Forging (Penempaan) : Pengertian, Klasifikasi, Jenis, Proses, Kelebihan dan Kekurangan

Dalam proses pembentukan logam terdapat berbagai macam cara maupun metode yang dapat digunakan untuk menghasilkan bentuk logam sesuai dengan kebutuhan. Salah satu proses pembentukan logam yang sangat umum dikenal yaitu forging atau penempaan. Jadi, Apa itu forging ?.

Forging atau Penempaan adalah salah satu proses pembentukan logam di mana logam berubah bentuk secara plastis menjadi bentuk dan ukuran yang lain yang dilakukan secara konvensional atau dengan bantuan mesin tempa dengan suhu pengerjaan tertentu.

Dalam proses penempaan, logam dan paduan dideformasi menjadi bentuk yang ditentukan dengan penerapan pukulan berulang dari sebuah alat tempa atau palu. Biasanya dalam proses penempaan dilakukan pemanasan pada logam, meskipun terkadang penempaan juga dapat dilakukan dengan pengerjaan dingin. Bahan baku logam yang digunakan berupa sebuah potongan melintang bulat atau persegi dengan volume yang sedikit lebih besar dari volume komponen jadi atau hasil penempaan.

Klasifikasi Dan Jenis Forging

Secara umum proses penempaan diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu berdasarkan jenis pembentukan benda kerja dan jenis alat penempaan yang digunakan. Berikut ini meerupakan klasifikasi dan jenis penempaan (forging)

1. Penempaan Berdasarkan jenis pembentukan benda kerja

a. Open Die Forging

Open Die Forging

Dalam open die forging (penempaan cetakan terbuka), benda kerja dikompresi dua buah dua pelat datar, sehingga memungkinkan logam mengalir tanpa ada pembatasan ke arah samping relatif terhadap permukaan cetakan.

Contoh paling sederhana dari open die forging adalah kompresi billet antara dua cetakan datar. Proses ini juga dikenal sebagai upsetting atau upset forging. Pada proses open die forging tinggi benda kerja akan berkurang karena tekanan yang diberikan sehingga diameter benda kerja menjadi bertambah. Dalam kondisi ideal, di mana tidak ada gesekan antara billet dan permukaan cetakan, maka akan terjadi deformasi homogen. Dalam hal ini, diameter bertambah secara seragam sepanjang ketinggiannya.

Dalam operasi penempaan yang sebenarnya (aktual), deformasi tidak akan terjadi secara homogen karena adanya gesekan pada antarmuka die-billet. Gesekan ini berlawanan dengan pergerakan billet di permukaan, hal tersebut dikenal dengan barreling effect. Barreling effect akan signifikan sebagai rasio diameter-tinggi, karena area kontak yang lebih besar pada permukaan cetakan billet. Selain itu temperatur juga akan mempengaruhi fenomena tersebut.

b. Closed Die Forging

Closed Die Forging

Dalam proses closed die forging, menggunakan cetakan dengan bentuk tertentu pada permukaannya. Bentuk yang diberikan pada permukaan cetakan akan membatasi aliran logam secara signifikan. Namun pada proses ini menghasilkan bahan di luar cetakan yang disebut flash yang akan dihilangkan pada proses permesinan.

Closed die forging (Penempaan cetakan tertutup) atau sering juga dikenal sebagai impression die forging dilakukan pada cetakan yang memiliki bentuk yang akan diberikan pada benda kerja melalui proses pembentukan.

Pada tahap perantara, mulanya billet berubah bentuk sebagian memberikan bentuk menonjol. Selama penutupan penuh cetakan, impresi diisi penuh dengan billet yang terdeformasi dan selanjutnya bergerak keluar dari impresi untuk membentuk flash.

Impression die forging tidak memungkinkan untuk melakukan pengerjaan benda dengan nilai toleransi yang kecil. Oleh karena itu proses permesinan umumnya dibutuhkan untuk mendapatkan hasil akhir yang lebih akurat. Bentuk geometri dasar benda kerja dapat dihasilkan melalui proses penempaan, namun utnk beberapa pengerjaan membutuhkan proses permesinan untuk hasil akhir yang lebih presisi.

c. Flashless Forging

Flashless Forging

Dalam penempaan tanpa flash (flashless forging), benda kerja yang ditempa sepenuhnya dibatasi di dalam cetakan dan tidak ada flash yang dihasilkan. Dalam penempaan flashless, yang harus diperhatikan adalah volume benda kerja awal harus sama dengan ruang pada rongga cetakan dalam toleransi yang sangat dekat. Jika ukuran awal billet terlalu besar, tekanan yang berlebihan akan menyebabkan kerukanan pada cetakan dan penekan. Sedangkan jika ukuran billet terlalu kecil maka rongga cetakan tidak akan terisi sempurna.

Karena prosesnya yang membutuhkan ketelitian tinggi, proses ini cocok digunakan untuk membuat benda yang sederhana dan bagian yang simetris, selain itu untuk bahan yang digunakan pada proses ini umumnya berupa Al, Mg dan Paduan keduanya.

2. Penempaan Berdasarkan Jenis Alat Tempa yang Digunakan

a. Forging Hammer

Forging hammer bekerja dengan menerapkan beban kejut pada benda kerja. Proses ini seringkali dikenal dengan drop hammer karena caranya memberikan energi impact.

Ketika cetakan atas mengenai benda kerja menyebabkan bagian tersebut mengikuti bntuk rongga cetakan. Terkadang dibutuhkan beberap pukulan untuk mencapai perubahan bentuk yang diinginkan.

Drop hammer diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu :

- Gravity drop hammers, yaitu jika energi yang dihasilkan oleh palu karena beban pada palu tersebut akibat gaya gravitasi. Besar kecilnya beban kejut yang dihasilkan bergantung pada ketiggian posisi palu dan beban palu trsebut.

- Power drop hammer, yaitu beban kejut yang dihasilkan dengan menggunakan bantuan tekanan udara atau uap.

b. Presses Forging

Presses forging adalah proses penempaan dengan Gaya yang diberikan pada bilet tempa secara bertahap, dan tidak seperti gaya tumbukan. Berdasarkan mekanismenya Presses forging dibagi menjadi tiga jenis yaitu :

- Tekanan mekanis

Dalam mekanisme ini, gerakan berputar dari motor penggerak diubah menjadi gerakan translasi pada penekan. Proses mekanis beroperasi dengan cara eksentrik, engkol, atau knuckle joints. Penekan mekanis biasanya mencapai kekuatan yang sangat tinggi di bagian bawah pukulan tempa (bottom forging stroke).

- Tekanan hidrolik

Dalam mekanisme ini, Piston digerakkan dengan menggunakan sistem hidrolik sebagai meknisme untuk menggerakkan penekan.

- Penekan sekrup

Dalam mekanisme ini, gaya diberikan dengan menggunakan mekanisme sekrup yang menggerakkan penekan secara vertikal. Baik penggerak sekrup maupun penggerak hidrolik beroperasi pada kecepatan penekanan yang relatif rendan.

Kelebihan dan Kekurangan Proses Penempaan (Forging)

Dalam proses pembentukan logam secara forging atau penempaan terdapat beberapa kelebihan serta kekurangan baik ditinjau secara hasil produk maupun dalam hal teknis pengerjaannya. Berikut ini merupakan kelebihan dan kekurangan forging atau penempaan.

Kelebihan proses penempaan:

- Produk mampu menangani beban impact lebih baik dibandingkan proses casting

- Produk hasil penempaan tidak mengalami porositas, penyusutan, rongga, dan masalah tuang dingin.

- Struktur butiran yang rapat pada tempa membuatnya kuat secara mekanis. Sehingga pada material paduan tidak perlu terlalu banyak membutuhkan komponen berkekuatan tinggi.

- Struktur butiran yang rapat menawarkan ketahanan aus yang baik.

- Pengoperasian dengan biaya rendah.

- Proses ini tidak membutuhkan operator keahlian khusus.

Kekurangan proses penempaan:

- Biaya awal yang lebih tinggi untuk mesin tempa besar.

- Proses finishing sekunder diperlukan dalam penempaan panas.

- Tidak dapat menghasilkan bentuk benda kerja yang kompleks.

- Ukuran benda kerja terbatas karena mengikuti ukuran penempa.

- Logam yang getas dan rapuh tidak bisa dilakukan penempaan.

Referensi

[1] M.P. Groover, Fundamental of modern manufacturing Materials, Processes and systems, 4ed

[2] H.N Gupta, et al. "Manufacturing Processes".2009.

Share :