Sheet Metal Working di Dunia Fabrikasi

Apa itu Sheet Metal Working? Artikel memberikan informasi dasar serta definisi istilah yang relevan dan secara singkat memperkenalkan proses manufaktur, bahan, perkakas, dan mesin sheet metal.

Sheet metal bukanlah bahan tertentu. Sebaliknya, istilah ini digunakan untuk logam yang telah dibentuk menjadi bentuk lembaran. Biasanya, lembaran logam ini memiliki bentuk persegi panjang dengan ukuran ketebalan lembaran jauh di bawah ukuran panjang dan lebarnya.

Selain baja, banyak logam lain seperti tembaga, aluminium dan emas serta paduan kuningan dapat diolah menjadi lembaran logam. Namun, untuk dapat diolah menjadi lembaran logam, bahan yang digunakan harus memiliki karakteristik khusus, yaitu memiliki ketangguhan dan kekerasan tertentu, serta tentu saja memiliki keulet yang tinggi supaya dapat dibentuk. Persyaratan ini mengakibatkan pembatasan terkait bahan yang dapat digunakan. Jadi, tidak mungkin untuk mengolah bahan yang sangat rapuh atau sangat keras/getas menjadi lembaran logam.

Menurut hal ini, lembaran logam adalah produk setengah jadi yang dapat diproduksi di area yang luas, dimana lembaran umumnya ringan, tipis, stabil, elastis dan memiliki permuaan rata. Karena spesifikasi ini, maka cocok untuk semua jenis kelongsong dan penutup. Selain itu, lembaran logam dapat dideformasi dengan berbagai cara, yaitu dapat dilas, ditekuk, dilubangi atau dipotong. Berbagai macam bentuk dapat dibuat dari lembaran logam, itulah sebabnya logam ini digunakan sebagai bahan awal untuk berbagai macam produk.

Apa itu sheet metal working?

Istilah "sheet metal working" mencakup sejumlah besar proses manufaktur. Pada dasarnya, kata sheet metal working mengacu pada pembuatan produk, komponen dan bagian yang terbuat dari logam. Selain pengelasan, pemotongan, dan pembengkokan, proses pengolahan lembaran logam juga mencakup pelubangan, pembentukan, penggulungan dan penyambungan.

Berikut ini subkategori sheet metal working :

• Welding
• Gluing
• Bending
• Piercing
• Drawing
• Steel construction
• Layer forming
• Heating coil
• Cutting
• Slitting
• Bending punching
• Laser cutting

Dalam kerangka pemrosesan lembaran logam, lembaran lunak dan tahan gesekan dapat diproduksi, di mana karakteristik yang berbeda tersebut dapat diperoleh dari paduan unsur yang berbeda. Misalnya, ada banyak elemen yang dapat ditambahkan ke baja dalam keadaan cair selama pengerjaan logam dan yang menentukan sifat material lembaran logam yang dihasilkan. Selain silikon, nikel dan kromium, unsur-unsur seperti titanium, tembaga, niobium dan molibdenum dapat ditambahkan untuk membentuk karekteristik logam.

Dalam pengerjaan logam, lembaran dapat dibuat dari berbagai jenis baja, aluminium dan logam lainnya. Untuk mengkategorikan lembaran yang berbeda, ada standar yang menggolongkan bahan menurut propertinya. Selain itu, nomor bahan diperkenalkan untuk memastikan struktur lembaran yang jelas.

Sejarah singkat Lembaran Logam

Siapa pun yang mencari bentuk pengerjaan logam tertua pasti akan menemukan penempaan. Dalam penempaan, logam dikerjakan dengan kekuatan alat tempa, misalnya dengan bantuan berbentuk palu. Saat ini bentuk pengerjaan logam ini sangat jarang ditemukan di sektor industri dan lebih banyak digunakan di sektor seni. Lembaran logam pertama terbuat dari bahan lunak seperti perak dan emas. Dalam proses pengerjaan logam, para pandai besi mampu membentuk bahan-bahan ini menjadi lembaran tipis, misalnya perhiasan dan koin .

Beberapa saat kemudian, bahan besi dan tembaga juga menemukan jalannya ke dalam pemrosesan lembaran logam. Terutama di Abad Pertengahan Tinggi dan Akhir, lembaran besi digunakan untuk membuat baju besi ksatria. Pada saat itu, pengerolan masih belum dikenal dalam pengerjaan logam. Sebagai gantinya, lembaran logam diproses dengan palu atau "pukulan palu" sampai bahan memiliki ketebalan yang diinginkan. Tentu saja, lembaran logam perak dan emas adalah bahan yang berharga semata-mata karena nilai bahan bakunya, namun pada jaman itu besi lembaran juga menjadi komoditas yang mahal karena pengolahan logam lembaran sangat kompleks dan memakan waktu. Bahan baku harus dibentuk menjadi lembaran logam dengan pekerjaan manual murni dan dengan bantuan alat sederhana. Oleh karena itu, pemrosesan lembaran logam membutuhkan praktik dan pengalaman tingkat tinggi.

Bagaimana cara kerja pembentukan lembaran logam?

Ketika palu besar yang digerakkan oleh tenaga air pertama kali digunakan, maka penemuan ini mengarah pada penyederhanaan dalam pengerjaan logam. Meskipun metode ini mempersingkat waktu pengerjaan lembaran logam,namun  waktu produksi masih dapat memakan waktu beberapa hari, tergantung pada ukuran lembaran logam dan peralatan yang digunakan membutuhkan dimensi yang besar dan berat.

Mesin pengerjaan logam pertama akhirnya dikembangkan selama revolusi industri. Mesin ini digunakan untuk menggulung ingot logam supaya menghasilkan lembaran logam. Hasilnya, mesin ini tidak hanya sangat mempersingkat waktu produksi dalam pengerjaan logam, tetapi juga meningkatkan kualitas lembaran dalam hal kerataan dan ketebalan. Akibatnya, lembaran logam tidak hanya menjadi lebih murah, tetapi juga digunakan untuk memproduksi banyak produk lain.

Dua pameran dagang yang terpenting waktu itu di Jerman adalah Blechexpo di Stuttgart dan Euroblech di Hanover.

Sementara itu, pemrosesan lembaran logam dan pengerjaan logam juga telah tiba di zaman modern dan menawarkan pilihan material, ketebalan dan format material yang beragam. Perlu juga dicatat bahwa masing-masing sifat lembaran logam dapat disesuaikan dengan aplikasi penggunaan yang direncanakan oleh pengguna logam itu sendiri.

 

Proses pembuatan pengolahan lembaran logam

Berikut ini, proses pembuatan yang berbeda dari pemrosesan logam dan pengerjaan lembaran logam disajikan.

1. Forming - rolling, bending, forging, drawing

Jika seseorang mengikuti DIN 8580, proses pembuatan forming merupakan kelompok utama dalam pengerjaan logam. Dengan proses forming  ini, kohesi material tetap terjaga. Namun, dalam proses pengolahan lembaran logam, bentuk benda kerja yang sudah ada dimodifikasi oleh deformasi plastis. Contoh forming dalam pengolahan logam adalah penggulungan baja.

Secara umum, deformasi plastis terjadi dalam proses forming ketika atom-atom yang terletak pada  bidang geser mulai bergeser akibat gaya-gaya luar. Modifikasi sifat teknologi dan fisik material yang terjadi selama pemrosesan lembaran logam dimasukkan dalam istilah "pengerasan/hardening".

Secara umum, ketahanan terhadap deformasi logam pada suhu kamar lebih tinggi daripada pada suhu saat proses forming terjadi. Forming plastis pada baja dapat dicapai pada suhu tinggi dengan kerja dan tenaga yang jauh lebih sedikit daripada pada suhu kamar. Selain itu, suhu tinggi selama pemrosesan lembaran logam berkontribusi pada rekristalisasi langsung dari struktur mikro dan tidak menyebabkan pengerasan.

Dalam pembentukan lembaran logam, perbedaan dibuat antara forming panas dan dingin. Forming panas adalah proses pembentukan lembaran logam di mana kemampuan bentuk yang lebih besar dicapai pada suhu penggulungan tinggi, di mana gaya yang terjadi lebih rendah daripada pembentukan dingin. Kerugian dari pembentukan panas adalah toleransi dimensinya yang lebih buruk dan permukaan yang dicetak tidak bagus.

Sebaliknya, toleransi dimensi yang jauh lebih tepat dapat dicapai dalam proses pembentukan dingin dalam kerangka pemrosesan logam. Dalam metode pengerjaan lembaran logam ini, material tidak dipanaskan, yang meningkatkan kekuatannya. Berbeda dengan proses forming panas, kualitas permukaan forming dingin berkualitas tinggi. Kerugiannya adalah bahwa tidak ada kesesuaian pengelasan yang dipastikan setelah pembentukan dingin. Benda kerja hanya dapat dilas jika telah dianil lunak selama pemrosesan lembaran logam, sehingga meminimalkan tegangan.

2. Pemisahan -- cutting, punching, piercing, blanking

Dalam kerangka proses fabrikasi pisah (separating), yang menurut DIN 8580 juga merupakan kelompok utama di antara proses fabrikasi bentuk benda padat, yaitu benda kerja diubah dengan menghilangkan bagian tertentu secara lokal, yaitu mengurangi kohesi. Pemisahan adalah teknik pengerjaan logam, yang juga mencakup pembongkaran bodi komposit. Grup utama "Pemisahan" dapat dibagi lagi menjadi enam subkelompok yaitu :

• Splitting
• Ablation
• Disassembling
• Cleaning
• Machining with geometrically determined cutting edges
• Machining with geometrically indeterminate cutting edges

Proses pemotongan dalam pengerjaan logam lembaran meliputi penggergajian, milling, pengikiran, pengeboran, pembubutan, lapping, pemotongan termal, broaching dan mengasah. Di sisi lain, pemotongan baji dan pemotongan geser merupakan proses pemisahan. Selama pengerjaan logam, proses pemotongan yang sebenarnya terjadi di titik kerja, yaitu di titik di mana alat atau mesin bekerja pada benda kerja. Sehubungan dengan proses pemotongan dalam pengerjaan lembaran logam, perlu diperhatikan bahwa gerakan relatif, yaitu gerakan pemotongan, kecepatan potong dan pemakanan. Daya atau energi yang disuplai dari luar untuk melakukan proses separasi diubah menjadi daya gesek, deformasi, dan separasi pada titik kerja.

3. Joining - welding, soldering

Joining adalah salah satu grup produksi utama dalam teknologi pembuatan pemrosesan lembaran logam yang ditentukan oleh DIN 8580. Dalam kerangka proses pengerjaan logam ini, dua atau lebih benda padat disatukan secara permanen. Proses ini kadang membutuhkan bentukan geometris tertentu melaui proses sheet metal working sebelum di satukan. Sebagian proses joining dilakukan dengan menggunakan "bahan tak berbentuk", Misalnya, perekat (lem) yang dianggap sebagai zat tak berbentuk.

Joining juga memiliki grup proses lebih lanjut yang termasuk dalam pengerjaan logam, misalnya penyolderan, pengelasan, perekatan serta penyekrupan, penyambungan dengan lipatan dan riveting. Untuk membuat sambungan antara benda kerja, komponen lebih lanjut seperti pin, sekrup, irisan atau paku keling terkadang diperlukan. Selain itu, alat pendukung khusus seperti besi solder, kunci pas, dan sebagainya digunakan dalam teknologi produksi ini.

4. Surface treatment

Dalam pengerjaan logam, istilah "Surface treatment" mencakup semua teknologi yang memungkinkan properti permukaan benda kerja diubah. Dalam hal ini penting bahwa fungsi utama suatu benda kerja dalam pengerjaan logam dapat dilengkapi dengan perawatan permukaan dengan fungsi tambahan. Prinsip pemisahan fungsional antara permukaan dan volume alat atau komponen merupakan tujuan utama dari teknik pembuatan pengolahan logam lembaran ini.

Volume suatu benda kerja memiliki fungsi dan karakteristik tertentu seperti kemampuan mesin, kekuatan, bobot dan sebagainya. Jika proses teknologi permukaan digunakan dalam pemrosesan lembaran logam, benda kerja atau perkakas dapat dioptimalkan sedemikian rupa sehingga memenuhi profil persyaratan tertentu dan memiliki berbagai fungsi. Ini mungkin termasuk yang berikut:

• Barrier function ( thermal insulation, diffusion, permeation, corrosion resistance)
• Mechanical protection (friction, wear)
• Optical function (decoration, absorption, reflection)
• Functional integration (functional printing, printing process)
• Electrical function (electrical insulation, conductivity)

Metode yang berbeda dapat digunakan untuk melakukan Surface treatment dalam pemrosesan lembaran logam. Oleh karena itu, Surface treatment dalam pengerjaan logam dialokasikan ke kelas proses yang berbeda, yaitu sebagai berikut:

• Penghilangan permukaan (electropolishing, burnishing)
• Lapisan permukaan (pelapisan krom, pelapisan bubuk, pengecatan)
• Perawatan permukaan mekanis (shot peening, polishing, grinding)
• Perawatan permukaan kimiawi (pengawetan, penghilang lemak, pembersihan)

Mesin & peralatan untuk pengerjaan lembaran logam

Dalam proses pengolahan lembaran logam, perkakas dan mesin yang berbeda dapat digunakan, dimana perbedaan dibuat antara perkakas tangan dan perkakas listrik. Perkakas tangan termasuk kikir, gergaji besi,  tang, palu, tanggem dan sebagainya. Perkakas listrik dam mesin yang biaa dipakai untuk proses pengerjaan lembaran logam adalah : mesin Shears, mesin Pressbrake, Mesin Laser Cutting, Mesin notching, mesin stamping, mesin folding, mesin press, mesin plasma cutting, mesin rolling, dan sebagainya.

Khusus untuk pengerjaan Sheet metal working menggunakan mesin pressbrake dan shears biasanya menggunakan pisau potong besi sebagai alat potongnya. Baja yang digunakan untuk alat potong tersebut adalah baja paduan kategori COLD WORK STEEL dengan type standard SKD11 atau SIHARD 2379 yang dikeraskan melalui proses HEAT TREATMENT FULL HARDENING.