Pelat baja tahan karat, karena ketahanan korosi, kekuatan tinggi, dan permukaannya yang indah, banyak digunakan dalam konstruksi, peralatan rumah tangga, transportasi, peralatan industri, dan bidang lainnya. Sebagai salah satu proses utama pembuatan pelat baja tahan karat, penempaan secara langsung memengaruhi sifat mekanik dan kualitas permukaannya. Makalah ini akan membahas proses penempaan pelat baja tahan karat secara rinci, meliputi pemilihan material, pemanasan, proses penempaan, perlakuan panas, perlakuan permukaan, inspeksi kualitas, dan pemrosesan selanjutnya.
1. Persiapan Material
1.1 Jenis baja tahan karat
Baja tahan karat dapat dibagi menjadi banyak jenis berdasarkan komposisi kimia dan mikrostrukturnya, yang umum adalah:
Baja tahan karat austenitik: seperti 304 dan 316, dengan ketahanan korosi dan kemampuan las yang baik.
Baja tahan karat feritik: seperti 430, dengan kekuatan tinggi dan magnetisme.
Baja tahan karat martensitik: seperti 410, dengan kekerasan tinggi dan ketahanan aus.
Baja tahan karat dupleks: seperti 2205, memiliki keunggulan austenit dan ferit, dengan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi.
1.2 Pemilihan material
Memilih jenis baja tahan karat yang tepat adalah langkah pertama dalam proses penempaan. Sesuai dengan persyaratan aplikasi produk akhir, bahan baja tahan karat dengan sifat mekanik dan ketahanan korosi yang sesuai dipilih. Misalnya, pelat baja tahan karat 304 atau 316 biasanya dipilih untuk konstruksi, sementara peralatan industri mungkin memerlukan baja tahan karat dupleks dengan kekuatan yang lebih tinggi.
1.3 Persiapan blanko
Pemilihan dan persiapan blanko sangat penting untuk proses penempaan. Billet biasanya berupa ingot baja atau billet, dan ukuran serta bentuknya harus dirancang sesuai dengan persyaratan produk akhir. Permukaan billet harus bersih, tanpa retakan, pori-pori, dan cacat lainnya.
2. Pemanasan
2.1 Suhu pemanasan
Suhu penempaan baja tahan karat biasanya antara 1000°C dan 1250°C. Suhu tergantung pada jenis dan komposisi baja tahan karat. Suhu pemanasan yang tinggi dapat menyebabkan butiran kasar dan memengaruhi sifat mekanik. Suhu yang terlalu rendah dapat menyebabkan kesulitan penempaan dan retakan.
2.2 Peralatan pemanas
Peralatan pemanas yang umum digunakan meliputi tungku gas, tungku listrik, dan tungku induksi. Tungku gas cocok untuk produksi massal, sedangkan tungku listrik dan tungku induksi cocok untuk produksi skala kecil dan presisi tinggi.
2.3 Waktu pemanasan
Waktu pemanasan harus disesuaikan dengan ukuran billet dan kinerja peralatan pemanas. Waktu pemanasan yang terlalu singkat dapat menyebabkan suhu internal billet tidak merata dan memengaruhi kualitas penempaan; Waktu pemanasan yang terlalu lama dapat menyebabkan butiran kasar dan pemborosan energi.
3. Proses penempaan
3.1 Penempaan awal
Penempaan awal adalah proses pembentukan blanko yang dipanaskan. Tekanan diterapkan pada blanko dengan mesin press atau palu tempa untuk menyebabkan deformasi plastik, menghilangkan cacat internal, dan meningkatkan struktur organisasi. Tujuan dari penempaan awal adalah untuk membuat blanko mendekati bentuk akhir sambil meningkatkan kepadatan dan keseragamannya.
3.2 Penempaan presisi
Penempaan presisi adalah pemesinan lebih lanjut berdasarkan penempaan awal untuk mencapai bentuk dan ukuran akhir. Dalam proses penempaan presisi, suhu penempaan dan jumlah deformasi perlu dikontrol secara ketat untuk memastikan kualitas permukaan dan struktur internal produk. Pelat baja tahan karat setelah penempaan presisi harus memiliki akurasi dimensi dan hasil akhir permukaan yang tinggi.
3.3 Peralatan penempaan
Peralatan penempaan yang umum digunakan meliputi press hidrolik, press mekanik, dan mesin palu tempa. Press hidrolik cocok untuk penempaan bentuk besar dan kompleks, press mekanik cocok untuk produk kecil dan menengah, dan mesin palu tempa cocok untuk produksi presisi tinggi dan skala kecil.
4. Perlakuan panas
4.1 Annealing
Annealing adalah proses pemanasan pelat baja tahan karat yang ditempa hingga suhu tertentu dan pendinginan perlahan setelah ditahan selama periode waktu tertentu. Tujuan dari annealing adalah untuk menghilangkan tegangan internal yang dihasilkan dalam proses penempaan dan meningkatkan plastisitas dan ketangguhan material. Suhu dan waktu annealing harus disesuaikan sesuai dengan jenis dan komposisi baja tahan karat.
4.2 Quenching dan tempering
Quenching adalah proses pemanasan pelat baja tahan karat di atas suhu kritis dan pendinginan dengan cepat untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan tinggi. Tempering adalah pemanasan pelat baja tahan karat ke suhu yang lebih rendah setelah quenching, dan kemudian pendinginan setelah ditahan selama periode waktu tertentu untuk menyesuaikan kekerasan dan ketangguhan. Proses quenching dan tempering harus dirancang sesuai dengan persyaratan kinerja produk akhir.
4.3 Peralatan perlakuan panas
Peralatan perlakuan panas yang umum digunakan meliputi tungku kotak, tungku sumur, dan tungku kontinu. Tungku kotak cocok untuk produksi skala kecil, tungku sumur cocok untuk produk besar, dan tungku kontinu cocok untuk produksi skala besar.
5. Perlakuan permukaan
5.1 Pickling
Pickling adalah proses menghilangkan oksida dan kotoran secara kimia dari permukaan pelat baja tahan karat. Larutan pickling yang umum meliputi asam nitrat, asam fluorida, dan asam sulfat. Setelah pickling, pencucian air dan netralisasi yang memadai harus dilakukan untuk mencegah korosi asam sisa pada pelat baja tahan karat.
5.2 Pemolesan
Pemolesan adalah proses meningkatkan hasil akhir permukaan pelat baja tahan karat. Metode pemolesan yang umum meliputi pemolesan mekanis, pemolesan kimia, dan pemolesan elektrolitik. Pemolesan mekanis cocok untuk area yang luas dan pemolesan kasar, pemolesan kimia dan pemolesan elektrolitik cocok untuk presisi tinggi dan pemolesan cermin.
5.3 Pelapisan
Pelapisan adalah pelapisan film pelindung pada permukaan pelat baja tahan karat untuk meningkatkan ketahanan korosi dan estetika. Bahan pelapis yang umum digunakan meliputi cat, pelapis bubuk, dan pelapisan listrik. Proses pelapisan harus dipilih sesuai dengan persyaratan aplikasi produk akhir.
6. Inspeksi kualitas
6.1 Pemeriksaan dimensi
Pemeriksaan dimensi adalah langkah penting untuk memastikan bahwa ukuran dan bentuk pelat baja tahan karat memenuhi persyaratan desain. Alat pengujian yang umum meliputi kaliper, mikrometer, dan instrumen pengukur koordinat. Pemeriksaan dimensi harus dilakukan pada semua tahap penempaan, perlakuan panas, dan perlakuan permukaan.
6.2 Pengujian non-destruktif
Pengujian non-destruktif adalah proses mendeteksi cacat internal pada pelat baja tahan karat dengan metode non-destruktif. Metode pengujian non-destruktif yang umum meliputi pengujian ultrasonik, pengujian sinar-X, dan pengujian partikel magnetik. Pengujian non-destruktif harus dilakukan setelah penempaan dan perlakuan panas untuk memastikan kualitas internal produk.
6.3 Uji sifat mekanik
Pengujian sifat mekanik adalah langkah penting untuk mengevaluasi sifat mekanik pelat baja tahan karat. Item uji yang umum digunakan meliputi uji tarik, uji kekerasan, dan uji impak. Uji sifat mekanik harus dirancang sesuai dengan persyaratan aplikasi produk akhir.
7. Pemotongan dan pembentukan
7.1 Pemotongan
Pemotongan adalah proses memotong pelat baja tahan karat ke ukuran yang diperlukan sesuai permintaan. Metode pemotongan yang umum meliputi pengguntingan, pemotongan laser, dan pemotongan plasma. Gunting cocok untuk pemotongan garis lurus, pemotongan laser dan pemotongan plasma cocok untuk bentuk kompleks dan pemotongan presisi tinggi.
7.2 Pembentukan
Pembentukan adalah proses pengolahan pelat baja tahan karat menjadi produk akhir dengan pembengkokan, penekanan, dan proses lainnya. Peralatan pembentukan yang umum digunakan meliputi mesin bending, mesin punching, dan mesin pembentuk hidrolik. Proses pembentukan harus dirancang sesuai dengan bentuk dan ukuran produk akhir.
8. Ringkasan
Proses penempaan pelat baja tahan karat adalah proses yang kompleks dan halus, melibatkan pemilihan material, pemanasan, penempaan, perlakuan panas, perlakuan permukaan, pengujian kualitas, dan pemrosesan selanjutnya. Setiap langkah memerlukan kontrol ketat terhadap parameter proses untuk memastikan bahwa produk akhir memiliki sifat mekanik dan kualitas permukaan yang sangat baik. Melalui desain proses ilmiah dan kontrol kualitas yang ketat, pelat baja tahan karat berkualitas tinggi dapat diproduksi untuk memenuhi kebutuhan berbagai aplikasi.
