7. Analisa Gaya Pembentukan (2) Penerapan Metode Slab pada Proses Penempaan atau Forging Suatu pelat dengan ketebalan h ditempa dalam kondisi regangan bidang seperti pada Gambar di bawah. Yang mana pelat ditempa meregang ke arah samping dan menyusut ke arah tebal. Sedangkan lebar pelat tetap. Tegangan geser τ τ τ xy melawan deformasi dari bagian tengah ke kanan dengan arah tegangan geser ke arah kiri. Punch Gambar tegangan yang bekerja pada pelat tertempa dalam Kondisi regangan bidang (plane strain) Specimen (benda kerja) Punch Proses Manufaktur II Proses Manufaktur II YudySuryaIrawan YudySuryaIrawan
12
Embed
7. Analisa Gaya Pembentukan (2) · Contoh Soal Suatu blok timbal (lead) berukuran 25 mm x 25 mm x 150 mm ditempa/ditekan di antara cetakan datar untuk membentuk pelat akhir berukuran
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
7. Analisa Gaya Pembentukan (2)
Penerapan Metode Slab pada Proses Penempaan atau Forging
Suatu pelat dengan ketebalan h ditempa dalam kondisi regangan bidang seperti pada Gambar di bawah.Yang mana pelat ditempa meregang ke arah samping dan menyusut ke arah tebal. Sedangkan lebar pelat tetap.Tegangan geser ττττxy melawan deformasi dari bagian tengah ke kanan dengan arah tegangan geser ke arah kiri.
Punch
Gambar tegangan yang bekerja pada pelat tertempa dalamKondisi regangan bidang (plane strain)
Punch
Specimen
(benda kerja)
Punch
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Gambar tegangan yang bekerja pada pelat tertempa dalam
Kondisi regangan bidang (plane strain)
Dengan p= tekanan, h: tebal pelat, a= setengah panjang
x
yLebar plat=w
Kesetimbangan Gaya arah x =0 (ΣΣΣΣFx=0)
Dengan p= tekanan, h: tebal pelat, a= setengah panjang
σx·h · w – (σx + dσx) · h ·w – 2 τxy · dx ·w =
0
σx·h – (σx + dσx) · h – 2 τxy · dx = 0
σx·h – σx · h – dσx · h – 2 τxy · dx = 0
dσx/dx= – (2τxy/h)
(7-1)
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Berdasarkan kriteria luluh von Mises untuk kondisi regangan bidang:
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Dengan mengintegralkan :
dp/p= – (2 µ /h) dx ln p= – (2 µ x /h) + ln C
Bila x=a maka σσσσx=0 dan p = σσσσ0’ maka
ln C = ln σσσσ0’ + (2 µ a /h) dan
Tekanannya menjadi :
p= σσσσ [ 2 µ /h)(a-x)]
(7-5)
(7-6)p= σσσσ0’ exp[ (2 µ /h)(a-x)]
Karena µ biasanya sangat kecil, persamaan di atas dapat
disederhanakan dengan exp(y)= 1 + y + y2/2! + y3/3!+….
Menjadi :
(7-6)
(7-7)
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Dan tekanan penempaan rata-rata adalah :
Total gaya tempa P adalah
Yang mana w adalah lebar pelat ke arah normal dari layar ini.
(7-8)
(7-9)
Persamaan tekanan : p= σσσσ0’ exp[ (2 µ /h)(a-x)]
Juga dapat disederhanakan sbb:
Dengan L = 2a.Persamaan ini menyatakan bila perbandingan antara panjang dan ketebalan L/h meningkat maka tahanan untuk terdeformasi tekan meningkat dengan cepat sekali.
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Kenyataan tingginya tahanan ini menguntungkan dalam penempaan cetakan tertutup (closed-die forging) yang mana tahanan deformasi dari flash harus sangat tinggi agar tekanan dalam cetakan akan cukup tinggi untuk membuat kekosongan cetakan terisi penuh.
Bukit gesekan
(friction hill)
Pandangan penampang dari
Penempaan cetakan tertutupDistribusi tegangan normal (p) dan
memanjang (σx)untuk
penekanan di antara pelat
Permukaan netral
(neutral surface)
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Menurut hukum Coulomb yang menjelaskan tegangan geser antara benda kerja dan penekan dengan koefisien geser m, yang mana τ τ τ τ xy = m.k
Dengan mensubstitusikan τ τ τ τ xy = m.k. ke persamaan 7-4 akan didapatkan dengan k= σσσσ0 /√√√√3:
Dengan mengintegralkannya menjadiDengan mengintegralkannya menjadi
Mengingat p =σσσσ0’ pada saat x = a maka C =σσσσ0’ + σσσσ0’m.a / h sehingga:
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Dalam situasi ini terjadi sticking friction yaitu terjadinya tegangan geser di antara pelat penekan dan benda kerja pada suatu nilai ττττi=k yang mana k=σσσσ0 /√√√√3 ini terjadi pada saat m=1. Sehingga
Tekanan tempa rata-rata adalah
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Contoh Soal
Suatu blok timbal (lead) berukuran 25 mm x 25 mm x 150 mm
ditempa/ditekan di antara cetakan datar untuk membentuk pelat
akhir berukuran 6.25mm x 100mm x 150mm. Jika tegangan
alir satu sumbu adalah σ0=6.9 MPa dan koefisien gesek, µ=0.25. Tentukan distribusi tegangan sepanjang 100 mm dan
berapa total beban tempanya.Diketahui:
h0= 25 mm ; h1= 6.25 mm h0= 25 mm ; h1= 6.25 mm
L0=25mm ; L0=100mm
w=150mm (tidak berubah)
Berarti dalam kondisi
regangan bidang.
Tegangan alir
σo=6.9 MPa
Koefisien gesek
µ =0.25
Gambar tegangan yang bekerja pada pelat tertempa dalamKondisi regangan bidang (strain plane)
Dengan p= tekanan, h: tebal pelat, a= setengah panjang
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Mengingat dimensi 150 mm tidak berubah maka deformasi dalam kondisi regangan bidang (plane strain).
Distribusi tekanan dapat dicari dengan persamaan sbb:
Pada garis pusat dari slab terdapat tekanan maksimum sebesar
Sedangkan distribusi tekanan hingga 50 mm dari pusat :
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Mengingat k = σσσσ0 /√√√√3 = 6.9/ √√√√3=3.98 MPa. Oleh karena µµµµp > k untuk harga x kurang dari 43 maka sticking friction terjadi hampir di seluruh bagian
Dalam kondisi sticking friction, tekanan maksimum terjadi pada saat x=0 sehingga :
Penghitungan gaya tempa dapat diasumsikan dalam kondisi 100% sticking friction sehingga :
Gaya tempa = tekanan * penampang= (39.8x106)(100x10-3)(150x10-3) N = 597kN= 61 ton
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Sumber literatur untuk semua bahan di slide ini:
UcapanUcapanUcapanUcapan TerimaTerimaTerimaTerima kasihkasihkasihkasih kepadakepadakepadakepada Para Para Para Para PenulisPenulisPenulisPenulis sumbersumbersumbersumber