Penempaan panas dan penempaan dingin adalah dua proses pembentukan logam berbeda yang dapat memberikan hasil yang serupa. Penempaan adalah proses menggunakan alat dan peralatan tertentu untuk mengubah bentuk logam menjadi bentuk yang telah ditentukan - deformasi dilakukan dengan menggunakan proses penempaan panas, penempaan dingin, atau bahkan penempaan hangat. Pada akhirnya, pabrikan akan mempertimbangkan banyak standar sebelum memilih jenis penempaan yang paling cocok untuk aplikasi tertentu. Dalam kasus di mana susunan struktur butiran memberikan bagian dengan karakteristik terarah, penempaan digunakan untuk menyelaraskan butiran sehingga mereka dapat menahan tegangan tertinggi yang akan dihadapi bagian tersebut. Sebaliknya, pengecoran dan pemrosesan mekanis biasanya kurang memiliki kendali atas susunan struktur butir.
Proses penempaan
Penempaan didefinisikan sebagai pembentukan atau deformasi logam dalam keadaan padatnya. Banyak proses penempaan diselesaikan melalui upsetting, di mana palu atau striker bergerak secara horizontal untuk menekan ujung batang atau batang untuk melebar dan mengubah bentuk ujungnya. Sebelum mencapai bentuk akhir, bagian tersebut biasanya melewati stasiun kerja kontinu. Baut berkekuatan tinggi 'berkepala dingin' dengan cara ini. Katup mesin juga dibentuk oleh kesal.
Dalam penempaan drop hammer, bagian tersebut dipalu menjadi bentuk bagian akhir dalam cetakan, yang sangat mirip dengan penempaan cetakan terbuka dari pandai besi. Dalam hal ini, logam dipalu menjadi bentuk yang diinginkan di landasan. Ada perbedaan antara penempaan die terbuka dan penempaan die tertutup. Dalam die forging, logam tidak pernah sepenuhnya dibatasi oleh cetakan. Dalam cetakan tertutup atau ditekan, logam tempa dibatasi antara setengah cetakan. Memukul cetakan berulang kali memaksa logam menjadi bentuknya, dan kedua bagian cetakan akhirnya bertemu. Energi palu dapat disediakan dengan cara uap atau pneumatik, mekanis atau hidrolik. Dalam penempaan palu jatuh yang sebenarnya, hanya gravitasi yang mendorong palu ke bawah, tetapi banyak sistem menggunakan bantuan tenaga yang dikombinasikan dengan gravitasi. Palu memberikan serangkaian pukulan dengan kecepatan relatif tinggi, gaya rendah untuk menutup cetakan.
Dalam penempaan tekanan, tekanan tinggi menggantikan kecepatan tinggi, dan separuh cetakan ditutup dalam satu langkah yang biasanya disediakan oleh sekrup daya atau silinder hidrolik. Penempaan palu biasanya digunakan untuk menghasilkan bagian yang lebih kecil, sedangkan penempaan tekan biasanya digunakan untuk produksi massal dan otomasi. Penerapan penempaan tekanan yang lambat sering kali memproses bagian dalam bagian lebih baik daripada memalu, dan biasanya diterapkan pada bagian besar berkualitas tinggi seperti sekat pesawat titanium. Metode penempaan khusus lainnya bervariasi tergantung pada tema dasar ini: misalnya, bantalan roda dan cincin roda gigi besar dibuat melalui proses yang disebut penempaan cincin bergulir, yang dapat menghasilkan bagian melingkar yang mulus.
Penempaan panas
Ketika sepotong logam ditempa panas, itu harus dipanaskan secara signifikan. Temperatur penempaan rata-rata yang diperlukan untuk penempaan panas berbagai logam adalah:
Baja hingga 1150 derajat C
360 hingga 520 derajat C untuk paduan aluminium
700 hingga 800 derajat C (paduan tembaga)
Dalam proses penempaan panas, billet atau billet baja dipanaskan secara induksi atau dipanaskan hingga suhu di atas titik rekristalisasi logam dalam tungku atau oven tempa. Panas ekstrim ini diperlukan untuk menghindari pengerasan regangan logam selama deformasi. Karena keadaan plastik dari logam, dapat dibuat menjadi bentuk yang cukup rumit. Logam mempertahankan keuletan dan keuletan.
Untuk menempa logam tertentu, seperti superalloy, digunakan jenis penempaan panas yang disebut penempaan isotermal. Di sini, cetakan dipanaskan kira-kira suhu billet untuk menghindari pendinginan permukaan bagian selama proses penempaan. Penempaan terkadang dilakukan dalam suasana yang terkendali untuk meminimalkan pembentukan kerak oksida.
Secara tradisional, pabrikan memilih penempaan panas untuk membuat komponen karena memungkinkan material berubah bentuk dalam keadaan plastis, membuat logam lebih mudah dikerjakan. Penempaan panas juga direkomendasikan untuk deformasi logam dengan kemampuan bentuk tinggi, yang merupakan indikator seberapa besar deformasi yang dapat ditahan logam tanpa menghasilkan cacat. Pertimbangan lain untuk penempaan panas meliputi:
Produksi bagian diskrit
Presisi sedang hingga rendah
Stres rendah atau pengerasan kerja rendah
Struktur butir homogen
Meningkatkan keuletan
Hilangkan ketidakcocokan kimia dan porositas
Kemungkinan kelemahan dari penempaan panas meliputi:
Toleransi yang kurang tepat
Bahan dapat melengkung selama proses pendinginan
Struktur butiran logam yang berbeda
Kemungkinan reaksi antara atmosfer sekitar dan logam (penskalaan)
Penempaan dingin (atau pembentukan dingin)
Penempaan dingin menyebabkan logam berubah bentuk di bawah titik rekristalisasinya. Penempaan dingin secara signifikan meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan luluh sekaligus mengurangi keuletan. Penempaan dingin biasanya dilakukan di dekat suhu kamar. Logam yang paling umum dalam aplikasi penempaan dingin biasanya adalah baja standar atau baja paduan karbon. Penempaan dingin biasanya merupakan proses cetakan tertutup.
Ketika logam sudah menjadi logam lunak (seperti aluminium), penempaan dingin biasanya lebih disukai. Proses ini biasanya lebih murah daripada penempaan panas, dan produk akhir hampir tidak membutuhkan pemesinan yang presisi. Kadang-kadang, ketika logam ditempa dingin menjadi bentuk yang diinginkan, perlakuan panas dilakukan setelah menghilangkan tegangan permukaan sisa. Karena peningkatan kekuatan logam dengan penempaan dingin, bahan kelas rendah terkadang dapat digunakan untuk menghasilkan bagian yang dapat digunakan yang tidak dapat dibuat dari bahan yang sama melalui pemesinan atau penempaan panas.
Pabrikan dapat memilih penempaan dingin daripada penempaan panas karena berbagai alasan - karena komponen tempa dingin memerlukan sedikit atau tanpa pemesinan presisi, dan langkah dalam proses pembuatan ini biasanya bersifat opsional, sehingga menghemat uang. Penempaan dingin juga kurang rentan terhadap masalah polusi, menghasilkan penyelesaian permukaan keseluruhan komponen yang lebih baik. Manfaat lain dari penempaan dingin meliputi:
Lebih mudah untuk menetapkan karakteristik arah
Meningkatkan reproduktifitas
Tingkatkan kontrol ukuran
Menangani tegangan tinggi dan beban cetakan yang tinggi
Produksi bagian yang bersih atau hampir bersih
Beberapa kemungkinan kelemahan termasuk:
Permukaan logam harus bersih dan bebas dari kerak oksida sebelum ditempa
Daktilitas logam yang buruk
Stres sisa dapat terjadi
Butuh peralatan yang lebih berat dan lebih kuat
Perlu alat yang lebih kuat
Penempaan hangat
Penempaan hangat dilakukan pada suhu yang lebih rendah dari suhu rekristalisasi tetapi lebih tinggi dari suhu kamar untuk mengatasi kekurangan dan mendapatkan keuntungan dari penempaan panas dan dingin. Pembentukan kulit oksida tidak menjadi masalah, dan dibandingkan dengan penempaan panas, toleransinya bisa lebih kecil. Dibandingkan dengan penempaan dingin, biaya cetakan lebih rendah dan gaya yang dibutuhkan untuk pembuatan juga lebih rendah. Dibandingkan dengan pengerjaan dingin, ini mengurangi pengerasan regangan dan meningkatkan keuletan.
Aplikasi
Dalam industri otomotif, penempaan digunakan untuk membuat bagian suspensi seperti lengan pemalas dan gandar, dan bagian Powertrain seperti batang penghubung dan roda gigi transmisi. Penempaan biasanya digunakan untuk batang katup pipa, badan katup, dan flensa, terkadang terbuat dari paduan tembaga untuk meningkatkan ketahanan korosi. Perkakas tangan seperti kunci pas biasanya ditempa, dengan banyak tali kawat