Pengerjaan Panas ( Hot Treatment)

1.    Proses Pengerjaan Panas

Proses pengerjaan  panas merupakan proses pembentukan yang dilakukan pada daerah di atas temperatur rekristalisasi(temperatur tinggi) logam yang diproses. Dalam proses  deformasi  pada temperatur tinggi terjadi peristiwa pelunakan yang terus menerus. Akibat kongkritnya adalah bahwa logam akan mengalami perobahan sifat menjadi lebih lunak pada temperatur tinggi, kenyataan inilah yang membawa keuntungan-keuntungan pada proses pengerjaan panas, yaitu deformasi yang diberikan kepada benda kerja menjadi lebih relatif besar. Kondisi ini karena sifat lunak dan sifat ulet, sehingga gaya pembentukan yang dibutuhkan relatif kecil, serta benda kerja mampu menerima perubahan bentuk yang besar tanpa mengalami retak. Maka keuntungan itulah proses pengerjaan panas biasanya digunakan pada proses-proses pembentukan primer yang dapat memberikan deformasi yang besar, misalnya: proses pengerolan panas, tempa dan ekstrusi.

2.    Tempa

2.1.         Pengertian

Kerja tempa adalah suatu proses pengerjaan logam yang paling tua. Prosesnya terdiri dari atas pemukulan atau penekanan logam menjadi bentuk yang dikehendaki. Hal ini dapat dikerjakan baik dalam keadaan panas maupun dingin, tetapi istilah “tempa” umumnya menggunakan panas. Jadi yang dimaksud menempa adalah suatu proses pengerjaan logam dalam keadaan panas dengan cara memukul dengan palu diatas landasan.

Penempaan dapat dilakukan dengan tangan maupun dengan mesin. Untuk benda-benda kerja yang ringan dapat dilakukan dengan penempaan tangan. Penempaan dengan mesin biasanya dilakukan untuk pekerjaan-pekerjaan berat, dapat menggunakan matres ataupun tidak menggunakan matres.

Keuntungan kerja tempa adalah  :

1. logam dalam keadaan panas bersifat lunak dan mudah dibentuk tumbukan dan tekanan tanpa merusak sifat logam itu sendiri.
2. Benda – benda yang sama yang ditempa lebih kuat daripada benda yang dikerjakan dengan mesin.
3. Bentuk – bentuk benda kerja yang rumit dapat diproduksi lebih mudah dan murah daripada dengan kerja mesin.
4. Pembentukan yang dilakukan dengan penempaan tidak terjadi pemotongan, maka jumlah logam yang hilang atau terbuang akan lebih sedikit.

Adapun kekurangan-kekurangan dalam kerja tempa adalah:

1. Temperatur tempa yang terlalu tinggi akan menyebabkan oksidasi sehingga benda kerja akan cepat mencair.
2. Ukuran yang tepat sulit untuk dicapai.

Bahan-bahan yang dapat ditempa umumnya adalah :

1.      Baja karbon rendah yang mengandung karbon antara 0,1% – 0,3%

2.      Baja karbon sedang yang mengandung karbon antara 0,3% – 0,7%

3.      Baja karbon tinggi yang mengandung karbon antara 0,7% – 1,5%

4.      Baja paduan, yaitu yang mengandung unsure paduan lainnya.

5.       

2.2.         Peralatan Utama Proses Penempaan

2.2.1.      Dapur Pemanas atau Dapur Tempa

Fungsi utama dapur tempa ialah tempat untuk membakar benda kerja yang akan dibentuk. Selain pekerjaan membentuk, dalam menempa dapat juga dilaksanakan berbagai pekerjaan seperti menyepuh, melunakan, penyambungan dengan car alas tempa dan lain-lain.

2.2.1.1.            Macam-macam dapur Tempa

2.2.1.1.1.      Dapur Tempa Tetap.

Dapur tempa tetap umumnya dipakai di bengkel-bengkel dan diletakan secara permanen di atas suatu fondasi yang kuat. Suatu dapur tempa memerlukan udara penghembus. Udara penghembus dapat diperoleh melalui berbagai cara, baik cara tradisional, seperti dapur tempa tekan yang masih banyak digunakan di daerah pedalaman maupun menggunakan ventilator listrik atau tangan.

Bagian-bagian utama dapur tetap :

1.      Cerobong asap, fungsinya untuk menarik asap dan debu dengan system tarikan alam sehingga populasi udara dapat dikurangi

2. Sungkup asap, untuk mengarahkan asap ke dalam cerobong.
3. Tungku api, tempat memasang/membakar benda kerja.
4. Katup pengatur, untuk memasukan pemasukan udara ke dalam tungku.
5. Katup pembuang debu, untuk mengeluarkan debu sisa pembakaran dan terak-terak.

Prinsip kerja dapur tempa tetap

Pada dapur tempa, udara penghembus dialirkan melalui suatu saluran ke tungku api. Dengan berputarnya ventilator, udara dapat dihembuskan ke tungku api yang sedang membara melalui pipa penghubung yang dilengkapi dengan katup-katup pengatur. Dengan demikian panas bahan bakar akan bertanbah dan mempercepat naiknya suhu benda kerja yang dibakar.

2.2.1.1.2.      Dapur Tempa lapangan

Dapur tempa lapangan adalah suatu dapur yang dapat dipindah-pindah sehingga dapat digunakan dimana saja bila diperlukan. Pada dapur ini hanya dapat dibuat api yang kecil karena udara penghembus yang diperoleh ventilator digerakan dengan tangan atau kaki. Dengan terjadinya api yang kecil pada dapur ini penggunaannya pun untuk benda-benda yang kecil pula.

Bagian-bagian utama dapur tempa lapangan :

1.      Tungku api,

2. Pedal, untuk menggerakan engkol pemutar.
3. Engkol pemutar, untuk memutarkan roda penggerak.
4. Roda penggerak, untuk menggerakan ventilator, dan
5. Ventilator untuk menghembuskan udara ke dalam tungku api.

Prinsip kerja dapur tempa lapangan :

Apabila pedal diinjak, engkol akan memutar roda penggerak dan dengan perantaraan sabuk ventilator akan menghembuskan udara ke dalam tungku api. Pada dapur tempa jenis lain engkol diputar dengan menggunakan tangan.

2.2.1.2.            Suhu Pada Dapur Tempa

            Temperatur dan warna untuk benda kerja yang ideal adalah pada temperatur pada suhu 800-930 derajat celsius atau pada warna yaitu berwarna merah kekuning-kuningan. Baja tidak boleh ditempa dibawah 400 derajat celcius, maka baja akan rapuh berwarna biru. Jika baja dipanaskan diatas 1200 derajat celcius maka baja akan terbakar dan tidak dapat diperbaiki lagi. Benda kerja yang biasa digunakan yaitu st.37 dengan kandungan karbon kuang lebih 0.3 g.

Warna	Suhu (celcius)
Colklat tua	530 o – 580 o
Merah coklat	580 o – 650 o
Merah tua	650 o – 730 o
Merah padam tua	730 o – 770 o
Merah padam	770 o – 800 o
Merah padam muda	800 o – 830 o
Merah muda	830 o – 900 o
Merah jambu	900 o – 1050 o
Kuning tua	1050 o – 1150 o
Kuning muda	1150 o – 1250 o
Putih	1250 o – 1400 o
Putih terang	1400 o – 1600 o

Tabel temperatur dan warna pemanasan

2.2.1.3.            Bahan bakar dalam dapur tempa

Ada tiga macam bahan bakar yang dipergunakan pada dapur tempa, yaitu; bahan bakar padat, bahan bakar cair, dan bahan bakar gas.

a.      Bahan Bakar padat

Syarat-syarat bahan bakar padat :

1.      Kadar karbonnya tinggi

2.      Bahan bakar padat cukup keras.

3.      Butir-butiran bahan bakar tidak terlalu kecil.

4.      Tidak mengandung bahan bakar TER, karena sangat mengotori langit-langit, sehingga menjadi  hitam. Oleh karena itu, arang batu dijadikan arang bekas karena arang batu mengandung TER.

5.      Yang termasuk bahan bakar padat adalah : arang kayu, arang bekas, tempurung kelapa, dan lain-lainnya yang berbentuk benda padat dan dapat dibakar.

Keuntungan bahan bakar padat adalah :

1.      Mudah didapat terutama di daerah pedesaan.

2.      Tidak mudah terbakar.

3.      Kerugian Bahan bakar padat adalah :

4.      Ruang kerja kotor.

5.      Memerlukan tempat penyimpanan yang luas.

b.      Bahan bakar cair

Syarat-syarat bahan bakar cair :

1.    Nilai kalorinya tinggi.

2.    Tidak mudah menguap.

3.    Mudah dibakar.

4.    Tidak membahayakan.

Jenis-jenis bahan bakar cair yang banyak digunakan adalah minyak tanah dan solar.

Keuntungan bahan bakar cair :

1.      Tempat penyimpanan tidak seluas bahan bakar padat dan gas.

2.      Mudah diperoleh di kota maupun di pedesaan.

Kerugian bahan bakar cair :    

1.       Memerlukan penyimpanan yang khusus.

2.      Bahaya kebakaran mudah terjadi.

c.       Bahan bakar gas.

Syarat-syarat bahan bakar gas :

1.    Temperatur nyala cukup tinggi.

2.    Mudah didapat

3.    Nilai kalorinya tinggi.

Keuntungan bahan bakar gas :

1.    Mudah melayaninya.

2.    Penyalaan lebih cepat.

3.    Tempat kerja bersih.

Kerugian bahan bakar gas :

1.    Masih sulit didapat terutama di daerah pedesaan.

2.    Harganya relative lebih mahal.

3.    Ventilasi harus baik.

2.2.2.      Landasan

Landasan dikenal juga dengan istilah paron ini digunakan untuk peletakan benda kerja pada saat dilakukannya proses pembentukan secara manual.

            Landasan ada beberapa tipe, yaitu:

1.      Landasan paron(anvil)

2.      Landasan datar

3.      Landasan profil

Gambar Landasan

Landasan paron(anvil) terdiri dari dasar (base), kaki (foot), badan (body), permukaan datar (face), meja (table), tanduk (horn).

Landasan datar ini terdiri dari meja besi yang pejal dengan beberapa lobang pada permukaan meja. Lobang ini tembus sampai ke bawah. Landasan ini dilengkapi dengan batang tirus melengkung yang berguna untuk membentuk dan penjepit benda kerja pada meja.

Landasan profil terdiri dari berbagai macam bentuk profil yang ada di sekitar landasan, baik berbentuk persegi, bulat, segienam dan segitiga. Landasan profil ini dapat dibolak-balik sesuai dengan kebutuhan bentuk yang diinginkan dari profil.

2.2.3.      Smeed tang

Gambar Smeed Tang

Smeed tang berfungsi untuk memegang benda kerja pada saat dilakukannya proses penempaan.  Smeed tang ini terdiri dari bagian tangkaii yang memiliki panjang sekitar 40-50cm, hal ini dikarenakan untuk mengurangi pengaruh panas dari benda kerja. Bagian ujung pengapit yang berguna untuk mengambil atau mengambil benda kerja. Tipe dari ujung penjepit ini ada catok rata, catok bulat, dan catok berkaki. Catok rata berguna untuk memegang benda kerja persegi, catok bulat berguna memegang benda-benda bentuk silinder, dan catok berkaki berguna untuk memegang benda yang ada lobangnya.

2.2.4.      Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk membentuk permukaan benda kerja. Palu tempa dibedakan berdasarkan kepala palunya, hal ini disesuaikan dengan bentuk permukaan bentuk benda kerja yang diinginkan.

Ukuran palu ditentukan oleh berat dari kepala palu, seperti palu 250 gr, 500 gr, 1000 gr dan bahkan palu dengan berat10 kg. Dengan demikian pemakaian palu sangat bervariasi sesuai dengan jenis kegiatan pekerjaan.

Jenis palu dapat dibagi dua yaitu palu keras dan palu lunak. Palu keras adalah palu yang kepalanya terbuat dari baja dengan kadar karbon sekitar 0,6%. Proses pembuatannya adalah dengan jalan ditempa, kemudian dikeraskan pada bagian

Gambar  Beberapa Jenis Palu Tempa

2.2.5.      Mesin Hammer

Mesin Hammer adalah  mesin yang digunakan untuk membentuk benda kerja atau sebagai pengganti fungsi palu pembentuk. Mesin hammer ini bergerak secara linear dengan gerakkan naik dan turun. Pada saat turun mesin hammer ini bekerja untuk memukul atau membentuk benda kerja. Kecepatan gerak mesin hammer turun ini dapat diatur sesuai dengan kecepatan yang diinginkan. Kepala pemukul mesin hammer dan landasan /anvil ini dapat diganti sesuai dengan bentuk benda kerja yang ada pada gambar. Penggunaan mesin hammer ini akan lebih efisien jika digunakan untuk memproduksi dalam jumlah relatif besar.

Mesin hammer ini digerakkan oleh motor listrik dengan pemindahan gerakan putar motor menjadi gerak translasi atau gerak turun naiknya hammer pemukul. Mesin hammer ada juga yang digerakkan dengan menggunakan sistem hidrolik, dimana silinder hidrolik ini yang difungsikan untuk proses pemukulan atau pembentukan benda kerjanya.

Gambar Bagian Utama Mesin Hammer

Bagian-bagain Utama Mesin Hammer

1.    Kepala Gabungan (head assembly)

2.    Batang Penyangga (column to anvil pads)

3.    Pegas Balik (steel spring replacements)

4.    Tutup Landasan (anvil cap or sow block)

5.    Isolasi blok landasan (foundation block isolation)

6.    Landasan (anvil mat)

2.2.6.      Bak Pendingin

Bak pendingin digunakan untuk mendinginkan benda kerja setelah dilakukan proses penempaan. Bak  pendingin ini tidak hanya diisi dengan air saja. Tetapi juga disesuaikan dengan proses yang akan dilakukan, misalnya untuk proses quenching alat-alat hasil tempa seperti, pada penempaan parang atau pisau, cangkul, kampak dan sebagainya. Media pendingin yang umum digunakan untuk proses pendinginan cepat atau quenching ini terdiri dari beberapa jenis diantaranya, air, olie, dan minyak sabana.

2.3.         Proses Menempa

2.3.1.      Proses dasar menempa

       Yang dimaksud proses dasar menempa ialah suatu proses pengerjaan yang merupakan dasar ketrampilan menempa yang harus dikuasai oleh pekerja tempa.

       Proses-proses dasar menempa terdiri dari

·         Meratakan benda kerja ( Flattening ).

·         Membuat tajam benja kerja ( sharpening ).

·         Membuat runcing benda kerja ( pointing ).

·         Membuat benda kerja dengan cara memukul bagian atasnya ( Up Setting ).

·         Memperpanjang atau menarik suatu benda kerja ( drawing )

·         Membengkokan benda kerja ( Bending ).

2.3.2.      Operasi Penempaan

Operasi tempa pada umumnya dilakukan pada temperatur tinggi atau hot working, terutama untuk benda kerja ukuran besar. Sebagian operasi tempa dilakukan pada temperatur rendah atau cold working untuk benda kerja berukuran relatif kecil. Untuk dapat menjadi Produk akhir,  biasanya  pembentukan dengan forging dilakukan secara bertahap.

Berdasarkan kecepatan pembentukannya, atau kecepatan pembebanannya,  peralatan atau mesin operasi tempa dikelompokkan menjadi dua, yaitu:

·         Penempaan cepat seperti Forging Hammer dan Drop Hammer

·         Penempaan lambat seperti Forging Press

Berdasarkan jenis cetakan, atau dies yang digunakan, operasi tempa biasanya dikelompokkan menjadi  Open Die Forging dan Closed Die Forging.

1.      Open Die Forging, Tempa Dengan Cetakan Terbuka, Atau Tanpa Cetakan

Open die forging adalah penempaan yang dilakukan dengan meletakkan benda kerja di antara die yang berbentuk datar, atau flat die atau yang berbentuk sederhana. Proses ini digunakan untuk produk yang berukuran besar dengan produktivitas rendah.

Open die forging Biasanya digunakan untuk memberikan bentuk awal benda kerja yang akan dilanjutkan dengan penempaan  yang menggunakan die tertutup, atau closed die forging.

Beberapa contoh dari open die forging adalah: upsetting, edging, fullering, drawing, swagging, piercing dan punching.

Gambar Proses Open Die Forging

2.      Closed Die Forging, Tempa Dengan Cetakan Tertutup

Closed die forging adalah operasi penempaan yang menggunakan sepasang die block yang secara presisi membentuk benda kerja yang diinginkan. Die block dibuat melalui pemesinan atau casting. Penempaan dengan menggunakan die block ini akan menghasilkan produk yang memiliki toleransi ukuran yang lebih presisi. Die block terdiri dari dua bagian, yaitu die bagian atas, dan die bagian bawah.  Closed die forging umumnya diaplikasikan untuk benda kerja berukuran relatif kecil.

Closed die forging diterapkan secara bertahap dimulai dengan proses fullering dan edging pada bahan baku untuk memberikan bentuk awal benda kerja. Kemudian dilakukan penempaan kasar dengan rough die block. Pada tahapan ini terjadi perubahan bentuk yang relatif besar. Tahap penempaan akhir dilakukan dengan finishing die untuk memperoleh benda kerja yang sesuai dengan bentuk dan ukuran dari rancangan produk akhir.

Pada proses tempa ini, volume benda kerja harus cukup untuk dapat mengisi seluruh rongga cetakan dengan sempurna. Sulitnya menentukan volume yang tepat, maka sering digunakan volume benda kerja yang relatif lebih besar.

Kelebihan volume ini akan menyebabkan terjadinya aliran material secara lateral yang melebar ke luar dari rongga die dan membentuk pita logam tipis yang biasa disebut sebagai sirip atau flash. Untuk mencegah terjadinya flash yang berlebihan, atau flash terlalu lebar, pada die block disediakan rongga penampung yang disebut flash gutter. Setelah tahapan tempa terakhir, flash dipotong dengan menggunakan trimming die.

Flash berfungsi sebagai penutup atau katup pengaman kelebihan logam pada rongga cetakan tertutup dan selain itu berfungsi sebagai penghambat aliran logam sehingga terjadi tekanan yang tinggi untuk memastikan logam akan mengisi rongga cetakan

Gambar Proses Closed Die Forging

.4.              Produk yang dihasilkan dari Proses Penempaan

Beberapa contoh produk yang dihasilkan dari proses pengerjaan tempa diantaranya :

·         Alat rumah tangga : Sendok, garpu, pisau makan dan masih banyak lagi

·         Alat Pertanian : Parang, Cangkul, Sabit, Bajak, Kampak dan sebagainya

·         Suku cadang otomotif baik untuk roda dua maupun roda empat.

·         Komponen  pemesinan

  

RANGKUMAN

Proses pengerjaan  panas merupakan proses pembentukan yang dilakukan pada daerah di atas temperatur rekristalisasi(temperatur tinggi) logam yang diproses.

Tempa  adalah suatu proses pengerjaan logam dalam keadaan panas dengan cara memukul dengan palu diatas landasan.

Peralatan dalam proses tempa :

·         Dapur pemanas

·         Landasan

·         Smeed tang

·         Palu

·         Mesin Hammer

·         Bak pendingin .

       Proses dan operasi penempaan

            Proses-proses dasar menempa terdiri dari

·         Meratakan benda kerja ( Flattening ).

·         Membuat tajam benja kerja ( sharpening ).

·         Membuat runcing benda kerja ( pointing ).

·         Membuat benda kerja dengan cara memukul bagian atasnya ( Up Setting ).

·         Memperpanjang atau menarik suatu benda kerja ( drawing )

·         Membengkokan benda kerja ( Bending ).

Operasi penempaan

Berdasarkan kecepatan pembentukannya, atau kecepatan pembebanannya,  peralatan atau mesin operasi tempa dikelompokkan menjadi dua, yaitu:

·         Penempaan cepat seperti Forging Hammer dan Drop Hammer

·         Penempaan lambat seperti Forging Press

                   Berdasarkan jenis cetakan, atau dies yang digunakan, operasi tempa biasanya dikelompokkan menjadi  Open Die Forging dan Closed Die Forging

Open die forging adalah penempaan yang dilakukan dengan meletakkan benda kerja di antara die yang berbentuk datar, atau flat die atau yang berbentuk sederhana. Proses ini digunakan untuk produk yang berukuran besar dengan produktivitas rendah.

Closed die forging adalah operasi penempaan yang menggunakan sepasang die block yang secara presisi membentuk benda kerja yang diinginkan

Produk yang dihasilkan dari Proses Penempaan

Beberapa contoh produk yang dihasilkan dari proses pengerjaan tempa diantaranya :

·         Alat rumah tangga : Sendok, garpu, pisau makan dan masih banyak lagi

·         Alat Pertanian : Parang, Cangkul, Sabit, Bajak, Kampak dan sebagainya

·         Suku cadang otomotif baik untuk roda dua maupun roda empat.

·         Komponen  pemesinan

  

DAFTAR PUSTAKA

Ambiyar,dkk. 2008. Teknik pembentukan pelat SMK. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional.

http://genyezmloro.blogspot.com/2012/01/teknik-pembentukan-kerja-tempa.html

http://terasepte.blogspot.com/2013/04/tempa-forging_735.html

http://zulhaiban.wordpress.com/2010/02/20/teknik-pembentukan-material/