Pengetahuan Material Teknik - Proses Ekstrusi (ATS)

PENGETAHUAN MATERIAL TEKNIK

“PEMBENTUKAN BAJA PROFIL DENGAN PROSES EKSTRUSI, SIFAT-SIFAT FISIK DAN MEKANIS  MATERIAL”

KELOMPOK 3 :       - ANIK MUJIATI

-        DONNY INDRA MANDAGI

-        DESRI BANNE

-        RINA ANJELIKA

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nya makalah ini dapat terselesaikan. Laporan ini disusun dalam rangka untuk memenuhi nilai tambah mata kuliah “PENGETAHUAN MATERIAL TEKNIK”. Adapun pembuatan makalah ini berkaitan dengan “Pembentukan Baja Profil dengan Proses Tekan/Ekstrusi, Sifat-sifat Fisis dan Sifat-sifat Mekanis Material”, sehingga dapat menambah pengetahuan kita semua. Dalam penyusunan makalah  ini, penulis banyak mendapatkan saran dan petunjuk dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung.

            Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada dosen pembimbing, dalam hal ini adalah Bapak Sirama selaku dosen yang telah mangajarkan pengetahuannya kepada kami para mahasiswa (i), sehingga kami bisa menyelesaikan makalah ini  dengan baik. Di dalam penyusunan makalah  ini, banyak terdapat kekurangan maupun kelemahan untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun, demi kesempuranaan pembuatan makalah selanjutnya. Penulis berharap makalah ini dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun para pembaca dan tentunya makalah ini bisa diterima oleh dosen pembimbing.

                                          Soroako, 21 Oktober 2014

                                                                                    Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB 1 PENDAHULUAN 

   1.1 LATAR BELAKANG 

   1.2 TUJUAN 

   1.3 RUMUSAN MASALAH 

BAB 2 ISI 

        2.1 PENYAJIAN RUMUSAN MASALAH 

                2.1.1 PENGERTIAN EKSTRUSI 

                2.1.2 SEJARAH TEKNOLOGI EKSTRUSI 

                2.1.3 PROSES EKSTRUSI 

                2.1.4 JENIS-JENIS EKSTRUSI 

                2.1.5 PERALATAN PROSES EKSTRUSI 

                2.1.6 BAHAN-BAHAN PROSES EKSTRUSI 

                2.1.7 JENIS-JENIS CACAT PADA PRODUK EKSTRUSI 

                2.1.8 EKSTRUSI IMPAK 

                2.1.9 PROSES EKSTRUSI BERDASARKAN PROSES PEMBENTUKAN 

                2.1.10 PROSES EKSTRUSI YANG LAIN 

                2.1.11 SIFAT-SIFAT MATERIAL 

BAB 3 PENUTUP  

                3.1 KESIMPULAN 

                3.2 SARAN 

DAFTAR PUSTAKA 

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1                      LATAR BELAKANG

                                Baja adalah paduan antara besi (Fe) dan karbon (C) dengan penambahan paduan lainnya. Baja paling banyak digunakan sebagai produk akhir seperti komponen otomotif, tranformer listrik dan untuk proses manufaktur lainnya seperti proses pembuatan lembaran besi, proses ekstrusi dan lain-lain. Dasar pemilihan pemakaian baja ini seiring dengan terus berkembangnya industri otomotif dan kebutuhan masyarakat akan kendaraan bermotor , komponen permesinan, ban konstruksi dan bidang lainnya terutama didasarkan pada sifat mekaniknya jika sifat logam sangat keras sangat sulit dalam pembentukannya. ( Tri Harya Wijaya, 2010 )

 Sifat mekanik ini sangat ditentukan oleh kandungan paduan yang terdapat di dalamnya. Kandungan unsur ini akan membentuk struktur mikro pada baja, sehingga dengan merubah komposisi maka struktur mikro juga berubah dan perubahan ini akan mempengaruhi sifat mekaniknya. Selain itu perubahan struktur mikro juga dapat dilakukan dengan cara perlakuan panas yaitu dengan merubah kecepatan pendinginan. Kemampuan pengerasan baja (hardenability) memiliki rentangan yang besar sehingga dapat disesuaikan dengan sifat mekanik yang sesuai dengan yang diinginkan dari dari bajaitu.

Paduan logam baja karbon rendah yang terdiri besi (Fe) dan unsur-unsur karbon (C), Silikon (Si), Mangan (Mn), Phosfor (P) dan unsur lainnya( Wikipedia, 2010a). Salah satu tujuan terpenting dalam pengembangan material adalah menentukan apakah struktur dan sifat-sifat material optimum, agar daya tahan yang dicapai maksimum (Taufikkurrahman,dkk.,2005).

Pada pengecoran dengan cetakan pasir, laju pembekuan tergolong lambat sehingga karakteristik paduan yang dihasilkan cenderung memiliki butiran yang kasar yang mengakibatkan kuat tarik dan kekerasan coran yang relatif rendah. Selain itu pada pengecoran statik dengan cetakan pasir sering terjadi rongga penyusutan dalam (internal sringkage) dan pengotor bukan logam (non metallic inclusions) terdapat pada coran (Tata Surdia, 1975). Pengaturan komposisi bahan pada tanur kupola sulit dilakukan karena pada proses peleburan berlangsung, material yang mempunyai titik lebur yang lebih rendah akan mencair terlebih dahulu dan material yang mempunyai titik cair yang lebih tinggi mencair belakangan, sehingga ketika pengeluaran cairan logam dari tanur (tapping) dilakukan, komposisinya dapat berubah dari tapping yang pertama ke tapping selanjutnya. Komposisi dari logam cair juga dapat berubah karena tanur kupola menggunakan bahan bakar kokas karena bahan bakar ini bersentuhan langsung dengan logam cair, sehingga dapat terjadi penambahan karbon pada logam cair akibat pemakaian kokas tersebut.(Haposan Situngkir, 2010)

Mikrostruktur dari suatu material (yang secara umum dapat digolongkan kedalam logam, polimer, keramik, dan komposit) dapat juga mempengaruhi sifat-sifat mekanik dari suatu material (Wikipedia, 2007b). Aspek terpenting dari setiap bahan rekayasa strukturnya, karena struktur suatu material berkaitan dengan komposisinya, sifatnya, sejarahnya, dan kinerja pengolahannya. Komposisi logam menentukan sifat dari logam tersebut sehingga perlu dilakukan analisis mikrostruktur. Analisis mikrostruktur digunakan untuk memperoleh informasi tentang bagaimana bahan tersebut diproduksi dan kualitas bahan yang dihasilkan (Microstrukture)

            Baja merupakan salah satu bahan yang sangat banyak dipakai di seluruh dunia untuk keperluan kehidupan manusia, khususnya di dunia industri. Ditemukan buat pertama kali oleh orang Mesir lebih dari 4000 tahun yang lalu untuk perhiasan dan alat rumah tangga yangkemudian berkembang menjadi bahan berharga dan dimanfaatkan orang setiap hari saat ini.Untuk menjadikan baja, banyak proses yang dilakukan, sehingga membutuhkan ilmu pengetahuan dan teknologi agar dapat dipakai dalam berbagai keperluan.

Pembuatan baja/konvertor merupakan salah satu proses pembuatan alat-alat atau komponen mesin yang membutuhkan pengetahuan dalam pengolahannya, karena itu penting untuk diketahui proses-proses dan pencampuran bahan yang ada dalam penbikinan baja dengan konvertor sebab sangat mempengaruhi kualitas hasil dari proses konvertor.

1.2                      TUJUAN

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, tujuan di buatnya laporan ini adalah :

untuk mengetahui apa yang di maksud dengan pembuatan baja.

Untuk mengetahui mengenai pembentukan baja profil dengan menggunakan proses tekan/ekstrusi.

Untuk mengetahui apa saja sifat-sifat fisis bahan mekanik, sifat-sifat kimia bahan mekanik, serta contoh penggunaannya.

1.3                      RUMUSAN MASALAH

Setelah mengetahui latar belakang masalahnya, adapun rumusan masalah yang akan dibahas yaitu :

·        Apa yang dimaksud dengan proses ekstrusi ?

·        Bagaimana sejarah teknologi ekstrusi ?

·        Bagaimana proses ekstrusi itu ?

·        Apa saja jenis-jenis ekstrusi ?

·        Apa saja peralatan yang digunakan pada proses ekstrusi ?

·        Apa saja bahan-bahan yang digunakan untuk proses ekstrusi ?

·        Apa saja jenis cacat dalam produk ekstrusi ?

·        Apa yang dimaksud dengan ekstrusi impak ?

·        Apa yang dimaksud dengan ekstrusi hidrostatik ?

·   Apa saja klasifikasi proses ekstrusi berdasarkan proses pembentukannya?

·        Apa saja proses ekstrusi yang lainnya ?

·        Apa saja sifat-sifat fisis material dan sifat sifat mekanik material ?

BAB 2 ISI

2.1 Penyajian Rumusan Masalah

2.1.1 Pengertian Ekstrussion

Ekstrusi adalah proses pembentukan dengan penekanan logam kerja sehingga mengalir melalui cetakan yang terbuka untuk menghasilkan bentuk pada bagian melintang sesuai dengan yang diinginkan.

Keuntungan ekstrusi

-      dapat menghasilkan bentuk melintang yang bervariasi, tetapi harus seragam,

-      struktur butir dan sifat kekuatannya bertambah dalam pengerjaan dingin dan hangat,

-      khusus untuk pengerjaan dingin, dapat dihasilkan toleransi yang ketat (presisi),

-      pada beberapa jenis ekstrusi, sisa material yang terbuang kecil atau tidak ada sama sekali.

Kelemahan Extrusion

• Permukaan retak - Bila permukaan ekstrusi pecah, hal ini sering disebabkan oleh gesekan suhu ekstrusi, atau kecepatan terlalu tinggi. Hal ini juga bisa terjadi pada suhu yang lebih rendah jika produk yang diekstrusi hanya sementara.

• Pipa - Sebuah pola aliran yang menarik oksida dari permukaan dan kotoran ke pusat produk. Pola seperti ini sering disebabkan oleh gesekan yang tinggi atau pendinginan pada daerah luar billet tersebut.

• Bagian internal yang pecah - Bila titik ekstrusi menghasilkan keretakkan atau void. Retak ini yang dikaitkan dengan keadaan tegangan tarik hidrostatik di tengah zona deformasi die. (Situasi yang sama dengan necked region dalam spesimen tegangan tarik)

• Garis Permukaan - Bila ada garis yang terlihat pada permukaan profil materi yang diekstrusi. Hal ini sangat bergantung pada kualitas die production dan seberapa baik die dipertahankan, karena beberapa residu bahan diekstrusi dapat menempel ke permukaan die dan menghasilkan garis timbul.

Aluminium, tembaga, kuningan, baja dan plastik adalah contoh bahan yang paling banyak diproses dengan ekstrusi. Contoh barang dari baja yang dibuat dengan proses ekstrusi adalah rel kereta api. 

Teknologi ekstrusi memungkinkan kita untuk melakukan serangkaian proses pengolahan seperti mencampur, menggiling, memasak, mendinginkan, mengeringkan dan mencetak dalam satu rangkaian proses saja.

2.1.2 Sejarah Teknologi Ekstrusi

Teknologi ekstrusi merupakan teknologi yang cukup tua. Pada tahun 1797 di Inggris, Joseph Bramah menciptakan mesin untuk membuat pipa tanpa sambungan yang diperkirakan sebagai mesin ekstrusi pertama. Tidak lama kemudian produk-produk lain seperti sabun, macaroni, dan bahan-bahan bangunan diproses menggunakan mesin yang sama. Pada mesin ini untuk menggiling dan mencampur bahan digunakan piston yang dioperasikan oleh tangan. Karena keterbatasan proses yang dilakukan ekstruder terdahulu maka ekstruder yang menggunakan ulir (screw) diciptakan untuk kebutuhan industri kabel. Konsep awal yang diketahui mengenai ekstruder ulir tunggal ditemukan di tahun 1873 pada suatu gambar rancangan milik Phoenix Gummiwerke A.G. Sementara ekstruder ulir ganda yang pertama dikembangkan pada tahun 1869 oleh Follows dan Bates di Inggris untuk keperluan industri sosis. Sejak saat itu penggunaan ekstruder bagi pengolahan semakin meningkat (Janssen, 1978).

Proses ini tidak dikembangkan sampai 1820 ketika Thomas Burr membuat hidrolik powered press pertama. Pada saat ini proses itu disebut penyemprotan. Pada tahun 1894, Alexander Dick memperluas proses ekstrusi dengan paduan tembaga dan logam.

2.1.3  Proses Ekstrusi

Pada Logam - Bahan baku dipanaskan terlebih dahulu agar menjadi lunak. Setelah itu dimasukkan dalam container. Sebuah ram (stempel) menekan bahan tersebut melalui sebuah die (cetakan). Akibatnya bahan menjadi mulur dan terbentuk sesuai dengan penampang die.

Pada Plastik - Khusus untuk ekstrusi plastik proses pemanasan dan pelunakan bahan baku terjadi di dalam barrel akibat adaya pemanas dan gesekan antar material akibat putaran screw

2.1.4  Jenis ekstrusi

1. Ekstrusi Panas

Hot ekstrusi adalah suatu proses kerja panas , yang berarti hal itu dilakukan pada suhu rekristalisasi material tersebut, hal ini dilakukan untuk menjaga material dari pengerasan saat kerja dilakukan dan untuk membuatnya lebih mudah mendorong material. Kebanyakan ekstrusi panas dilakukan pada tekanan hidrolik horizontal yang berkisar dari 230 hingga 11.000 metrik ton (250 sampai 12.000 ton). Tekanan berkisar 3-70 MPa (4.400 hingga 100.000 psi), sehingga pelumasan diperlukan, dapat dihasilkan minyak atau grafit untuk ekstrusi suhu yang lebih rendah, atau serbuk kaca untuk ekstrusi suhu tinggi. Kerugian terbesar dari proses ini adalah biaya untuk mesin dan pemeliharaannya. 

Ekstrusi panas suhu untuk berbagai macam logam 

Material Temperatur [° C (° F)]

Magnesium 350-450 (650-850)

Aluminium 350-500 (650-900)

Tembaga 600-1100 (1200-2000)

Baja 1200-1300 (2200-2400)

Titanium 700-1200 (1300-2100)

Nikel 1000-1200 (1900-2200)

Refractory paduan sampai dengan 2000 (4000)

Proses ekstrusi umumnya ekonomis, ketika memproduksi antara beberapa kilogram (kg) hingga beberapa ton, tergantung pada materi yang sedang diekstrusi. Ada titik crossover dimana roll forming menjadi lebih ekonomis. Misalnya, beberapa baja menjadi lebih ekonomis jika diproduksi lebih dari 20.000 kg (50.000 lb). 

2. Ekstrusi Dingin

Ekstrusi dingin dilakukan pada suhu kamar. Keuntungannya jika dibandingkan dengan ekstrusi panas adalah kurangnya oksidasi, kekuatan yang lebih tinggi karena pengerjaan dilakukan pada suhu dingin , permukaan akhir yang dihasilkan baik, dan kecepatan ekstrusi cepat jika bahan dikenakan tekanan panas (hot shortness).

Bahan yang umumnya digunakan pada ekstrusi dingin meliputi: timbal, timah, aluminium, tembaga, zirkonium, titanium, molybdenum, berilium, vanadium, niobium, dan baja.

Contoh produk yang dihasilkan oleh proses ini adalah: alat pada proses pemadaman kebakaran, shock absorber silinder, dan piston otomotif.

3. Ekstrusi Hangat

Ekstrusi Hangat dilakukan di atas suhu kamar, tetapi di bawah suhu rekristalisasi dari bahan, rentang suhu 800-1800 ° F (424-975 ° C). Hal ini biasanya digunakan untuk mencapai keseimbangan kekuatan yang diperlukan, daktilitas dan sifat ekstrusi final.

2.1.5  Peralatan

Mesin ekstrusi atau biasa disebut ekstruder merupakan alat yang cukup sederhana namun memiliki keunikan tersendiri. Prinsip dasar kerja alat ini ialah memasukkan bahan-bahan mentah yang akan diolah kemudian didorong keluar melalui suatu lubang cetakan (die) dalam bentuk yang diinginkan. Bila kita dahulu mengenal alat ekstrusi sistem ulir yang disebut ekstruder berulir tunggal (Single Screw Extruder/SSE) maka akhir-akhir ini telah dikembangkan ekstruder dengan ulir ganda (Twin Screw Extruder/TSE) yang memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan pendahulunya. 

2.1.6 Bahan-Bahan Proses Ekstrusi

a. Logam

• Aluminium adalah bahan yang paling umum diekstrusi. Aluminium bisa menjadi ekstrusi panas atau ekstrusi dingin . Jika ekstrusi panas, dipanaskan sampai 575-1100 °F (300 sampai 600 °C). Contoh produk termasuk profil untuk trek, frame, rel, mullions , dan heat sink .

• Tembaga (1100-1825 °F (6-100 °C)) pipa, kawat, batang kecil, batang, tabung, dan elektroda las. Seringkali lebih dari 100 ksi (690 MPa) diperlukan untuk menghilangkan tembaga.

• Timbal dan timah (maksimum 575 °F (300 °C)) pipa, kawat, tabung, dan selubung kabel. Molten timbal juga dapat digunakan pada billet di penekanan ekstrusi vertikal.

• Magnesium (575-1100 °F (300 sampai 600 °C)) suku cadang pesawat dan bagian industri nuklir. Magnesium adalah sebagai extrudable atau aluminium.

• Seng (400-650 °F (200 sampai 350 °C)) batang kecil, batang, tabung, komponen perangkat keras, fitting, dan handrails.

• Baja (1825-2375 °F (1000-1300 °C)) batang dan trek. Biasanya baja karbon polos diekstrusi, tapi paduan baja dan stainless steel juga bisa diekstrusi.

• Titanium (1100-1825 °F (6-100 °C)) komponen pesawat, termasuk trek kursi, cincin mesin, dan bagian struktural lainnya.

Magnesium dan paduan aluminium biasanya memiliki 0,75 µm (30 μin) RMS atau menyelesaikan permukaan yang lebih baik. Titanium dan baja dapat mencapai 3 mikrometer (120 μin) RMS. 

Pada tahun 1950, Ugine Séjournet, dari Perancis , menemukan sebuah proses yang menggunakan kaca sebagai pelumas untuk mengekstrusi baja. The Ugine-Sejournet, atau Sejournet, proses ini sekarang digunakan untuk bahan lain yang memiliki temperatur lebur yang lebih tinggi daripada baja atau yang membutuhkan kisaran sempit temperatur menonjol. Proses dimulai dengan memanaskan bahan dengan suhu ekstrusi dan kemudian menggulungnya dalam bentuk bubuk kaca. kaca yang mencair dan membentuk film tipis, 20 sampai 30 mils (0,5 hingga 0,75 mm), dalam rangka untuk memisahkan dari dinding ruang dan memungkinkan untuk bertindak sebagai pelumas. Segelas cincin tebal padat yang 0,25-0,75 dalam (6 sampai 18 mm) tebal ditempatkan di ruangan pada mati untuk melumasi ekstrusi seperti yang terpaksa melalui die. Keuntungan kedua cincin ini kaca adalah kemampuan untuk mengisolasi panas bilet dari mati. ekstrusi akan memiliki lapisan tebal juta 1 dari kaca, yang dapat dengan mudah dihapus setelah mendingin. 

Terobosan lain dalam pelumasan adalah penggunaan lapisan fosfat. Dengan proses ini, dalam hubungannya dengan pelumasan kaca, baja bisa dingin diekstrusi. Mantel fosfat kaca menyerap cairan pelumas untuk menawarkan properti yang lebih baik bahkan. 

b. Plastik

Sectional melihat dari ekstruder plastik menunjukkan komponen

Plastik ekstrusi biasanya menggunakan chip plastik atau pelet, yang biasanya dikeringkan dalam gerbong sebelum menuju ke feed sekrup. Resin polimer dipanaskan sampai cair dengan kombinasi elemen pemanas dan pemanasan geser dari sekrup ekstrusi. sekrup kumpulan resin melalui die, membentuk resin ke dalam bentuk yang diinginkan. ekstrudat ini didinginkan dan dipadatkan kemudian ditarik melalui tangki die atau tangki air. Dalam beberapa kasus ekstrudat ditarik melalui die sangat panjang, dalam proses yang disebut pultrusion.

Sejumlah besar polimer yang digunakan dalam produksi tabung plastik, pipa, batang, rel, segel, dan lembaran atau film.

Variasi dari ekstrusi plastik

1.  blown film

2.  flat film and sheet

3.  ekstrusi pipa

4.  ekstrusi profil

5.  pemintalan benang

6.  pelapisan kabel

c. Keramik

Keramik juga dapat dibentuk menjadi bentuk melalui ekstrusi. Terracotta ekstrusi digunakan untuk memproduksi pipa. bata modern Banyak juga diproduksi menggunakan proses ekstrusi bata. 

d. Makanan

Macaroni adalah pasta berongga diekstrusi.

Ekstrusi telah menemukan aplikasi besar dalam pengolahan makanan. Produk seperti pasta ,sereal , adonan kue , kentang goreng , makanan bayi , kering makanan kering hewan peliharaan dan makanan ringan sebagian besar diproduksi oleh ekstrusi. Dalam proses ekstrusi, bahan baku tanah pertama ukuran partikel yang besar (biasanya konsistensi tepung kasar). Campuran kering dilewatkan melalui pra-kondisioner, dimana bahan-bahan lain yang ditambahkan (gula cair , lemak , pewarna , daging dan air tergantung pada produk yang dibuat), uap juga ditambahkan untuk memulai proses memasak. Campuran bahan kemudian dilewatkan melalui ekstruder, dan kemudian dipaksa melalui die dimana dipotong sesuai panjang yang diinginkan. Proses memasak berlangsung dalam extruder dimana produk menghasilkan panas dan gesekan sendiri karena tekanan yang dihasilkan (10-20 bar). Proses memasak menggunakan proses yang dikenal sebagai gelatinisasi pati . Pengekstrusi menggunakan proses ini memiliki kapasitas 1-25 ton per jam tergantung pada desain.

Penggunaan proses pemasakan ekstrusi memberikan manfaat makanan berikut:

§ Pati gelatinisasi

§ Denaturasi protein

§ Makanan mentah inaktivasi enzim

§ Pemusnahan alami racun

§ Berkurangnya dari mikroorganisme dalam produk akhir

Ekstrusi juga digunakan untuk memodifikasi pati dan pelet pakan ternak .

Briket Biomassa

Produksi ekstrusi teknologi briket bahan bakar adalah proses limbah sekrup ekstrusi (jerami, sekam bunga matahari, soba, dll) atau halus limbah kayu diparut (serbuk gergaji) di bawah tekanan tinggi bila dipanaskan dengan suhu 160-350 ° C. Bahan bakar yang dihasilkan briket tidak termasuk salah satu pengikat, tetapi satu alam - lignin yang terkandung dalam sel limbah tanaman. Suhu selama kompresi, penyebab mencairnya permukaan batu bata, sehingga lebih padat, yang penting untuk transportasi briket.

Desain

Rancangan profil ekstrusi memiliki dampak besar bagaimana suatu bahan dapat diekstrusi. Ukuran maksimum untuk sebuah ekstrusi ditentukan dengan mencari lingkaran terkecil yang sesuai sekitar bagian-silang, ini disebut lingkaran circumscribing. diameter ini, pada gilirannya, mengontrol ukuran mati yang diperlukan, yang pada akhirnya menentukan apakah bagian yang akan cocok di pers diberikan. Misalnya, tekan yang lebih besar dapat menangani 60 cm (24 in) diameter lingkaran circumscribing untuk aluminium dan 55 cm (22 in). diameter lingkaran untuk baja dan titanium. Kompleksitas profil diekstrusi secara kasar dapat diukur dengan menghitung faktor bentuk, yang merupakan jumlah luas permukaan yang dihasilkan per unit massa ekstrusi. Hal ini mempengaruhi biaya perkakas serta tingkat produksi. 

bagian tebal umumnya membutuhkan ukuran bagian meningkat. Agar bahan untuk aliran benar kaki sebaiknya tidak lebih dari sepuluh kali lebih lama daripada ketebalannya. Jika bagian-silang asimetris, bagian-bagian yang berdekatan harus sedekat mungkin dengan ukuran yang sama mungkin. sudut tajam harus dihindari, karena aluminium dan magnesium radius minimum harus 0,4 mm (1 / 64) dan untuk sudut baja harus 0,75 mm (0,030 in) dan fillet harus 3 mm (0,12 in). Tabel berikut berisi silang minimum-bagian dan ketebalan untuk berbagai material. 

Material Minimum penampang [cm ² (persegi masuk)] Minimum ketebalan [mm (masuk)]

Baja karbon 2.5 (0.40) 3.00 (0.120)

Baja tak berkarat 3.0-4.5 (0.45-0.70) 3.00-4.75 (0.120-0.187)

Titanium 3.0 (0.50) 3,80 (0,150)

Aluminium <2,5 (0,40) 1.00 (0.040)

Magnesium <2,5 (0,40) 1.00 (0.040)

2.1.7 Beberapa jenis cacat (defect) dalam produk ekstrusi :

Cacat dalam produk ekstrusi dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa katagori, seperti ditunjukkan dalam gambar 5.36 berikut ini.

(a)    Centerburst (gambar 5.36.a), retak yang terjadi pada bagian dalam produk ekstrusi yang terbentuk akibat adanya tegangan tarik sepanjang garis tengah (center line) bendakerja selama proses ekstrusi.

(b)   Piping (gambar 5.36.b), cacat yang terjadi pada proses ekstrusi langsung, dimana pada ujung akhir billet terdapat lubang. Untuk menghindari terbentuknya cacat ini dapat dilakukan dengan menggunakan blok dummy dengan diameter sedikit lebih kecil daripada diameter billet. Nama lain dari cacat ini adalah tailpipe dan fishtailing.

(c)    Retak permukaan (surface cracking) (gambar 5.36.c), cacat yang terjadi pada permukaan hasil ekstrusi.

Hal ini terjadi karena :

-    gerakan ram terlalu cepat,

-    gesekan antara billet dengan dinding kontainer,

-    adanya efek cil pada billet panas.

2.1.8 Ekstrusi Impak, 

                        Dilakukan dengan kecepatan yang lebih tinggi dan gerakan yang lebih pendek dibandingkan dengan ekstrusi konvensional. Ekstrusi impak/tumbuk digunakan untuk membuat komponen secara tersendiri.  Tumbukan dapat dilakukan dengan ekstrusi ke depan (forward), ekstrusi ke belakang (backward), atau kombinasi dari keduanya. Beberapa contoh ditunjukkan dalam gambar 5.36.

Ekstrusi impak untuk berbagai macam logam pada umumnya dilakukan dalam keadaan dingin. Ekstrusi impak ke belakang lebih banyak digunakan. Produk yang dibuat dengan proses ini antara lain tabung pasta gigi dan rumah bateri. Seperti ditunjukkan dalam contoh, dinding yang sangat tipis dapat dibuat dengan proses ini. Dengan kecepatan tinggi dapat dihasilkan reduksi yang besar dan kecepatan produksi yang tinggi, sehingga cara ini merupakan proses komersial yang penting.

2.1.9 Ekstrusi hidrostatik (hydrostatic extrusion)

Salah satu masalah yang dihadapi dalam ekstrusi langsung adalah gesekan antara billet dengan dinding kontainer. Untuk mengatasi masalah ini digunakan fluida yang ditempatkan di sekeliling billet di dalam kontainer. Fluida ditekan dengan menggerakkan ram ke depan, sehingga fluida menekan seluruh permukaan billet (gambar 5.35), mengakibatkan logam mengalir melalui die terbuka.

2.1.10 Klasifikasi berdasarkan proses pembentukan :

-      proses ekstrusi kontinu,

-      proses ekstrusi tidak kontinu (discrete).

Proses ekstrusi kontinu, sebenarnya tidak dapat dikatakan sebagai proses yang betul-betul kontinu karena panjang bilet yang dapat dipasang pada kontainer terbatas, sehingga produk yang dihasilkan panjangnya juga terbatas. Proses ini lebih tepat dikatakan sebagai operasi semi kontinu. Tetapi walaupun demikian dalam satu siklus ekstrusi selalu dilakukan pemotongan terhadap produk yang dihasilkan dengan panjang yang lebih pendek.

Proses ekstrusi tidak kontinu (discrete)

Dalam setiap siklus ekstrusi hanya dihasilkan produk tunggal. Salah satu contoh proses ini adalah ekstrusi impak (impact extrusion).

2.1.11 Proses ekstrusi yang lain, yaitu proses ekstrusi yang dilakukan dengan cara khusus/unik.

Analisa ekstrusi

Beberapa parameter dalam proses ekstrusi ditunjukkan dalam gambar 5.34. Dalam hal ini penampang melintang bilet dan penampang melintang hasil ekstrusi dianggap bulat.

Salah satu parameter penting adalah rasio ekstrusi. Rasio tersebut didefinisikan sebagai :

dimana :      r_x      =    rasio ekstrusi;

                     A₀      =    luas penampang awal bilet, in² (mm²);

                     A_f      =    luas penampang akhir bilet, in² (mm²).

                    

Rasio ini berlaku baik untuk ekstrusi langsung maupun ekstrusi tidak langsung. Harga r_x dapat digunakan untuk menentukan regangan sesungguhnya (true strain, Î) dalam proses ekstrusi. Bila deformasi dianggap ideal dimana tidak terjadi gesekan maupun gaya-gaya yang lain, maka berlaku persamaan :

Î= ln r_x

Dengan demikian, maka tekanan yang diberikan oleh ram untuk menekan bilet menuju ujung cetakan yang terbuka dapat dihitung dengan persamaan berikut : 

dimana :       p      =   tekanan ram, lb/in² (MPa);

                         =    tegangan regang rata-rata, lb/in² (MPa);

Persamaan di atas berlaku bila deformasi dalam proses ini terjadi secara ideal. Tetapi dalam kenyataannya akan selalu ada gesekan antara bilet dengan cetakan ketika bilet ditekan ke luar menuju ujung cetakan yang terbuka. Dalam ekstrusi langsung, gesekan juga terjadi antara dinding kontainer dan permukaan bilet. Akibat adanya gesekan ini, tekanan sesunguhnya akan lebih besar daripada tekanan yang diberikan dalam persamaan tekanan di atas. Persaman empiris yang sering digunakan untuk memperkirakan regangan ekstrusi adalah persamaan Johson :

dimana :                 =   regangan ekstrusi;

                     a dan b   =    konstanta empiris yang besarnya tergantung pada sudut cetakan, makin besar sudut cetakan makin besar pula nilai a dan b, pada umumnya : a = 0,8 dan b = 1,2 gingga 1,5. 

Berdasarkan persamaan regangan ekstrusi Johnson, tekanan ram pada ekstrusi tidak langsung dapat dituliskan sebagai berikut :

Pada ekstrusi langsung, adanya gesekan antara dinding kontainer dengan permukaan bilet menyebabkan tekanan ram lebih besar daripada ekstrusi tidak langsung. Gaya gesek yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut :

dimana :      p_f         =    tekanan tambahan yang dibutuhkan untuk mengatasi gesekan, lb/in² (MPa) ;

                        =    luas penampang bilet, in² (mm²);

                     m          =    koefisien gesekan pada dinding kontainer;

                     p_c         =    tekanan bilet terhadap dinding kontainer, lb/in² (MPa) ;

                     L          =    sisa panjang bilet yang diekstrusi, in (mm);

                     pD_oL    =    luas antarmuka antara bilet dengan dinding kontainer, in² (mm²);

                     Y_s         =    kekuatan mulur geser (shear yield strength), lb/in² (MPa).

Bila dianggap , maka p_f akan berkurang menjadi :

Jadi tekanan ram untuk ekstrusi langsung dapat dihitung sebagai berikut :

Sebagai catatan, selama proses berlangsung tekanan ram (p) akan berkurang sesuai dengan sisa panjang bilet yang diekstrusi (L).

Dalam gambar 5.35 terlihat bahwa nilai tekanan ram dalam ektrusi langsung lebih tinggi daripada tekanan ram dalam ekstrusi tidak langsung. Hal ini disebabkan karena adanya gesekan antara permukaan bilet dengan dinding kontainer. Kemiringan garis pada awal terjadinya tekanan tergantung pada sudut cetakan, makin besar sudut cetakan semakin curam garis yang terbentuk. Hal ini berarti bahwa awal ekstrusi sesungguhnya (actual extrusion begins) akan terjadi setelah beberapa saat pergerakan ram (ram stroke) yang panjang gerakannya tergantung pada sudut cetakan, semakin besar sudut cetakan semakin cepat ekstrusi sesungguhnya terjadi. Jadi bila sudut cetakan besarnya 90^O maka awal ekstrusi sesungguhnya akan dimulai bersamaan dengan pergerakan ram. Pada akhir pergerakan ram tekanan meningkat karena bagian kecil dari bilet yang tersisa di dalam kontainer (disebut butt) tertumpu pada cetakan.

Gaya ekstrusi baik untuk ekstrusi langsung maupun ekstrusi tidak langsung dapat dihitung sebagai perkalian antara tekanan ram (p) dengan luas penampang bilet (A_o).

F = pA_o

dimana :         F    =    gaya ram dalam ekstrusi, lb (N).

Daya yang dibutuhkan untuk melaksanakan operasi ekstrusi :

P = F v

dimana :         P    =    daya, in-lb (J/s);

                        v    =    kecepatn ram, in/min (m/s).

Contoh soal :

Sebatang bilet dengan penampang melintang bulat, panjang 3,0 in. dan diameter 1,0 in. diekstrusi dalam suatu operasi ekstrusi langsung dengan rasio ekstrusi r_x = 4,0. Sudut cetakan (setengah sudut) = 90^O.  Logam kerja memiliki koefisien kekuatan 69.000 lb/in.², dan eksponen pengerasan regang = 0,18. Gunakan persamaan Johnson dengan a = 0,8 dan b = 1,5 untuk mempekirakan regangan ekstrusi. Tentukan tekanan yang digunakan hingga ujung akhir bilet akibat gerakan ram ke depan.

Jawab :

Mari kita periksa tekanan ram pada panjang bilet L = 3,0 in. (harga awal), L = 2,0 in,, L = 1,0 in., dan L = 0.

Î= ln r_x = ln 4,0 = 1,3863

L = 3,0 in.; Dengan sudut cetakan 90^O, logam bilet akan diekstrusi bersamaan dengan pergerakan ram, yang berarti tekanan ram maksimum dicapai pada saat panjang bilet L = 3,0 in.

L = 2,0 in.

L = 1,0 in.

L = 0; Panjang nol adalah harga hipotesa dalam ekstrusi langsung. Dalam kenyataannya tidak mungkin semua logam bisa ditekan habis melalui ujung pembukaan cetakan, sebagian kecil bilet (butt) akan tersisa di dalam cetakan sehingga tekanan akan mulai meningkat akibat butt tersebut tertumpu pada cetakan (lihat gambar 5.35). Perhitungan selanjutnya menunjukkan harga minimum hipotesa tekanan ram yang akan dihasilkan pada L = 0 adalah :

2.1.11      Sifat-Sifat Material

 Material yang digunakan dalam industri sangat banyak. Masing-masing material memiki ciri-ciri yang berbeda, yang sering disebut dengan sifat material. Pemilihan dan penggunaan material untuk sebuah produk, umumnya berdasarkan sifat dari material tersebut. Sifat material dapat dibedakan menjadi beberapa golongan, antara lain: fisik, mekanis, teknologi, kimia.

 Sifat Fisik  merupakan kemampuan suatu bahan/material ditinjau dari sifat-sifat fisikanya. Sifat yang dapat dilihat atau tampak langsung dari suatu bahan/material. Sifat fisik ini relatif tidak dapat dirubah. Beberapa sifiat fisik yang dimiliki suatu bahan/material, antara lain:

1) Warna

Umumnya semua bahan/material mempunyai warna yang khas. Contoh: tembaga berwarna merah, besi berwarna hitam, besi cor kelabu berwarna abu-abu, alumanium berwarna keperakan, dsb.

2) Konduktivitas listrik

Sifat ini terjadi akibat pergerakan elektron-elektron melalui kisi.

3) Kepadatan (density)

Yaitu berat persatuan volume bahan. Kebalikan dari densitas adalah volume spesifik. Perkalian dari kedua besaran ini diperoleh volume atom. Contoh: massa jenis, berat jenis, dll.

4) Sifat magnetik

Dikenal 2 tipe, yaitu:

a) Diamagnetik, tolak-menolak dengan daerah magnet.

b) Paramagnetic (feromagnetik), tarik-menarik dengan daerah magnet.

5) Sifat-sifat thermal

Kenaikan temperatur pada akan menaikan getaran atom yang mengakibatkan ekspansi thermal kisi, sehingga terjadi perubahan dimensi. Perubahan volume dengan berubahnya temperatur berperan penting dalam proses-proses metalurgi seperti pengecoran dan perlakuan panas. Contoh: titik cair, dan titik lebur.

 Sifat Mekanis  

Kemampuan suatu bahan/material dalam menerima beban mekanis, baik beban statis maupun beban dinamis. Contoh: ketangguhan, kelelahan, kekerasan, ketahanan mulur, kekuatan tarik, dll.

Terdapat acuan data sifat mekanis material yang menentukan spesifikasi standar material tersebut. Data tersebut diperoleh dengan uji mekanis sesuai standar yang ditentukan. Data tersebut hanya berlaku pada kondisi yang disebutkan, bila material telah mengalami perlakuan tertentu, sifat mekanisnya dapat berubah. Beberapa standar spesifikasi yang biasa digunakan, antara lain: ISO, SAE, JIS, AISI, DIN. Beberapa spesifikasi sifat mekanis yang dimiliki material yaitu:

1) Strength (kekuatan)

Yaitu kemampuan material/bahan untuk menahan pengaruh gaya-gaya luar yang bekerja sampai pada batas kerusakan. Beberapa macam kekuatan logam dapat dibaca dalam materi pengujian sifat mekanis logam.

2) Stifness (kekakuan)

Yaitu kemampuan bahan untuk menahan perubahan bentuk (deformasi).

3) Elasticity (elastisitas)

Yaitu sifat bahan yang dapat kembali (regain) ke bentuk semula setelah deformasi terjadi, pada saat gaya luar atau beban dihilangkan.

4) Plasticity (plastisitas)

Yaitu sifat material yang tidak dapat kembali (retain) kebentuk semula akibat deformasi dibawah beban permanen. Sering disebut deformasi permanen.

5) Ductility (keliatan)

Yaitu kemampuan bahan untuk menahan beban patah dan mudah dibentuk atau diolah seperti pengerolan, penarikan dan sebagainya. Semakin besar keliatan suatu bahan maka semakin aman terhadap kemungkinan patah. Keliatan pada umumnya dinyatakan oleh regangan teknis sampai titik patah (break) dari suatu pengujian tarik. Besarnya keliatan dinyatakan dalam persentasi perpanjangan dan persentasi pengecilan luas.

6) Keuletan

Menyatakan energi yang diabsorbsi oleh bahan sampai titik patah, yaitu merupakan luas bidang dibawah kurva tegangan regangan.

7) Kelelahan

Patahan lelah disebabkan oleh tegangan berulang dan juga dapat terjadi pada tegangan kurang dari 1/3 kekuatan tarik statik pada bahan struktur tanpa konsentrasi tegangan. Dalam keadaan dimana pemusatan tegangan diperhitungkan, mungkin bahan akan putus pada tegangan yang lebih rendah. Jadi kelelahan memegang peran utama dalam putusnya bahan secara mendadak pada penggunaan suatu struktur atau komponen. Proses terjadinya patah lelah, yaitu: terjadinya retakan awal, perambatan retakan lelah, patahan static terhadap luas penampang sisa. Sedangkan untuk mencegahnya maka perlu dilakukan pengawasan pada setiap prosesnya.

8) Creep (melar)

Beberapa bahan dapat berdeformasi secara kontinu dan perlahan-lahan dala m periode waktu yang lama jika dibebani secara tetap. Deformasi semacam ini, yang tergantung pada waktu disebut melar.

9) Keausan

Terjadi karena adanya gesekan (friction) pada bidang kontak saat sebuah komponen bergerak dengan tahanan. Jika hal tersebut terjadi secara terus-menerus maka abrasi (pengikisan) akan berlanjut dan merusak keliatan komponen yang selanjutnya berkembang terus menjadi lebih parah sampai suatu saat patah.

10) Kekerasan

Adalah kemampuan bahan untuk menahan beban yang tinggi termasuk kemampuan logam memotong logam yang lain.

BAB 3 PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

            Ekstrusi merupakan proses pembentukan dengan penekanan logam kerja sehingga mengalir melalui cetakan yang terbuka untuk menghasilkan bentuk pada bagian melintang sesuai dengan yang diinginkan. Bahan-bahan yang dapat di ekstrusi diantara plastik, logam, aluminium, keramik, dll.

3.2 SARAN

Jangan membuang plastic disembarang tempat, dan jangan mengunakan plastic untuk membungkus atau menaruh makan panas kedalam plastik karena senyawa plastic dapat berpindah ke makan tersebut.

Jangan mencampur  atau pisahkan sampah besi/logam dengan sampah plastic karena benda-benda tersebut masih bisa di olah kembali menjadi barang baru salah satunya dengan menggunakan proses Ekstrusi, karena proses tersebut tidak hanya dapat di lakukan pada besi/logam, plastic maupun makanan juga bisa dip roses dengan menggunakan proses ekstrusi.

                              DAFTAR PUSTAKA

1.    Tata Surdia dan Shinroku Saito, Pengetahuan Bahan, Pradnya Paramita, 2005

2.    William D. Callister Jr, Materials Science and Engineering, An Introduction, Wiley, 2004

3.    William F. Smith, Principle of Materials Science and Engineering, Mc Graw Hill, 1996

4.    Lawrence H. Van Vlack, Ilmu dan Teknologi Bahan (terjemahan), Erlangga, 1995