dipanaskan ini dimasukkan dan dilewatkan di antara dua gulungan yang masing-masing berisi satu atau lebih alur berbentuk—dan dibentuk secara bertahap saat digulung melalui mesin. Proses ini berlanjut hingga bentuk dan ukuran yang diinginkan tercapai.
Keuntungan penempaan gulungan otomatis:
Menghasilkan sedikit atau tidak ada limbah material
Menciptakan struktur butiran yang baik pada logam
Mengurangi luas penampang logam
Menghasilkan ujung lancip
3. Tekan tempa
Penempaan tekan menggunakan tekanan atau gaya yang lambat dan terus menerus, alih-alih dampak yang digunakan dalam penempaan palu jatuh. Perjalanan ram yang lebih lambat berarti deformasi mencapai lebih dalam sehingga seluruh volume logam terpengaruh secara merata.
Sebaliknya, dalam penempaan palu-jatuh, deformasi seringkali hanya pada tingkat permukaan sementara bagian dalam logam tetap tidak berubah bentuk. Dengan mengontrol laju kompresi dalam penempaan tekan, regangan internal juga dapat dikontrol.
Keuntungan dari penempaan pers:
Ekonomis untuk produksi berat
Akurasi yang lebih baik dalam toleransi dalam 0,01–0,02 inci
Dies memiliki draf yang lebih sedikit sehingga akurasi dimensi lebih baik
Kecepatan, tekanan, dan pergerakan dadu dikontrol secara otomatis
Otomasi proses dimungkinkan
Kapasitas mesin press berkisar antara 500–9000 ton
4. Penempaan yang mengecewakan
Penempaan kesal adalah proses manufaktur yang meningkatkan diameter logam dengan mengompresi panjangnya. Mesin penekan engkol, mesin berkecepatan tinggi khusus, digunakan dalam proses penempaan yang kacau.
Penekan engkol biasanya diatur pada bidang horizontal untuk meningkatkan efisiensi dan pertukaran logam dengan cepat dari satu stasiun ke stasiun berikutnya. Mesin press engkol vertikal atau press hidrolik juga merupakan pilihan.
Keuntungan dari penempaan yang kacau:
Tingkat produksi tinggi hingga 4500 bagian per jam
Otomasi penuh dimungkinkan
Penghapusan draft dan flash penempaan
Menghasilkan sedikit atau tidak ada limbah
5. Penempaan panas otomatis
Dalam penempaan panas otomatis, batang baja sepanjang pabrik dimasukkan ke salah satu ujung mesin tempa pada suhu kamar, dan produk tempa panas muncul dari ujung lainnya. Batang dipanaskan dengan kumparan induksi daya tinggi hingga suhu berkisar antara 2190–2370 °F dalam waktu kurang dari 60 detik.
Bilah dihilangkan keraknya dengan rol dan dibagi menjadi kosong. Pada titik ini, logam ditransfer melalui beberapa tahap pembentukan yang dapat digabungkan dengan operasi pembentukan dingin berkecepatan tinggi. Biasanya, operasi pembentukan dingin dibiarkan untuk tahap finishing. Dengan demikian, manfaat pengerjaan dingin dapat diperoleh sekaligus mempertahankan kecepatan tinggi penempaan panas otomatis.
Keuntungan penempaan panas otomatis:
Tingkat keluaran tinggi
Penerimaan bahan berbiaya rendah
Tenaga kerja minimal yang dibutuhkan untuk mengoperasikan mesin
Menghasilkan sedikit atau tanpa limbah material (penghematan material antara 20-30% dibandingkan penempaan konvensional)
6. Penempaan presisi (penempaan bentuk jaring atau bentuk mendekati jaring)
Penempaan presisi membutuhkan sedikit atau tanpa pemesinan akhir. Ini adalah metode penempaan yang dikembangkan untuk meminimalkan biaya dan pemborosan yang terkait dengan operasi pasca penempaan. Penghematan biaya dicapai dari pengurangan material dan energi, serta pengurangan pemesinan.
7. Penempaan isotermal
Penempaan isotermal adalah proses penempaan di mana logam dan die dipanaskan hingga suhu yang sama. Pemanasan adiabatik digunakan tidak ada transfer massa atau pertukaran panas antara sistem dan lingkungan eksternal.
Semua perubahan ini disebabkan oleh perubahan internal yang menghasilkan laju regangan yang sangat terkontrol. Karena kehilangan panas yang lebih rendah, mesin yang lebih kecil dapat digunakan untuk proses penempaan ini.
Aplikasi Penempaan
Selain suku cadang engine dan transmisi, forging digunakan untuk berbagai macam roda gigi, sprocket, tuas, poros, spindel, sambungan bola, hub roda, roller, kuk, balok gandar, bantalan bantalan, dan tautan.
Sebagian besar produk palsu digunakan di setiap industri mekanik.
Rotor turbin, rotor generator, dll. adalah produk palsu.
Ini memberikan kekuatan lelah yang lebih tinggi sehingga sebagian besar bagian yang bergerak seperti poros engkol, roda gigi poros bubungan, dll. dibuat dengan operasi penempaan.
Penempaan dingin digunakan untuk memproduksi pahat, baut, dll.
Ini sebagian besar digunakan dalam pembuatan perkakas tangan dan perangkat keras.
Ini digunakan dalam pembangunan kapal di berbagai pekerjaan struktur.
Keuntungan Penempaan
Penempaan memberikan sifat mekanik yang lebih baik, keuletan dan kelelahan, dan ketahanan benturan karena proses ini memurnikan dan mengarahkan aliran butir sesuai dengan bentuk potongan. Hampir semua logam, besi dan non-besi dapat ditempa.
Suku cadang yang diproduksi dengan penempaan lebih kuat
Lebih dapat diandalkan dan lebih murah
Ini menawarkan respons yang lebih baik terhadap perlakuan panas
Ini menawarkan sifat metalurgi yang lebih konsisten dan lebih baik
Ini menawarkan berbagai ukuran produk
Ini membutuhkan lebih sedikit operasi sekunder
Ini memiliki fleksibilitas desain yang hebat
Kerugian menempa
Dalam penempaan panas, sulit untuk melakukan operasi sekunder
Biaya modal lebih banyak
Prosedur keselamatan manusia dan material yang sangat tinggi harus diikuti
