Jenis Jenis Forging Beserta Kelebihan dan Kekurangannya

Proses Forging - Dalam proses pembentukan logam, terdapat berbagai metode yang dapat digunakan untuk menciptakan bentuk logam yang sesuai dengan kebutuhan. Salah satu metode yang paling umum dikenal adalah forging atau penempaan logam. Jadi, apa sebenarnya yang dimaksud dengan forging?

Forging, juga dikenal sebagai penempaan, adalah proses pembentukan logam di mana logam mengalami perubahan bentuk secara plastis untuk mencapai bentuk dan ukuran yang diinginkan. Proses ini dapat dilakukan secara konvensional, yaitu dengan menggunakan alat tempa secara manual, atau dengan menggunakan mesin tempa dengan pengaturan suhu yang tepat.

Dalam proses penempaan, logam dan paduan dideformasikan menjadi bentuk yang diinginkan melalui serangkaian pukulan yang diaplikasikan oleh alat tempa atau palu. Biasanya, proses penempaan melibatkan pemanasan logam terlebih dahulu, meskipun dalam beberapa kasus penempaan dingin juga mungkin dilakukan. Bahan baku yang digunakan dalam penempaan berupa potongan logam yang memiliki bentuk bulat atau persegi dengan volume sedikit lebih besar daripada volume komponen jadi yang dihasilkan setelah penempaan.

Jenis-Jenis Forging

Secara umum, penempaan dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis berdasarkan pembentukan benda kerja dan alat penempaan yang digunakan. Berikut adalah klasifikasi dan jenis penempaan (forging).

Jenis Forging Berdasarkan Jenis Pembentukan Benda Kerja

1.Open Die Forging

Dalam proses open die forging (penempaan cetakan terbuka), benda kerja ditekan antara dua pelat datar, memungkinkan logam untuk mengalir tanpa pembatasan ke samping relatif terhadap permukaan cetakan.

Salah satu contoh paling sederhana dari open die forging adalah saat billet dikompresi di antara dua cetakan datar. Proses ini juga dikenal sebagai upsetting atau upset forging. Selama proses open die forging, benda kerja akan mengalami penurunan tinggi karena tekanan yang diberikan, sehingga diameter benda kerja menjadi lebih besar. Dalam situasi yang ideal, di mana tidak ada gesekan antara billet dan permukaan cetakan, deformasi akan terjadi secara seragam. Dalam kondisi ini, diameter benda kerja akan bertambah dengan seragam sepanjang ketinggiannya.

Dalam operasi penempaan sebenarnya (aktual), deformasi tidak akan terjadi secara homogen karena adanya gesekan antara cetakan dan billet. Gesekan ini menghasilkan efek barreling, di mana pergerakan billet di permukaan menjadi bertentangan. Efek barreling ini akan lebih signifikan dalam hubungan rasio diameter-tinggi, karena area kontak yang lebih besar antara billet dan permukaan cetakan. Selain itu, temperatur juga mempengaruhi fenomena ini.

2. Clossed Die Forging

Dalam proses closed die forging, menggunakan cetakan dengan bentuk khusus pada permukaannya. Bentuk tersebut membatasi aliran logam secara signifikan. Namun, dalam proses ini terbentuk bahan tambahan di luar cetakan yang disebut flash. Flash ini akan dihilangkan melalui proses permesinan.

Closed die forging, atau yang sering dikenal sebagai impression die forging, dilakukan menggunakan cetakan dengan bentuk yang akan ditransfer pada benda kerja melalui proses pembentukan.

Pada tahap perantara, billet awalnya mengalami deformasi sebagian untuk membentuk bentuk menonjol. Ketika cetakan ditutup sepenuhnya, cetakan terisi penuh dengan billet yang telah terdeformasi, dan kemudian bergerak keluar dari cetakan untuk membentuk flash.

Impression die forging memiliki keterbatasan dalam mencapai toleransi yang sangat ketat. Oleh karena itu, umumnya diperlukan proses permesinan untuk mencapai hasil akhir yang lebih presisi. Meskipun proses penempaan dapat menghasilkan bentuk geometri dasar benda kerja, beberapa operasi pengerjaan memerlukan proses permesinan guna mencapai tingkat akurasi yang lebih tinggi.

3. Flashless Forging

Dalam proses penempaan tanpa flash (flashless forging), benda kerja sepenuhnya terkandung di dalam cetakan dan tidak ada flash yang terbentuk. Dalam penempaan flashless, penting untuk memastikan bahwa volume benda kerja awal sama dengan ruang cetakan dengan toleransi yang sangat ketat. Jika ukuran awal billet terlalu besar, tekanan berlebihan dapat menyebabkan keausan pada cetakan dan penekan. Sebaliknya, jika ukuran billet terlalu kecil, rongga cetakan tidak akan terisi dengan sempurna.

Karena membutuhkan tingkat ketelitian yang tinggi, proses ini cocok digunakan untuk pembuatan benda yang sederhana dan memiliki bagian yang simetris. Selain itu, proses ini umumnya menggunakan bahan seperti aluminium (Al), magnesium (Mg), dan paduan keduanya.

Jenis Forging Berdasarkan Jenis Alat Tempa yang Digunakan

1. Forging Hammer

Forging hammer bekerja dengan memberikan beban kejut pada benda kerja. Proses ini sering disebut sebagai drop hammer karena menggunakan energi impact untuk operasinya.

Saat cetakan atas bertemu dengan benda kerja, bagian tersebut akan mengikuti bentuk rongga cetakan. Kadang-kadang diperlukan beberapa pukulan untuk mencapai perubahan bentuk yang diinginkan.

Drop hammer diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu:

a. Gravity drop hammers, yaitu jenis palu yang menghasilkan energi melalui beban palu yang disebabkan oleh gaya gravitasi. Tingkat kejutan yang dihasilkan tergantung pada tinggi posisi palu dan beban yang diterapkan pada palu tersebut.

b. Power drop hammer adalah jenis palu yang menghasilkan beban kejut dengan menggunakan bantuan tekanan udara atau uap.

2. Press Forging

Press forging merupakan proses penempaan yang melibatkan pemberian gaya secara bertahap pada billet tempa, berbeda dengan gaya tumbukan. Berdasarkan mekanismenya, press forging dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu:

a. Tekanan Mekanis

Dalam mekanisme ini, gerakan rotasi dari motor penggerak diubah menjadi gerakan translasi pada penekan. Proses mekanis ini beroperasi melalui mekanisme eksentrik, engkol, atau knuckle joints. Penekan mekanis mampu menghasilkan kekuatan yang sangat tinggi pada saat pukulan tempa di bagian bawah (bottom forging stroke).

b. Tekanan Hidrolik

Dalam mekanisme ini, piston digerakkan menggunakan sistem hidrolik sebagai mekanisme untuk menggerakkan penekan.

c. Penekan Sekrup

Dalam mekanisme ini, gaya diberikan melalui penggunaan mekanisme sekrup yang menggerakkan penekan secara vertikal. Baik penggerak sekrup maupun penggerak hidrolik beroperasi dengan kecepatan penekanan yang relatif rendah.

Kelebihan dan Kekurangan Proses Penempaan (Forging)

Dalam proses pembentukan logam melalui forging atau penempaan, terdapat beberapa kelebihan dan kekurangan baik dari segi hasil produk maupun dalam hal teknis pengerjaannya. Berikut adalah beberapa kelebihan dan kekurangan dari proses forging atau penempaan.

1. Kelebihan Proses Forging

Kelebihan dari proses forging adalah sebagai berikut:

• Produk yang dihasilkan mampu menangani beban tumbukan dengan baik dibandingkan dengan proses pengecoran.
• Produk hasil penempaan memiliki kepadatan yang tinggi dan tidak mengalami masalah seperti porositas, penyusutan, rongga, dan kekurangan bahan tuang.
• Struktur butiran yang padat pada benda tempa menjadikannya kuat secara mekanis. Hal ini memungkinkan penggunaan komponen dengan kekuatan tinggi pada material paduan.
• Struktur butiran yang padat juga memberikan ketahanan aus yang baik pada produk.
• Proses penempaan memiliki biaya operasional yang lebih rendah dibandingkan dengan beberapa metode manufaktur lainnya.
• Proses ini dapat dilakukan tanpa memerlukan keahlian operator yang khusus.

2. Kekurangan Proses Forging

Kekurangan dari proses penempaan adalah sebagai berikut:

• Biaya awal yang lebih tinggi diperlukan untuk mesin penempa yang besar.
• Dalam penempaan panas, seringkali diperlukan proses finishing sekunder.
• Proses penempaan memiliki keterbatasan dalam menghasilkan bentuk benda kerja yang kompleks.
• Ukuran benda kerja terbatas karena bergantung pada ukuran penempa yang digunakan.
• Logam yang memiliki sifat getas dan rapuh tidak dapat diolah melalui proses penempaan.