Tugas Besar Pp1 P.docx

KATA PENGANTAR Puja dan puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT yang mana telah memberikan banyak nikmat serta karunia-Nya kepada kami semua, sehingga kami berhasil menuntaskan Tugas besar ini dengan tepat pada waktunya. Tugas besar Proses Produksi tentang Rolling yang kami buat, berisikan semua informasi tentang proses Rolling. Dari pengertian Rolling sampai kita jelaskan prosses dan tahap demi tahap rolling itu sendiri. Kami harap kedepannya Tugas ini akan memberikan banyak informasi kepada kita semua tentang pengertian dan pengaplikasian Rolling. Kami sadar bahwa tugas besar yang kami buat masih jauh dari ambang kesempurnaan. Oleh karenanya, semua kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak sangat kami harapkan demi perbaikan isi dari tugas besar ini. Akhir kata, kami ucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah ikut turut mebantu menyukseskan pembuatan tugas besar ini dari titik awal hingga akhir. Semoga Allah S.W.T senantiasa selalu meridhai segala upaya dan usaha kita. Amiin ,Serta kepada Dosen Proses Produksi Bpk Made Wijana .ST.MT. Mataram 9 Juli 2018

ii

DAFTAR ISI

Kata pengantar ................................................................................................ i Daftar isi ......................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.2 Ruang Lingkup Materi ................................................................. 1 1.3 Tujuan .......................................................................................... 1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 2 2.1 Pengertian Proses Rolling ............................................................ 2 2.2 Jenis-Jenis Proses Pengerolan ...................................................... 3 2.3 Proses Dasar Pengerolan .............................................................. 5 2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Pengerolan ............... 6 2.5 Tipe Susunan Roll .................................................................. …..6 2.6 Konfigurasi Mesin Roll………………................................ .. ......7 2.7 Variasi Pengerolan ..................................................................... 11 BAB III PENUTUP ..................................................................................... 14 3.1 Kesimpulan ................................................................................ 14 3.2 Saran ........................................................................................... 14 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 15

iii

BAB I PENDAHULUAN LANDASAN TEORI 1.1 METAL FORMING PROCESS Proses pembentukan logam dengan mempergunakan gaya tekan untuk mengubah bentuk dan atau ukuran dari logam yang dikerjakan. Pada proses ini dilakukan pemberian tegangan yang lebih besar dari tegangan luluh sehingga terjadi deformasi plastis. Dalam hal ini deformasi elastis dianggap sangat kecil. Proses pembentukan logam tersebut berdasarkan besarnya deformasi plastis yang terjadi dapat dibedakan menjadi 2 yaitu Bulk deformation process dan sheet metal forming process METAL FORMING SHEET-METAL FORMING PROCESS

BULK DEFOR- MATION PROCESS

SHEET METAL CUTTING

FORGING

BANDING

ROLLING

SHEET METAL DRAWING

DRAWING EXTRUDING

Sedangkan berdasarkan suhu pengerjaannya, proses pembentukan logam tersebut dapat dibedakan atas dingin (cold working) dan pengerjaan panas (hot working

Secara umum dapat dibagi 4 kelompok besar : 1PRESSING 2.DRAWING 3.BENDING 4.SHEARING Berdasarkan proses pengerjaan, dibagi 2 bagian : 1.HOTWORKINGPROCESS 2.COLD WORKING PROCESS

4

Tegangan alir (flow stress) (Yf) Tegangan alir adalah nilai tegangan seketika yang diperlukan material terdeformasi secara kontinyu untuk menjaga logam mengalir. Pada kekuatan luluh dari logam, fungsi dari tegangan alir ditunjukkan dalam rumus

Yf = K . ε n

(lb/in2) (Mpa)

Gambar 1.6 Kurva tegangan-regangan yang mengindikasikan lokasi tegangan alir rata-rata Yf dalam hubungannya dengan dengan kekuatan luluh Y dan tegangan alir akhir proses Yf 1.1

Didalam daerah plastis , prilaku kebanyakan logam ditunjukkan dengan rumus

σ=K.εn dimana:

n

σ

= tegangan sebenarnya (lb/in2) (Mpa)

K

= Koefisien kekuatan bahan (lb/in2) (Mpa)

ε

= regangan sebenarnya (in/in)

= koefisien penguatan regangan (tahanan terhadap neching) 5

1.2 ROLLING Pengertian Proses Rolling Rolling atau pengerolan logam adalah sebuah proses untuk mengurangi ketebalan atau luas penampang dari suatu logam atau benda kerja, dengan melewatkan benda kerja pada sepasang roll yang berputar dengan arah yang berlawanan. Celah atau gap diantara dua roll yang berputar lebih kecil dari ketebalan logam yang akan masuk. Benda kerja terjepit diantara dua roll, sehingga muncul gaya gesek yang diperlukan untuk menggigit dan menarik benda kerja agar dapat melewati roll. Benda kerja yang melewati roll berputar akan mengalami tegangan tekan dan tegangan geser permukaan. Deformasi dari proses ini akan menyebabkan benda kerja bertambah panjang, sedangkan luas penampang atau ketebalannya akan berkurang. Proses rolling ini banyak digunakan pada proses pengerjaan logam, karena memberikan kemungkinan untuk memproduksi produk akhir yang berkualitas tinggi dan mudah dikontrol. Proses pengerolan ini biasanya merupakan proses pertama yang digunakan untuk mengubah material menjadi produk kasar. Material yang tebal di roll menjadi blooms, billets atau slab, atau bentuk-bentuk ini dapat dibuat langsung dari continous casting. Produk seperti bloom, billet, dan slab ini merupakan produk setengah jadi dan harus dibentuk lagi pada proses selanjutnya. Bentuk bahan dasar dan produk proses pengerolan ini dapat dibedakan sebagai berikut :  Bloom : mempunyai penampang melintang segiempat atau bujur sangkar dengan ketebalan lebih besar dari 6 inchi dan lebarnya ≤ 2x tebal.  Bilet : biasanya lebih kecil dari bloom, penampang lintangnya berupa bujur sangkar atau lingkaran. Dibuat dengan beberapa kali forming seperti rolling atau ekstrusi.  Slab : segiempat utuh dengan lebar penampang ≥ 2x tebal. Slab dapat diproses lebih lanjut menjadi plate, sheet, atau strip.

Berikut ini beberapa contoh produk dari proses pengerolan.

6

Gambar 1. Skema aliran produk proses rolling.

Jenis – Jenis Proses Pengerolan a) Proses Pengerolan Panas (Hot Rolling) Hot rolling merupakan operasi pengerolan yang dilakukan pada temperature lebih tinggi dari temperature rekristalisasi. Biasanya bahan kerja yang digunakan dalam proses pengerolan panas berupa potongan besar logam dalam bentuk slab atau bloom untuk tahap berikutnya, sehingga pada akhirnya diperoleh bentuk batang, plat, atau lembaran. Pada proses pengerolan panas ini, deformasi tidak menyebabkan terjadinya penguatan logam. Tegangan alir bahan akan semakin kecil dengan semakin tingginya temperature operasi. Energi deformasi yang dibutuhkan menjadi lebih kecil pada temperature yang lebih tinggi. Dengan demikian, maka deformasi dapat dilakukan pada benda kerja yang berukuran relative besar dengan total deformasi besar. Keuntungan dari pengerolan panas adalah :  Bebas dari tegangan sisa  Sifat-sifatnya lebih homogeny Sedangkan beberapa kekurangan dari pengerolan panas ini yaitu :  Dimensi kurang akurat  Terjadi oksidasi pada permukaan rolan b) Proses Pengerolan Dingin (Cold Rolling) Cold rolling merupakan proses pengerolan yang dilakukan pada temperature dibawah temperature rekristalisasi benda kerjanya. Pengerolan dingin ini biasanya dilakukan setelah proses pengerolan panas . Proses pengerolan dingin ini menghasilkan kualitas permukaan yang lebih baik, dan kesalahan dimensional yang lebih kecil daripada hasil proses pengerolan 7

panas. Bahan baku untuk proses pengerolan dingin ini biasanya adalah hasil dari proses pengerolan panas. Proses pengerolan dingin ini akan menyebabkan terjadinya mekanisme penguatan pada benda kerja yang diikuti dengan turunnya keuletan. Benda kerja menjadi lebih kuat, lebih keras, dan lebih rapuh. Pada proses pengerolan dingin ini, tegangan alir benda kerja menjadi semakin meningkat. Pada saat benda kerja mengalami pengerolan dingin, terjadi perubahan yang mencolok pada struktur butir dan pergeseran atom-atom. Untuk pengerolan dingin diperlukan tekanan yang lebih besar daripada pengerolan panas, karena material akan mengalami deformasi plastis bila tegangan melebihi batas elastis. Karena tidak mungkin terjadi rekristalisasi selama pengerolan dingin, tidak terjadi pemulihan dari butir yang mengalami perpecahan. Keuntungan dari proses pengerolan dingin antara lain :  Produknya lebih tipis daripada produk pengerolan panas  Benda kerjanya menjadi lebih kuat dan lebih keras Sedangkan beberapa kekurangan dari pengerolan dingin antara lain :  Membutuhkan proses pengerjaan panas setelah pengerolan, untuk menyeimbangkan lagi sifat mekanik produk 2.3 Proses Dasar Pengerolan Logam yang telah dipanaskan dilewatkan diantara dua roll yang berputar berlawanan arah, dengan celah antar rollnya kurang dari ketebalan material yang akan dimasukan. Karena roll berputar dengan kecepatan permukaanmelebihi kecepatan logam yang masuk, gesekan sepanjang kontak antar muka bereaksi memajukan logam Logam dijepit dan perpanjangan adalah kompensasi dari penurunan luas penampang lintang. Jumlah deformasi yang bisa dicapai pada sekali pengerolan tergantung pada kondisi friksi (gesek) di sepanjang permukaan. Bila terlalu banyak yang diinginkan roll tida dapat memproses material dan slip diatas permukaan. Apabila terlalu sedikit deformasi untuk sekali lewat pengerolan, maka akan mengakibatkan biaya produksi yang dibutuhkan menjadi lebih mahal. 2.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Proses Pengerolan Seperti halnya dengan proses pengerjaan panas yang lain, control suhu sangat mempengaruhi keberhasilan proses pengerolan. Idealnya, sebelum dilakukan proses pengerolan, benda kerja dipanaskan hingga suhu panasnya menjadi seragam. Karena temperature benda kerja sangat mempengaruhi hasil dari proses pengerolan. Apabila temperature benda kerja tidak seragam, maka deformasi yang terjadi berikutnya juga tidak seragam. Contohnya apabila material telah dipanaskan dengan waktu yang tidak memadai sehingga temperaturnya belum seragam, maka apabila dilakukan proses pengerolan, bagian luar benda kerja yang panas akan mengalir terlebih dahulu. Atau bila material telah mengalami pendinginan lebih karena proses sebelumnya, permukaan yang lebih dingin akan lebih tahan terhadap deformasi. Retak atau sobek pada permukaan yang lebih dingin mungkin terjadi karena interior yang panas dan lemah mencoba mengalir. 8

Pemanufaktur biasanya memanfaatkan panas dari continuous cast langsung untuk proses selanjutnya. Untuk operasi yang lebih kecil misalnya ingot, slab atau bloom material dibawa ke suhu rolling yang diinginkan, biasanya dalam tungku gas atau perendaman minyak yang dipanaskan. Untuk baja karbon murni atau paduan rendah suhu perendaman sekitar 2200 o F (1200 oC). Untuk benda kerja dengan penampang yang lebih kecil, biasanya digunakan kumparan induksi untuk memanaskan material yang akan di roll. Proses pengerolan panas biasanya dihentikan bila suhu jatuh sekitar 100-200 oF (50-100 oC) diatas temperatur rekristalisasi. Suhu finishing sebesar itu menjamin prodk dengan ukuran butir bagus, seragam dan tidak ada kemungkinan strain hardening 2.5 Tipe Susunan Roll a) Tipe Jepit Mesin roll tipe jepit mempunyai susunan roll yang menyerupai huruf L, dimana pada mesin roll ini terdiri dari 3 buah roll yang panjang. Dua roll berfungsi menjepit bahan plat yang akan diroll, kedua roll ini berputar berlawanan arah. Roll utama merupakan roll penggerak dimana gerakan putar yang dihasilkan roll dapat diperoleh dari putaran tuas ataupun motor listrik. b) Tipe Piramid Mesin roll tipe piramide mempunyai susunan roll membentuk pyramid atau segitiga. Jumlah roll yang digunakan pada mesin roll tipe pyramid ini berjumlah 3 buah. Dua buah roll bagian bawah berfungsi menahan plat yang akan di roll, sedangkan roll bagian atas berfungsi menekan plat sampai plat mengalami perubahan bentuk menjadi melengkung. Kelengkungan akibat penurunan roll diatas ini selanjutnya diteruskan ke bagian sisi plat yang lain mengikuti putaran ketiga roll tersebut. c) Tipe Kombinasi Jepit dan Piramid Mesin roll kombinasi jepit dan pyramid ini terdiri dari 4 buah roll. Dua buah roll yang berada di tengah berfungsi menjepit plat dan sekaligus mendorong plat ke arah roll penekan. Roll penekan dan pengarah pada bagian depan dan belakang masing-masing dapat diatur sesuai dengan ketinggian kedudukan roll. Roll penggerak utama berada dibagian bawah. Roll ini tidak dapat diatur, atau tetap pada posisinya. 2.6 Konfigurasi Mesin Roll a) Mesin roll dua tingkat (two-high roll mill) Mesin roll ini mempunyai diameter sekitar 0,6-1,4 meter. Roll ini dapat bekerja bolakbalik (reversing) ataupun searah (nonreversing). Roll yang searah selalu berputar pada arah yang sama, dan benda kerja selalu dimasukkan dari sisi yang sama. Roll yang bekerja bolak-balik, arah putaran roll dapat dibalik sehingga benda kerja bisa dimasukkan dari sisi yang lain. Keuntungan mesin roll dua tingkat antara lain :  Dapat mereduksi luas penampang dalam berbagai ukuran.  Dapat diatur kemampuannya sesuai dengan ukuran batangan dan laju reduksi. 9

Sedangkan beberapa kelemahan dari mesin roll dua tingkat antara lain :  Ukuran panjang batangan terbatas.  Pada setiap pembalikan siklus pembalikan gaya, kelembaman harus diatasi. b) Mesin roll tiga tingkat (three-high roll mill)

Gambar 3. Mesin roll tiga tingkat

Keuntungan mesin roll dua tingkat antara lain :  Tidak diperlukan pembalikan arah putaran roll, sehingga tidak ada gaya kelembaman yang harus diatasi.  Biaya lebih murah, dan mempunyai keluasan yang lebih tinggi dari pada mesin roll bolak-balik.

Sedangkan kekurangan dari mesin roll tiga tingkat ini antara lain :  Diperlukan adanya mekanisme elevasi.  Terdapat sedikit kesulitan dalam mengatasi kecepatan roll. c) Mesin roll empat tingkat (four-high roll mill) Mesin ini menggunakan dua roll dengan diameter lebih kecil yang langsung bersentuhan dengan benda kerja dan dua roll pendukung untuk menahan roll yang berdiameter lebih kecil. Biasa digunakan untuk lembaran yang lebih besar.

10

Gambar 4. Mesin roll empat tingkat

d) Mesin roll kluster (Cluster roll mill) Mesin ini menggunakan empat roll pendukung dengan dua roll yang berhubungan langsung dengan benda kerja, dimana diameternya lebih kecil dibandingkan dengan mesin roll empat tingkat. Penggunaan mesin roll cluster ini sama dengan mesin roll empat tingkat.

Gambar 5. Mesin roll cluster

e) Mesin roll tandem (tandem roll mill) Mesin ini menggunakan beberapa pasang roll, sehingga dapat dioperasikan secara kontiniu sampai mencapai ketebalan produk yang diinginkan.

11

Gambar 6. Mesin roll tandem

2.7 Variasi Pengerolan a) Shape Rolling Shape rolling atau dikenal juga dengan profile rolling merupakan proses pembentukan material dimana benda kerja dilewatkan pada roll untuk mendapatkan bentuk profil tetap yang diinginkan. Produk dari shape rolling bisa berupa profil I, profil H, profil T, profil U, rel kereta api.

Gambar 8. Shape rolling

b) Roll Forging Roll forging merupakan sebuah proses dimana sebuah benda kerja berupa lingkaran ataupun plat dikurangi ketebalannya sehingga panjangnya bertambah. Roll forging menggunakan 2 buah roll silinder ataupun roll semisilinder yang setiap rollnya mempunyai satu atau lebih alur bentuknya. 12

Gambar 9. Roll forging

c) Skew Rolling Skew rolling adalah sebuah proses pembentukan logam yang menggunakan dua buah roll yg berputar berlawanan yang di desain khusus dan berputar terus menerus. Skew rolling ini digunakan untuk membuat bola logam dari benda kerja.

Gambar 10. Skew rolling

d) Thread rolling Thread rolling merupakan salah satu proses yang digunakan untuk pembuatan ulir.

Gambar 11. Thread rolling

13

e) Ring rolling Pada proses pengerolan cincin, satu roll ditempatkan melalui lubang dari cincin yang tebal dan roll kedua menekan dari luar. Sejalan dengan penjepitan roll dan berputar, ketebalan dinding cincin direduksi dan diameter ring bertambah besar. Roll yang dibentuk dapat dipakai untuk memproduksi berbagai profil penampang yang berbeda. Hasilnya cincin tanpa sambungan untuk roket, turbin, pesawat terbang, jalur perpipaan, dan ketel tekanan.

Gambar 12. Ring rolling

Analisa flat rolling

Gambar 2.

. Tampak samping dari flat roll, yang memperlihatkan ketebalan sebelum dan sesudah proses, kecepatan kerja, sudut kontak dengan roll dan keretangan lainnya.

Pada flat rolling, reduksi ketebalan sering disebut draft dicari dengan rumus

14

dimana

d

= draft, in (mm) ,

Draft juga kadang dinyatakan dalam bentuk pecahan dengan membandingkan dengan ketebalan awal, disebut reduksi ( r )

Pada proses ini, volume yang keluar dari roll sama dengan volume masuk Vo = Vf dapat juga ditulis dengan rumus

wo dan w f adalah lebar sebelum dan sesudah pengerjaan, L o dan L f panjang sebelum dan sesudah pengerjaan. Hal yang sama, nilai volume aliran material sebelum dan sesudah proses harus sama, oleh karena itu kecepatan sebelum dan sesudah proses bias dihubungkan sebagai berikut to wo vo = tf wf vf dimana vo dan vf adalah kecepatan masuk dan keluar kerja.

Sedangkan slip yang terjadi antara roll dan benda kerja yang disebut forward slip yaitu

dimana s = forward slip, vf = final (exiting) velocity, ft/sec (m/s), dan vr = roll speed, ft/sec( m/s ) Tegangan sebenarnya yang dialami oleh benda kerja pada roll berdasarkan ketebalan sebelum dan sesudah pengerjaan , dinyatakan dalam rumus

Regangan nyata bias digunanakan untuk menghitung tegangan alir rata-rata yang digunakan pada pengerjaan material pada flat rolling. Dihitung dengan rumus berikut:

Batasan dari draft maksimum yang mungkin pada flat rolling dengan memperhitungkan koefisien gesekan dapat dihitung dengan.

dimana dmax = draft maksimum, in (mm), μ = koefisien gesekan, R = roll radius, in (mm)

15

Tegangan alir rata-rata dapat digunakan untuk menghitung gaya dan tenaga pengerolan. Gaya pengerolan (F) dihitung berdasarkan tegangan alir rata-rata dan material kerja dalam celah rol sebagai berikut:

dimana w.L adalah luas bidang kontak antara roll dengan benda kerja. Panjang kontak (L) dapat dicari dengan rumus

Torsi yang terjadi pada setiap rolldapat dirumuskan dengan

Karena kecepata angular dari roll adalah 2πN, dimana N = kecepatan rotasi roll. Sehingga daya setiap roll adalah 2π NT.

BAB II PEMBAHASAN

16

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan  Rolling atau pengerolan logam adalah sebuah proses untuk mengurangi ketebalan atau luas penampang dari suatu logam atau benda kerja, dengan melewatkan benda kerja pada sepasang roll yang berputar dengan arah yang berlawanan.  Proses rolling bisa dibedakan menjadi 2 jenis yaitu Hot rolling dan Cold rolling.  Faktor yang mempengaruhi proses rolling adalah temperature benda kerja. Untuk mendapatkan hasil pengrolan yang baik, benda kerja haruslah mempunyai temperature yang seragam.

3.2 Saran Dari uraian yg telah kami sampaikan, bisa kita lihat banyak sekali jenis dan kegunaan dari proses pengerolan ini yang bisa kita temui di dalam kehidupan kita. Oleh karena itu, tidak ada salahnya kalau kita mempelajari lebih dalam lagi tentang proses pengerolan ini, disamping menambah ilmu pengetahuan kita, semoga juga akan bermanfaat di dalam kehidupan kita.

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/ http://blogriyani.blogspot.com/2012/07/rolling-mill-machine-a.html 17

Dieter, E., George. 1988. Metalurgi Mekanik. Jakarta. Erlangga Halmos, T., George. 2006. Roll Forming Handbook. New York. Taylor & Francis Group Affiz, Fuad. September 2012. Pengaruh Pengerolan Pra Pemanasan Dibawah Temperatur Rekristalisasi dan Tingkat Deformasi Terhadap Kekerasan dan Kekuatan Tarik Serta Struktur Mikro Baja Karbon Sedang Untuk Mata Pisau Permanen Sawit. Jurnal e-Dinamis. Volume II, No. 2.

18