laporan modul cold rolling

LAPORAM PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK MATERIAL

MODUL A ROLLING

Oleh :

Nama : Aidil Luthfansyah Putra

NIM : 123.12.014

Kelompok : 1

Anggota :

1. Asril Sandi (123 12 003)

2. Maskuri (123 12 007)

3. Kristina Nurul Fajriyah (123 12 008)

4. Yosua (123 12 012)

5. Aidil Lutfansyah Putra (123 12 014)

Tanggal Praktikum : 28 Maret 2015

Nama Asisten : Zahra

PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL

FAKULTAS TEKNIK DAN DESAIN

INSTITUT TEKNOLOGI DAN SAINS BANDUNG

Program Studi Teknik Metalurgi dan Material – Institut Teknologi dan Sains Bandung

Laporan Praktikum MM3142 – Lab Material 2

1.1 Latar Belakang

Pembentukan Logam adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan

cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastik. Dengan gaya luar ini akan

terjadi perubahan bentuk benda kerja secara permanen. Pembentukan umumnya bertujuan

untuk mendapatkan suatu produk logam sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Selain itu

pembentukan memungkinkan diperoleh sifat-sifat mekanik tertentu sesuai dengan yang

dibutuhkan atau yang dipersyaratkan.

1.2 Tujuan Praktikum

1. Mengetahui Parameter yang mempengaruhi proses pengerolan

2. Memahi perubahan sifat mekanik dam struktur mikro akibat proses cold rolling dam

rekristalisasi

3. Memahami gaya-gaya yang bekerja pada proses pengerolan

4. Memahami asumsi-asumsi yang digunakan dalam menurunkan persamaan gaya

pengerolan

5. Memahami fenomena-fenomena yang terjadi pada proses pengerolan

6. Memahami tahapan-tahapan dalam proses pengerolan

BAB I PENDAHULAN



7.

2.1 Definisi Proses Pengerollan

Proses deformasi plastic dengan cara melewatkan logam diantara rolls disebut

pengerolan (rolling). Proses ini banyak digunakan dalam proses pembentukan logam

karan proses ini dapat memproduksi produk dengan banyak dengan waktu yang cepat

2.2 Hot Rolling and Cold Rolling

Pada Proses pengerollan terdapat dua jenis proses yang berdasarkan perbedaan

temperature, yaitu hot rolling dan cold rolling. Hot rolling adalah proses pengerollan

yang dilakukan pada temperature yang lebih tinggi daripada temperature

rekristalisasi. Pada proses Hot rolling, deformasi tidak menyebabkan terjadinya

penguatan logam. Tegangan alir bahan akan semakin kecil dengan semakin tingginya

temperature operasi. Energy deformasi yang dibutuhkan menjadi lebih kecil pada

temperature lebih tinggi. Dengan demikian, deformasi dapat dilakukan pada benda

kerja yang berukuran relative besar dengan total deformasi besar. Sedangkan Cold

rolling adalah operasi pengerollanan yang dilakukan pada temperatur kamar atau di

bawah temperature rekristalisasi. Cold rolling umumnya dilakukan setelah proses

rolling panas. Rolling dingin menyebabkan terjadinya mekanisme penguatan pada

benda kerja (strain hardening) yang diikuti dengan turunnya keuletan. Benda kerja

menjadi lebih kuat, lebih keras dan lebih rapuh. Pada proses pengerollanan dingin,

tegangan alir benda kerja menjadi semakin meningkat.

Sebagian besar dari produk hasil roll dingin melibatkan proses lanjutan yaitu

proses perlakukan panas agar dapat diaplikasikan sesuai ke spesifikasinya. Proses

perlakuan panas yang diterapkan pada produk hasil roll dingin adalah proses anil.

Proses dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan sifat-sifat produk yang lebih

sesuai dengan aplikasinya.

Annealing yaitu proses heat treatment pada benda kerja agar sifat

mekaniknya berubah kembali menjadi ulet. Ada 3 tahapan pada proses annealing

BAB II DASAR TEORI



yaitu proses rekoveri, rekistralisasi, dan pertumbuhan butir. Rekoveri yaitu

pengembalian sifat mekanis material tanpa perubahan pada struktur mikronya.

Proses rekistralisasi yaitu penggantian struktur mikro pada benda kerja menjadi

butiran-butiran yang bebas regangan. Setelah rekistralisasi terjadi maka efek dari

strain hardening sudah hilang. Apabila benda kerja terus dipanaskan melebihi

temperatur rekistralisasinya maka akan terjadi pertumbuhan butir (grain growth)

menjadi butiran-butiran yang lebih besar.

Gambar 1. Pengaruh

Temperatur pada proses

annealing (Materials

Science and Engineering

8TH edition, callister,

p221)



2.3 Gaya dan Geometri yang Terjadi pada Proses Pengerolan

Pada gambar 2. yang menunjukan gaya torsi, geometri dan tegangan pada proses

pelat secara skematis.

Gambar 2. Gaya dan Geometri proses

pengerolan ( Dieter, G. E.,

Mechanical Metallurgy,P.594)

Keterangan :

Pr = Gaya Radial h0 = Tebal Benda sebelum diroll

F = Tangetial Friction Force hf = Tebal Benda setelah diroll

LP = Panjang Proyeksi Busur Kontak R = Radius Roll

α = Sudut Kontak



Suatu logam yang diroll akan mengalami tegangan tekan dari roll dan juga akan

mengalami tegangan geser permukaan akibat gesekan antara benda kerja dengan roll. Gaya

geser ini juga berguna untuk menarik benda kerja menuju roll.

Komponen vertical dari Pr disebut beban pengerolan (rolling load) dan sering

dilambangkan dengan huruf P. Beban pengerolan yaitu gaya penekanan roll terhadap benda

kerja. Tekanan pengerolan (p) yaitu beban pengerolan dibagi dengan luas area kontak. Area

kontak antara logam dengan roll sama dengan perkalian antara lebar pelat (b) dan panjang

proyeksi busur kontak (Lp). 𝐿𝑝

Sehingga tekanan pengerolan dapat didefinisikan sebagai

Distribusi tekanan pengerolan sepanjang busur kontak dapat dilihat pada gambar

berikut

Tekanan naik hingga tekanan terbesar terjadi pada titik netral (neutral point), N, lalu

turun. Titik netral (neutal point) atau titik tanpa slip (no-slip point) yaitu suatu titik pada

benda dan roll pada mana kecepatan permukaan roll sama dengan kecepatan pelat sehingga

tidak terjadi slip. Tekanan terbesar terjadi pada titik ini karena pada titik ini terjadi reduksi

ketebalan terbesar di antara titik-titik kontak lainnya.



Agar logam dapat ditarik maka:

F cos Pr sin

Pr cos Pr sin

tan

Gaya-gaya yang terjadi pada proses pengerolan adalah gaya tangensial dan gaya radial.

Dimana Pr mewakili gaya radial sedangkan F mewakili gaya tangensial. Dalam proses

pengerolan terjadi front tension dan back tension. Tegangan tarik yang terjadi tersebut akan

menjamin spesimen tetap flat dan mengontrol ketebalan. Tegangan tarik yang terjadi tersebut

bermanfaat karena dapat mereduksi gaya pada proses pengerolan.

Pada pengerolan pelat, kecepatan keluar pelat harus lebih besar daripada kecepatan

masuk pelat. Titik netral (titik N) atau no-slip point adalah titik dimana kecepatan rol sama

dengan kecepatan pelat.

Sepanjang pelat pada proses pengerolan terjadi 2 macam gaya, yaitu gaya radial dan gaya

gesek tangensial. Antara bidang masuk dan titik netral, kecepatan pelat lebih rendah daripada

kecepatan rol, gaya gesek tangensial searah pengerolan. Sedangkan antara titik netral dan

bidang keluar, kecepatan pelat lebih tinggi, gaya gesek tangensial berlawanan dengan arah

pengerolan.

3.1 Kekerasan Mikro

TAHAP REDUKSI HRH1 HRH2 HRH (RATA

– RATA)

1 0% ( blm

tereduksi)

41 48 44.5

2 25% 88 89 88.5

BAB III DATA PRAKTIKUM



3 50% 91 94 92.5

4 75% 94 95 94.5

3.2 Data Pengerolan Pelat

Reduksi 25%

TAHAP TEBAL

AKHIR

H0I HFI HM ∆H LP Q

1 9.1 10.16 9.1 9.63 1.06 6.511528 0.651153

2 8.5 9.1 8.5 8.8 0.6 4.898979 0.489898

3 8 8.5 8 8.25 0.5 4.472136 0.447214

4 7.54 8 7.54 7.77 0.46 4.289522 0.428952

TAHAP ΕM Ε0 ΕF ΕI ΕM Σ0

1 0.055092 0 0.110184 0.110184 0.055092 #DIV/0!

2 0.144288 0.110184 0.178392 0.068208 0.144288 0.00599

44.5, 0%

88.5, 25%

92.5, 50%

94.5, 75%

0%

20%

40%

60%

80%

0 20 40 60 80 100

% R

edu

ksi

Kekerasan (HRH)

Kekerasan Mikro



3 0.208705 0.178392 0.239017 0.060625 0.208705 0.015763

4 0.268627 0.239017 0.298236 0.059219 0.268627 0.028521

Reduksi 50%

TAHAP

TEBAL

AKHIR H0I HF HM ∆H LP Q

1 7.02 7.54 7.02 7.28 0.52 4.560702 0.45607

2 6.55 7.02 6.55 6.785 0.47 4.335897 0.43359

3 6.02 6.55 6.02 6.285 0.53 4.604346 0.460435

4 5.55 6.02 5.55 5.785 0.47 4.335897 0.43359

5 5.02 5.55 5.02 5.285 0.53 4.604346 0.460435


1 0.035729 0 0.071459 0.071459 0.035729 #DIV/0!

2 0.106108 0.071459 0.140757 0.069298 0.106108 0.002528

3 0.182946 0.140757 0.225135 0.084378 0.182946 0.009882

4 0.26578 0.225135 0.306424 0.081289 0.26578 0.02544

5 0.356608 0.306424 0.406792 0.100368 0.356608 0.047742

Reduksi 75%

TAHAP TEBAL

AKHIR

H0I HFI HM ∆H LP Q

1 4.55 5.02 4.55 4.785 0.47 4.335897 0.43359



2 4.05 4.55 4.05 4.3 0.5 4.472136 0.447214

3 3.55 4.05 3.55 3.8 0.5 4.472136 0.447214

4 3.06 3.55 3.06 3.305 0.49 4.427189 0.442719

5 2.58 3.06 2.58 2.82 0.48 4.38178 0.438178


1 0.049151 0 0.098303 0.098303 0.049151 #DIV/0!

2 0.156508 0.098303 0.214713 0.11641 0.156508 0.004933

3 0.280598 0.214713 0.346482 0.131769 0.280598 0.02351

4 0.420749 0.346482 0.495015 0.148533 0.420749 0.061871

5 0.580328 0.495015 0.665641 0.170626 0.580328 0.127776

3.3 Kurva Regangan vs Kekerasan Micro

44.5

88.592.5 94.5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Ke

kera

nsa

n M

icro

Regangan

Kurva Regangan vs Kekerasan Micro



Karna percobaan Uji Tarik tidak dilakukan, maka diketahui nilai 𝜎 yang berasal dari

asisten praktikum.

𝜎 = 10811𝑥1.051

Dengan K = 10811 dan n = 1.051 , kedua nilai ini berbeda denga nilai literature dieter

dikarenakan material tembaga yang di uji berbeda dengan tembaga pada literatur.

Kemungkinan tembaga yang terdapat pada literatur sudah mengalam annealing sehingga

menyebabkan nilai K dan n yang di dapat dari hasil praktikum berbeda

Nilai K dan n didapat dengan cara membuat grafik true strain dan true stress,

kemudian dilakukan curve fitting dengan memenuhi persamaan 𝜎= . Dimana K adalah

Strenght Coffecient sedangkan n adalah strain-hardening exponent.

Dilihat pada Grafik kekerasan micro vs %reduksi dimana kekerasan benda kerja terus

bertambah seiring dengan laju %reduksi. Hal ini terjadi karena pristiwa Strain Hardening

yang dialami oleh benda kerja

5.1 Simpulan

Dapat disimpulkan bahwa :

1. Parameter proses pengerolan antara lain:

a. Diameter roll

b. Ada atau tidaknya back tension dan front tension

c. Gesekan antara benda kerja dan roll

d. Ketahanan benda kerja terhadap deformasi

BAB IV ANALISIS DATA

BAB V SIMPULAN DAN SARAN



2. Tahapan proses pengerolan antara lain:

a. Menyiapkan benda kerja

b. Menentukan reduksi yang ingin dilakukan

3. Perubahan sifat mekanik yang terjadi akibat proses pengerolan yaitu benda

kaan semakin keras dan kuat namun semakin getas. Hal ini dikarenakan

peristiwa strain hardening.

4. Nilai K dan n yang didapet dari praktikum berbeda dengan literatur dikarenakan material

tembaga yang di uji berbeda dengan literatur

5.2 Saran

1. Mohon dilakukan Percobaan Uji Tarik

- Dieter, G.E., “Mechanical metallurgy”, Second Edition, Mc graw-Hill, New York,

1986.

- Siswosuwarno, Mardjono, “Teknik Pembentukan”, Jilid 1, Jurusan Teknik Mesin, ITB,

1986.

Tugas Setelah Praktikum

1. Jelaskan mengapa plat hasil pengerolan sering tidak lurus dan tebalnya tidak seragam!

Karena tidak mungkin suatu material bersifat homogeny sehingga perubahan panjang

atau elongasinya pun akan sulit untuk seragam. Hal lain yang menyebabkan hal ini

yaitu pasti akan terjadi deformasi pada roll yang menyebabkan deformasi pada benda

kerja juga berubah. Yang menyebabkan tebal pelat tidak seragam adalah deformasi

roll dan ketidak sejajaran roll.

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA



2. Jelaskan prinsip pengukuran gaya pengerolan pada praktikum ini. Gambarkan skema

alat, tunjukkan pula kemungkinan-kemungkinan keslahan pengukuran dengan alat ini!

Gaya diukur dengan load cell pada roll yang memberi keluaran mV. Keluaran ini

dikalibrasi dengan beban tertentu. Transducer -> Amplifier -> Recorder Kesalahan

yang mungkin terjadi yaitu apabila penempatan load cell tidak baik maka gaya yang

diukur bukanlah gaya sebenaranya. Kesalahan lainnya yaitu apabila sensitivitas dari

masing-masing alat tidak baik maka hasil yang terukur tidak akan benar.

3. Pada table IV.3 ditunjukkan bahwa beban pengerolan P harganya dua kali beban

terukur R. Jelaskan mengapa demikian dan asumsi apa yang digunakan!

Karena pada pengerolan menggunakan 2 buah roll. Asumsinya gaya pada ke-2 roll

tersebut sama besar.

4. Tunjukkan dan jelaskan perbedaan struktur mikro dan sifat mekanik antara plat awal,

plat yang telah mengalami proses cold rolling dan plat yang telah mengalami proses

annealing!

Dari gambar struktur mikro benda kerja (kiri-kanan : 25%, 50%, 75%, annealing)

dapat dilihat dengan jelas peristiwa strain hardening yang terjadi pada proses

pengerolan. Struktur mikro benda kerja semakin pipih. Hal ini menyebabkan kekuatan

dan kekerasan benda meningkat tetapi keuletannya menurun. Setelah dilakukan proses

annealing dapat dilihat struktur mikro benda kembali ke asalnya. Hal ini

menyebabkan efek-efek dari strain hardening hilang.

5. Menurut perkiraan saudara, adakah pengaruh kecepatan pengerolan terhadap daya dan

gaya pada proses cold rolling? Bagaimana halnya dengan hot rolling?

Tidak ada pengaruhnya pada gaya. Namun dengan kecepatan yang tinggi maka daya

akan semakin tinggi pula. Sama saja antara cold rolling dan hot rolling.

laporan modul cold rolling

Documents