Menentukan Rasio Tinggi terhadap Diameter yang Mengecewakan dalam Penempaan

Dalam proses penempaan, upsetting mengacu pada deformasi benda kerja untuk memperbesar diameternya dengan mengompresi tingginya. Parameter penting dalam mengecewakan adalahrasio tinggi terhadap diameter (rasio H/D), yang memainkan peran kunci dalam menentukan kualitas produk akhir dan kelayakan proses. Rasio tinggi terhadap diameter digunakan untuk memastikan deformasi tetap terkendali dan seragam, mencegah masalah seperti tekuk, retak, atau kegagalan material.

Berapa Rasio Tinggi terhadap Diameter?

Rasio tinggi terhadap diameter (rasio H/D) adalah rasio antara tinggi (atau panjang) benda kerja dan diameternya sebelum ditempa. Rasio ini membantu menentukan seberapa besar suatu material dapat berubah bentuk melalui proses yang menjengkelkan. Biasanya, semakin kecil rasionya, semakin besar kemungkinan terjadinya proses pengrusakan karena material yang lebih pendek dan tebal dapat menahan gaya tekan yang lebih besar tanpa menyebabkan tekuk atau cacat.

Misalnya, rasio H/D yang lebih rendah, seperti 1,5:1 atau lebih rendah, menunjukkan benda kerja yang gemuk, yang dapat menangani beban tekan tinggi tanpa risiko ketidakstabilan yang signifikan. Sebaliknya, rasio yang lebih tinggi, seperti 3:1 atau lebih, memerlukan pertimbangan yang lebih cermat, karena benda kerja menjadi lebih rentan terhadap cacat deformasi.

Bagaimana Cara Menentukan Rasio H/D Optimal?

Rasio H/D yang ideal bergantung pada beberapa faktor, termasuk sifat material, suhu material selama penempaan, dan derajat deformasi yang diperlukan. Berikut adalah langkah-langkah utama untuk menentukan rasio H/D optimal untuk menjengkelkan:

1. Sifat Bahan: Bahan yang berbeda menunjukkan kekuatan tekan dan keuletan yang berbeda. Bahan yang lebih lunak, seperti aluminium, dapat menahan lebih banyak deformasi tanpa retak, sedangkan bahan yang lebih keras seperti baja karbon tinggi mungkin memerlukan rasio H/D yang lebih rendah untuk menghindari tekanan yang berlebihan. Tegangan aliran bahan, yaitu tegangan yang diperlukan untuk terus mengubah bentuk bahan secara plastis, harus diperhitungkan.
2. Kondisi Suhu: Penempaan panas biasanya dilakukan pada suhu yang meningkatkan keuletan material dan mengurangi gaya yang dibutuhkan. Temperatur yang lebih tinggi memungkinkan terjadinya deformasi yang lebih besar, sehingga memungkinkan rasio tinggi terhadap diameter yang lebih besar. Untuk penempaan dingin, rasio H/D harus dijaga lebih kecil karena peningkatan risiko pengerasan dan keretakan.
3. Derajat Deformasi: Besarnya deformasi yang diperlukan merupakan aspek penting lainnya. Jika diperlukan pengurangan ketinggian yang signifikan, memulai dengan rasio H/D yang lebih rendah akan bermanfaat untuk memastikan benda kerja dapat menjalani kompresi yang diperlukan tanpa cacat.
4. Menghindari Cacat: Saat menentukan rasio H/D, penting untuk menghindari cacat seperti tekuk, yang terjadi ketika material terlipat atau berkerut selama kompresi. Untuk menghindari tekuk, aturan praktisnya adalah menggunakan rasio H/D awal kurang dari 2:1 untuk penempaan gangguan umum. Selain itu, pelumasan dan desain cetakan yang tepat sangat penting untuk meminimalkan gesekan dan memastikan deformasi yang seragam.

Contoh Praktis

Pertimbangkan kasus gangguan pada billet baja berbentuk silinder. Jika tinggi awal billet adalah 200 mm dan diameternya 100 mm, maka rasio H/D adalah 2:1. Jika bahannya relatif lunak, dan digunakan penempaan panas, rasio ini mungkin dapat diterima. Namun, jika penempaan dingin digunakan, pengurangan ketinggian untuk menurunkan rasio H/D mungkin diperlukan untuk menghindari tekuk atau retak selama proses pengadukan.

Kesimpulan

Rasio tinggi terhadap diameter dalam proses penempaan merupakan aspek mendasar dari penempaan yang menentukan keberhasilan proses. Dengan mengevaluasi sifat material, suhu, dan persyaratan deformasi secara cermat, rasio optimal dapat ditetapkan, memastikan produksi komponen palsu berkualitas tinggi dan bebas cacat.