Pengaruh Parameter Wire Drawing Terhadap Cacat Kawat

Pengaruh Delta Factor Pada Proses Wire Drawing

Keberhasilan proses wire drawing sangat ditentukan oleh variabel proses penarikannya.  Dua variable yang cukup berperan pada proses wire drawing adalah geometri die yang akan menentukan zona deformasi dan drafting design yang menentukan besarnya reduksi pada tiap-tiap blok reduksi. Variabel-variabe ini dinyatakan dengan Delta factor.

Hubungan antara besarnya reduksi tiap dies dan besarnya sudut reduksi dapat dilihat pada Gambar 1. Daerah operasi wire drawing terbagi menjadi tida bagian. Wire drawing yang beroperasi pada Daerah aman memiliki delta factor antara dua dan tiga. Operasi ini akan menghasilkan produk tanpa cacat. Operasi akan berjalan lancar. Operasi wire drawing dengan kondisi delta factor kurang daripada dua berpotensi menimbulkan cacat pada permukan kawat. Sedangkan wire drawing yang beroperasi dengan delta factor lebih dari tiga cenderung menghasilkan kawat yang memiliki cacat center burst atau chevron. Cacat chevron dapat menyebabkan kawat putus saat proses drawing. Putus saat drawing ditandai dengan permukaan patahan kawat yang membentuk Cup and Cone.

Hubungan Reduksi Area Dengan Sudut Reduksi Pada Proses Wire Drawing

Gambar 1. Hubungan Reduksi Area Dengan Sudut Reduksi Pada Proses Wire Drawing

Pengaruh Delta Factor Terlalu Rendah

Delta Factor dipengaruhi oleh besar reduksi per  dies dan sudut  dies yang dipakai. Delta factor akan menjadi rendah jika reduksi per  dies di buat besar atau sudut  dies dibuat kecil. Delta Factor yang terlalu rendah, kurang dari 2 akan menyebabkan luas kontak antar muka wire rod dan  dies menjadi besar, zona deformasi menjadi besar. Ini akan menimbulkan efek gesekan menjadi besar pula. Sistem lubrikasi menjadi kurang baik. Lubrikasi sulit untuk masuk ke zona deformasi. Pengaruh selanjutnya akan muncul cacat permukaan seperti goresan (scratch), material pick-up, para operator biasa menyebutnya dengan cacat lecet. Terkadang di ikuti dengan munculnya panas berlebihan. Panas berlebihan akan dapat berpengaruh terhadap sifat permukaan material.

Pengaruh Delta Factor Terlalu Tinggi

Proses wire drawing dengan delta factor terlalu tinggi, lebih dari 3 akan menyebabkan zona deformasi menjadi kecil. Luas ko ntak antara wire rod  dengan die menjadi kecil.  Keadaan ini menimbulkan efek redundant working.  Zona compression pada permukaan menjadi rendah sedangkan tension di sekitar tengah kawat tinggi. Ductility kawat akan jadi rendah. Redundant working berkontribusi terhadap extra strain hardening yang menyebabkan ketidak-homogenan kekerasan kawat.

Delta factor yang tinggi juga berpengaruh terhadap peningkatan die pressure, lubrikasi menjadi kurang baik  yang berakibat pada penurunan mutu permukaan kawat, diikuti terjadinya retak. Pada kasus tertentu kawat putus saat proses drawing.

Karakteristik Kawat Hasil Drawing Dengan Delta Factor Rendah

Foto makro contoh kawat yang mengalami kegagalan saat operasi wire drawing dengan delta factor rendah ditunjukkan pada Gambar 3. Pada permukaan kawat ditemukan adanya bagian yang mengelupas. Delta Faktor yang kecil menyebabkan daerah deformasi menjadi besar.  Kontak antara  materal dengan permukaan die menjadi lebih panjang. Hal dapat meningkatkan gaya gesek yang akan berakibat pada temperatur operasi yang tinggi, penurunan fungsi lubrikan bahkan dapat menyebabkan kegagalan lubrikasi. Kondisi ini pada akhirnya dapat merubah sifat metalurgi pada permukaan kawat. Kemampuan alir material menjadi tidak homogen. Bagian permukaan menjadi lebih sulit melewati dies dibanding bagian tengah kawat. Sebagian material dipermukaan tertinggal dan akhirnya terkelupas.

Cacat Pada Permukaan Kawat Hasil Wire Drawing.

Gambar 3. Cacat Pada Permukaan Kawat Hasil Wire Drawing.

Struktur mikro kawat yang mengalami kegagalan saat operasi wire drawing dengan delta factor rendah ditunjukkan pada Gambar 4. Cacat ini ditandai dengan adanya struktur fine cold work di sekitar daerah permukaan dan terkelupasnya sebagian permukaan. Struktur Fine cold work  menunjukkan telah terjadinya deformasi yang berlebihan. Bagian permukaan mengalami deformasi yang lebih besar dibanding daerah lainnya.

Mikrostruktur Pada Daerah Cacat  Material Pick-Up

Gambar 4. Struktur Mikro Pada Daerah Cacat Material Pick-Up

Karakteristik Kawat Hasil Drawing Dengan Delta Factor Tinggi

Foto makro contoh kawat yang mengalami kegagalan saat operasi wire drawing dengan delta factor tinggi ditunjukkan pada Gambar 5. Kegagalan proses drawing ditandai dengan permukaan patahan kawat yang membentuk cup and cone. Delta Faktor yang besar menyebabkan daerah deformasi menjadi kecil, kontak materal dan die pendek. Hal ini dapat menyebabkan naiknya gaya drawing total, meningkatnya redundant working pada material. Redundant working yang besar akan menyebabkan terjadinya perbedaan kekerasan permukaan dan bagian tengah kawat.

Operasi wire drawing dengan delta factor besar menyebabkan die pressure menjadi tinggi. Hal ini menyebabkan gaya tekan pada permukaan kawat menjadi besar. Peningkatan gaya ini mengakibatkan die menjadi cepat aus. Delta factor yang besar juga berkontribusi terhadap peningkatan gaya tarik yang menginisiasi terbentuknya pori halus yang berubah menjadi cacat center burst. Jika center burst sudah terbentuk, maka drawing pada dies berikutnya kawat akan putus yang ditandai dengan patahanan cup and cone.

Cacat Cup And Cone

Gambar 5. Foto Makro Kawat Yang Putus Saat Drawing Dengan Bentuk Patahan Cup And Cone

Foto mikro contoh kawat yang mengalami kegagalan saat operasi wire drawing dengan delta factor tinggi ditunjukkan pada Gambar 6. Cacat ini ditandai dengan adanya retak berbentuk chevron atau center burst pada pusat atau  tengah-tengah diameter kawat.

Foto Makro Cacat Center Burst

Gambar 6. Foto Makro Cacat Center Burst Yang Berbentuk Chevron Di Tengah Diameter Kawat.

Foto contoh struktur mikro kawat yang mengalami kegagalan saat operasi wire drawing dengan delta factor tinggi ditunjukkan pada Gambar 7. Cacat ini ditandai dengan adanya struktur fine cold work di sekitar daerah cacat center burst. Struktur Fine cold work menunjukkan telah terjadinya deformasi yang berlebihan.

Foto Mikro Pada Cacat Centrer Burst

Gambar 7. Struktur Mikro Pada Cacat Center Burst

Baca Artikel Terkait Proses Wire Drawing, KLIK Judul Di Bawah

1. Proses Penarikan Kawat, Wire Drawing

2. Zona Deformasi Proses Wire Drawing, Penarikan Kawat

3. Strain Hardening, Pengerasan Regang

Pustaka:

  1. Betzalel Avitzur, 1983, “Handbook of Metal-Forming Process”, John Wiley & Sons Inc., New York.
  2.  Dieter, G.E., 1986,”Mechanical Metallurgy”, MC, Graw-Hill, New Jersey.
  3. Thomas Maxwell, 2001, “Maintenance, Design, Measuring And Pressure Lubrication Of The Wire Drawing Die”, Wire Journal International, Vol. 34, Number 5. May

Gambar:

  1. http://ardra.biz