Pernah menonton video penempaan dan melihat potongan-potongan kecil terbang dari logam yang bersinar? Ini bisa terlihat berantakan dan membuat Anda bertanya-tanya apakah bahannya pecah. Ya, itu adalah bagian alami dari proses tersebut, terutama dengan aluminium panas.

Benda-benda yang jatuh atau terkelupas dari aluminium panas selama penempaan terutama adalah aluminium oksida. Lapisan tipis dan rapuh ini terbentuk dengan cepat pada permukaan aluminium panas saat bereaksi dengan oksigen di udara, dan dapat terlepas selama proses deformasi.

Di SWA Forging, kami bekerja dengan-cincin dan cakram aluminium tempa berdiameter besar setiap hari. Meskipun proses kami sangat terkontrol, pembentukan aluminium oksida pada permukaan panas merupakan aspek mendasar dalam pengerjaan logam menakjubkan ini. Itu adalah sesuatu yang kami kelola dan pahami. Mari kita lihat lebih dekat apa "barang" ini dan mengapa hal itu muncul.

 

Benda apa yang terlepas dari logam saat ditempa?

Melihat potongan-potongan logam terlepas selama proses penempaan yang intens bisa jadi sedikit membingungkan, bukan? Anda mungkin khawatir logam itu sendiri yang terdegradasi. Ini biasanya merupakan produk reaksi permukaan.

"Benda" yang terlepas dari logam selama penempaan umumnya berupa kerak oksida. Untuk aluminium, ini adalah aluminium oksida; untuk baja, biasanya besi oksida. Lapisan ini terbentuk karena suhu tinggi dan reaksi dengan oksigen atmosfer, terkelupas karena tekanan mekanis.

Saat kita berbicara tentang penempaan, terutama penempaan-die terbuka seperti yang kami lakukan di SWA Forging untuk cincin dan cakram, benda kerja logam dipanaskan hingga suhu sangat tinggi agar dapat ditempa. Untuk paduan aluminium, suhunya bisa beberapa ratus derajat Celsius. Pada suhu tersebut, logam menjadi sangat reaktif, terutama permukaannya. Udara di sekitar kita mengandung oksigen, dan aluminium panas mudah bereaksi dengan oksigen ini. Reaksi kimia ini membentuk senyawa baru di permukaan: aluminium oksida (Al₂O₃). Yang terjadi bukanlah logam aluminium itu sendiri yang terkelupas, melainkan lapisan-seperti keramik yang terbentuk di atasnya. Awalnya, lapisan oksida ini sangat tipis dan melekat dengan baik, sehingga memberikan perlindungan pada logam di bawahnya. Namun, seiring dengan berlanjutnya proses penempaan – dengan tekanan dan palu yang kuat untuk membentuk logam – lapisan oksida ini, yang lebih rapuh dibandingkan aluminium ulet di bawahnya, dapat retak, pecah, dan terkelupas. Ketebalan dan kepatuhan lapisan oksida ini dapat bergantung pada paduan spesifik, suhu, waktu pada suhu, dan atmosfer tungku. Misalnya, beberapa paduan yang kami tempa mungkin menghasilkan karakteristik oksida yang sedikit berbeda dibandingkan paduan lainnya, namun proses dasarnya sama. Ini adalah bagian yang sangat alami dari aluminium yang bekerja panas.

Apa yang dimaksud dengan pengelupasan permukaan logam?

Melihat serpihan terlepas dari permukaan logam, terutama saat panas atau sedang dikerjakan, bisa jadi mengkhawatirkan jika Anda tidak tahu apa yang terjadi. Apakah logamnya hancur? Tidak, biasanya hanya lapisan permukaan saja yang terkelupas.

Pengelupasan permukaan logam, terutama selama pengerjaan panas seperti penempaan, biasanya merupakan pelepasan lapisan oksida (kerak) yang terbentuk pada logam karena suhu tinggi dan reaksi dengan atmosfer. Lapisan ini seringkali lebih rapuh dibandingkan logam dasar.

"Pengelupasan" ini merupakan akibat langsung dari perbedaan sifat antara logam dasar (dalam kasus kami, paduan aluminium) dan lapisan aluminium oksida pada permukaannya. Inilah sebabnya hal itu terjadi:

Ekspansi Termal Diferensial:Logam aluminium dan lapisan aluminium oksida memuai dan berkontraksi dengan laju yang sedikit berbeda ketika dipanaskan dan didinginkan. Selama siklus pemanasan dan deformasi yang berulang dalam penempaan, hal ini dapat menimbulkan tekanan pada antarmuka antara logam dan oksida, menyebabkan oksida kehilangan daya rekat dan mengelupas.

Kerapuhan Oksida:Aluminium oksida adalah bahan keramik. Ini keras dan protektif, tetapi juga relatif rapuh dibandingkan dengan paduan aluminium panas dan ulet yang ditempa. Ketika benda kerja aluminium ditekan, dipalu, atau diregangkan selama penempaan, logam di bawahnya berubah bentuk secara plastis. Lapisan oksida yang rapuh mencoba untuk menyesuaikan diri tetapi tidak dapat meregang terlalu banyak, sehingga retak dan pecah menjadi serpihan.

Ketebalan Lapisan:Jika lapisan oksida menjadi terlalu tebal, lapisan tersebut akan menjadi kurang melekat dan lebih rentan terkelupas atau terkelupas. Kondisi tungku pemanas ulang dan durasi pemanasan berperan di sini. Di SWA Forging, kami mengelola siklus pemanasan dengan hati-hati. Meskipun pembentukan oksida tidak dapat dihindari, pengendalian ketebalannya membantu memastikan kualitas produk akhir yang ditempa dan meminimalkan pengelupasan berlebihan yang berpotensi menempel pada permukaan. Kadang-kadang, penyikatan atau metode pembersihan kerak lainnya dapat digunakan di antara langkah-langkah penempaan jika lapisan oksida yang sangat tebal atau longgar terbentuk, meskipun untuk aluminium, hal ini kurang agresif dibandingkan dengan kerak baja.

 

Apa serpihan logam panas?

Potongan-potongan kecil yang terbang dari logam panas di bengkel tampak seperti percikan api atau abu, bukan? Itu sebenarnya adalah potongan permukaan logam yang telah diubah. Untuk aluminium mempunyai karakter tersendiri.

Serpihan dari logam panas, khususnya aluminium panas, biasanya berupa potongan aluminium oksida yang kecil dan ringan. Warnanya-putih keabu-abuan dan rapuh, terbentuk saat permukaan aluminium panas bereaksi dengan oksigen dan kemudian pecah selama deformasi penempaan.

Mari kita bahas secara spesifik tentang serpihan ini ketika kita berbicara tentang penempaan aluminium. Berbeda dengan kerak gelap dan berat yang berasal dari baja, serpihan aluminium oksida adalah:

Warna:Biasanya berwarna-putih keabu-abuan atau-putih keperakan. Ini adalah warna alami aluminium oksida.

Berat:Sangat ringan dan hampir bisa melayang di udara sebentar jika cukup kecil. Hal ini karena aluminium oksida, meskipun padat untuk keramik, dibandingkan dengan serpihan oksida besi dari baja yang jauh lebih padat.

Tekstur/Sifat:Rapuh dan mudah dihancurkan menjadi bubuk. Rasanya tidak metalik.

Komposisi:Terutama Al₂O₃. Ini berbeda secara kimia dengan paduan aluminium (Al) di bawahnya.

Selama penempaan cincin dan cakram aluminium besar kami di SWA Forging, saat billet yang dipanaskan dimanipulasi dan dibentuk oleh mesin press atau palu, Anda dapat melihat serpihan halus ini terlepas. Tekanan dan deformasi yang kuat menyebabkan lapisan oksida yang terbentuk di dalam tungku dan terus terbentuk pada permukaan panas yang terbuka, retak dan terpisah. Ini bukanlah bagian dari struktur aluminium yang putus; mereka adalah “kulit” yang terbentuk karena panas dan udara. Meskipun secara umum tidak-beracun, ventilasi yang baik selalu penting dalam bengkel untuk mengelola partikulat di udara. Keberadaan dan sifat serpihan ini merupakan indikator bagi kru tempa berpengalaman mengenai suhu dan kondisi permukaan benda kerja.

 

Apa keunggulan dalam penempaan?

Anda mungkin mendengar para profesional penempaan berbicara tentang "edger" atau "edging pass", dan bertanya-tanya apa fungsi alat atau langkah tersebut. Ini adalah bagian penting dalam membentuk logam dengan benar sebelum pembentukan utama.

Edger dalam penempaan adalah perkakas atau rongga cetakan dengan profil tertentu yang digunakan pada tahap awal penempaan untuk mendistribusikan ulang logam benda kerja sepanjang benda kerja, memperkecil-penampangnya dalam satu dimensi sekaligus meningkatkannya dalam dimensi lain, dan mempersiapkannya untuk operasi pembentukan selanjutnya.

Operasi edger, atau operasi edger, adalah langkah mendasar dalam banyak proses penempaan-die terbuka dan tertutup-die. Anggap saja sebagai alat pembentukan awal. Tujuan utamanya adalah:

Distribusi Bahan:Untuk mengumpulkan atau menyebarkan materi secara strategis. Misalnya, jika Anda memerlukan lebih banyak material di bagian tengah benda kerja untuk cetakan selanjutnya, gerakan tepi dapat "menurunkan" ujung-ujungnya dan mendorong material ke arah tengah. Atau dapat memperkecil lebar dan menambah tinggi/ketebalan suatu bagian.

Pembentuk-Penampang:Hal ini mulai memberikan potongan melintang-yang lebih jelas pada benda kerja, memindahkannya dari billet sederhana (seperti batang bulat atau persegi) menuju bentuk kasar yang diperlukan untuk cetakan tempa akhir. Hal ini meningkatkan aliran material pada tahap selanjutnya.

Penyempurnaan Aliran Butir:Dengan mengerjakan material dengan cara yang terkontrol ini, tepian juga dapat membantu dalam mulai mengarahkan struktur butiran internal logam, yang penting untuk sifat mekanik akhir dari bagian yang ditempa.

Saat kami di SWA Forging merencanakan proses pembuatan cincin atau cakram aluminium besar, pertimbangan tentang bagaimana material akan mengalir dan mengisi perkakas adalah hal yang terpenting. Meskipun kita mungkin tidak menggunakan "alat edger" tertentu dengan cara yang sama seperti operasi-penempaan cetakan tertutup untuk bagian yang lebih kecil dan kompleks, prinsip deformasi terkontrol untuk membentuk awal billet selalu ada. Misalnya, dalam penempaan cetakan terbuka, rangkaian perataan dan penarikan (cogging) tertentu menghasilkan redistribusi material yang serupa. Setiap operasi pengerjaan panas, termasuk pengerjaan tepi, akan melibatkan suhu logam yang tinggi. Oleh karena itu, permukaan akan membentuk aluminium oksida, dan sebagian dari oksida ini mungkin copot atau didistribusikan kembali selama proses tepian saat permukaan dikerjakan. Tepian yang tepat memastikan material curah ditempatkan dengan benar, yang juga membantu mencapai permukaan yang lebih bersih pada bagian akhir dengan meminimalkan lipatan atau lipatan di mana oksida dapat terperangkap.

 

Kesimpulan

Jadi, "bahan" yang jatuh dari aluminium panas selama penempaan sebagian besar adalah aluminium oksida. Ini adalah produk sampingan alami dari pemanasan aluminium di udara, dan pengelupasannya adalah bagian dari proses pembentukan dinamis.