Proses Manufaktur: Pengecoran, Rolling, Forging, Extrusion, dan Machining untuk Komponen Logam

Proses Manufaktur secara umum

Teknologi manufaktur penting secara ekonomi karena cara untuk menambah nilai bahan baku dengan mengubahnya menjadi produk yang bermanfaat.

Setiap dari berbagai proses manufaktur sangat cocok untuk kebutuhan tertentu berdasarkan dampak lingkungan, akurasi dimensi, sifat material, dan bentuk komponen mekanis.

Baca Juga : Apa itu Engineering? Definisi, Cabang, dan Prospek Karir

Engineer’s memilih proses, mengidentifikasi mesin dan alat, serta memantau produksi untuk memastikan produk akhir memenuhi spesifikasinya.

Kelas Utama Proses Manufaktur

Kelas utama dari proses manufaktur adalah sebagai berikut:

Pengecoran (Casting): adalah proses dimana logam cair, seperti besi abu-abu, aluminium, atau perunggu, dituangkan ke dalam cetakan, didinginkan, dan dipadatkan.

Pembentukan (Forming): mencakup berbagai teknik dimana bahan baku dibentuk dengan cara peregangan, pelengkungan, atau kompresi.

Gaya besar diterapkan untuk secara permanen mengubah bentuk material menjadi bentuk permanen yang baru.

Pemesinan (Machining): mengacu pada proses di mana alat logam tajam menghilangkan material dengan cara memotongnya.

Metode pemesinan yang paling umum adalah pengeboran, penggergajian, penggilingan, dan pembubutan.

Penyambungan (Joining) operasi digunakan untuk merakit subkomponen menjadi produk akhir dengan cara pengelasan, penyolderan, paku keling, baut, atau perekat.

Banyak rangka sepeda, misalnya, dilas dari potongan-potongan pipa logam individual.

Penyelesaian (Finishing): langkah-langkah diambil untuk merawat permukaan komponen agar lebih keras, meningkatkan penampilannya, atau melindunginya dari lingkungan.

Beberapa proses termasuk pemolesan, pelapisan listrik, pel anodizedan, dan pengecatan.

Proses Manufaktur secara rinci

Casting (Pengecoran)

Dalam proses pengecoran, logam cair dituangkan ke dalam rongga cetakan, yang bisa bersifat sekali pakai atau dapat digunakan kembali. Cairan tersebut kemudian mendingin menjadi objek padat dengan bentuk yang sama dengan cetakan.

Salah satu fitur menarik dari pengecoran adalah bahwa bentuk-bentuk kompleks dapat diproduksi sebagai objek padat tanpa perlu menyatukan bagian-bagian tertentu.

Baca Juga: Pelatihan Process Engineer : Pengembangan P&ID untuk Gas Cool Train

Pengecoran adalah proses yang efisien untuk menciptakan banyak salinan objek tiga dimensi, dan karena itu, komponen cor relatif murah.

Di sisi lain, cacat dapat muncul jika logam membeku terlalu cepat dan mencegah cetakan dari terisi sepenuhnya. Permukaan hasil cor umumnya memiliki tekstur kasar, dan mungkin memerlukan operasi machining tambahan untuk menghasilkan permukaan yang halus dan rata.

Beberapa contoh komponen cor termasuk blok mesin otomotif, kepala silinder, dan rotor dan drum rem.

Rolling (Pembentukan)

Salah satu jenis operasi pembentukan disebut rolling, yang merupakan proses pengurangan ketebalan lembaran datar bahan dengan meremasnya di antara rol.

Tidak jauh berbeda dengan membuat adonan kue atau pizza. Lembaran logam yang diproduksi dengan cara ini digunakan untuk membuat sayap dan badan pesawat terbang, wadah minuman, dan panel badan mobil.

Forging (Penempaan)

Forging adalah proses pembentukan lainnya, yang didasarkan pada prinsip pemanasan, memukul, dan memplastikkan deformasi logam menjadi bentuk akhir.

Pengecoran berskala industri adalah versi modern dari seni pandai besi yang bekerja logam dengan memukulnya dengan palu di atas landasan. Komponen yang diproduksi dengan cara ini termasuk beberapa poros engkol dan batang penghubung dalam mesin pembakaran dalam.

Dibandingkan dengan pengecoran, komponen yang ditempa kuat dan keras, dan karena itu, banyak alat tangan diproduksi dengan cara ini.

Extrusion (Ekstrusi)

Proses pembentukan yang dikenal sebagai ekstrusi digunakan untuk membuat bagian logam lurus panjang yang bagian lintangnya bisa bulat, persegi panjang, L-, T-, atau berbentuk C, misalnya.

Dalam ekstrusi, mesin press mekanis atau hidraulik digunakan untuk memaksa logam panas melalui alat (disebut die) yang memiliki lubang runcing yang berujung pada bentuk penampang melintang produk jadi.

Die yang digunakan untuk membentuk bahan baku terbuat dari logam yang jauh lebih keras daripada yang sedang dibentuk. Secara konseptual, proses ekstrusi tidak jauh berbeda dengan pengalaman memeras odol keluar dari tabung.

Gambar diatas menunjukkan contoh ekstrusi aluminium dengan berbagai penampang melintang.

Machining (Permesinan)

Machining mengacu pada proses di mana material secara bertahap dihilangkan dari benda kerja dalam bentuk serpihan kecil.

Metode machining yang paling umum disebut pengeboran, pemotongan, penggilingan, dan pembalikan.

Operasi machining mampu menghasilkan komponen mekanis dengan dimensi dan bentuk yang jauh lebih presisi daripada komponen hasil cor atau ditempa.

Salah satu kekurangan dari machining adalah bahwa (secara alamiah) bahan yang dihilangkan dibuang.

Dalam lini produksi, operasi machining sering dikombinasikan dengan pengecoran dan pengecoran ketika komponen cor atau ditempa memerlukan operasi tambahan untuk membuat permukaan rata, membuat lubang, dan memotong ulir.

Peralatan Pemesinan

Drill press (Bor Pres)

Alat machining meliputi bor pres, bandsaw, mesin bubut, dan mesin penggilingan.

Setiap alat didasarkan pada prinsip penghapusan material yang tidak diinginkan dari benda kerja dengan menggunakan aksi pemotongan dari pisau yang runcing.

Bor pres yang ditunjukkan dalam Gambar diatas digunakan untuk menghancurkan lubang bulat ke dalam benda kerja. Bit bor dipegang dalam cengkraman yang berputar, dan, saat seorang ahli mesin memutar roda pilot, bit tersebut diturunkan ke permukaan benda kerja.

Seperti yang seharusnya terjadi ketika logam di-machining, titik di mana bit memotong benda kerja dilumasi. Minyak mengurangi gesekan dan membantu menghilangkan panas dari daerah pemotongan.

Untuk alasan keamanan, penyekat dan penjepit digunakan untuk menahan benda kerja dengan aman dan mencegah material dari berpindah secara tak terduga.

Bandsaw

Seorang ahli mesin menggunakan bandsaw untuk membuat potongan kasar melalui logam. Pisau adalah loop panjang kontinu dengan gigi tajam di satu tepi, dan ia berjalan di atas roda penggerak dan roda pengangkut.

Motor kecepatan variabel memungkinkan operator untuk menyesuaikan kecepatan pisau tergantung pada jenis dan ketebalan material yang dipotong.

Benda kerja didukung pada meja yang dapat dimiringkan untuk potongan yang dibuat pada sudut. Ahli mesin menyodorkan benda kerja ke dalam pisau dan memandu dengan tangan untuk membuat potongan lurus atau sedikit melengkung.

Ketika pisau menjadi tumpul dan perlu diganti atau jika patah, grinder dan las blade internal bandsaw digunakan untuk membersihkan ujung pisau, menghubungkan mereka, dan membentuk loop lagi.

Milling machine

Sebuah mesin penggilingan (Milling Maching) digunakan untuk machining permukaan kasar dari benda kerja untuk menjadi rata dan halus dan untuk memotong slot, alur, dan lubang.

Mesin penggilingan adalah alat mesin yang serbaguna di mana benda kerja digerakkan lambat relatif terhadap alat pemotong yang berputar.

Benda kerja dipegang oleh sebuah penyekat pada meja yang dapat disesuaikan sehingga bagian dapat dipindahkan secara akurat dalam tiga arah (sepanjang bidang meja dan tegak lurus dengan itu) untuk menempatkan benda kerja tepat di bawah bit pemotong.

Sebuah potongan plat logam mungkin dipotong pertama ke bentuk yang mendekati dengan bandsaw, dan kemudian mesin penggilingan dapat digunakan untuk menyempurnakan permukaan dan mengkuadratkan tepi ke dimensi akhir mereka.

Lathe (Bubut)

Lathe ahli mesin memegang benda kerja dan memutarnya sekitar garis tengah saat alat yang tajam menghapus serpihan material. Lathe digunakan untuk menghasilkan bentuk silinder dan komponen lain yang memiliki sumbu simetri.

Beberapa aplikasi untuk menggunakan mesin bubut adalah produksi poros dan resurfacing rotor rem cakram. Sebuah mesin bubut dapat digunakan untuk mengurangi diameter poros dengan memindahkan alat pemotong sepanjang panjang poros saat berputar.

Ulir, bahu yang menempatkan bantalan pada poros, dan alur untuk menahan klip retainer semua bisa dibuat dengan cara ini.

Numerical control

Alat mesin dapat dikendalikan oleh operasi manual atau oleh komputer. Manufaktur yang dibantu komputer menggunakan komputer untuk mengendalikan alat mesin untuk memotong dan membentuk logam dan bahan lain dengan presisi yang luar biasa.

Operasi machining ini dikendalikan oleh komputer ketika komponen mekanis sangat rumit, ketika presisi tinggi diperlukan, atau ketika tugas yang berulang harus dilakukan dengan cepat pada sejumlah besar bagian.

Dalam kasus-kasus tersebut, alat mesin berkontrol numerik mampu machining lebih cepat dan lebih presisi daripada operator manusia. Gambar diatas menunjukkan contoh mesin penggilingan berkontrol numerik.

Pabrik ini dapat melakukan jenis operasi yang sama seperti pabrik konvensional. Namun, alih-alih dioperasikan secara manual, pabrik diprogram baik melalui entri pada keypad atau dengan mengunduh instruksi yang dibuat oleh perangkat lunak rekayasa berbantu komputer.

Alat mesin yang dikendalikan komputer menawarkan potensi untuk menghasilkan perangkat keras fisik dengan mulus dari gambar yang dihasilkan komputer.

Dengan kemampuan untuk dengan cepat merekam ulang alat mesin, bahkan toko umum kecil dapat menghasilkan komponen yang di-machining berkualitas tinggi.

Produksi yang Disesuaikan

Beberapa teknologi yang sama yang digunakan untuk membuat prototipe produk cepat untuk evaluasi desain mulai digunakan untuk produksi kustom.

Manufaktur digital langsung atau cepat adalah kelas teknik fabrikasi tambahan untuk menghasilkan bagian-bagian kustom atau pengganti. Sebuah lini manufaktur massal memanfaatkan otomasi mekanis, tetapi sistem-sistem itu dimaksudkan untuk menghasilkan banyak bagian yang identik.

Sistem manufaktur cepat mengambil sudut pandang yang tepat berlawanan: komponen tunggal diproduksi langsung dari file digital yang dihasilkan komputer. Model digital dapat diproduksi dengan menggunakan perangkat lunak desain berbantu komputer atau dengan pemindaian objek fisik.

Kemampuan ini menawarkan potensi untuk membuat produk kustom kompleks dengan biaya yang wajar. Sementara prototipe cepat biasanya menggunakan termoplastik, fotopolimer, atau keramik untuk membuat bagian, teknologi manufaktur cepat sekarang juga dapat menggunakan berbagai logam dan paduan.

Ini memungkinkan Engineer’s untuk membuat bagian yang sepenuhnya fungsional dengan sangat cepat. Misalnya, aliran elektron mencairkan serbuk logam di dalam ruang vakum menciptakan bagian yang sangat kuat yang dapat menahan suhu tinggi.

Produksi yang disesuaikan memberi Engineer’s kemampuan untuk memproduksi produk segera setelah seseorang memesannya serta dapat memproduksi spesifikasi tunggal dengan memanfaatkan teknologi manufaktur cepat.