Proses Pembuatan Velg Menggunakan Metode Forging

BAB 1

PERENCANAAN DAN PENGENDALIAN PERSIAPAN

I.                    Latar Belakang

Velg atau rim adalah lingkaran luar desain logam yang tepi bagian dalam dari ban sudah terpasang pada kendaraan seperti mobil. Sebagai contoh, pada roda sepeda di tepi lingkaran yang besar menempel pada ujung luar dari jari-jari roda yang memegang ban dan tabung. Pelek merupakan komponen yang vital bagi keselamatan dalam pengendaraan, sehingga harus cukup kuat menahan beban vertikal dan beban samping, gaya pengendaraan dan pengereman, serta berbagai gaya yang menumpunya. Pelek  juga harus seringan mungkin dan harus balance sehingga dapat berputar dengan mulus pada kecepatan tinggi dengan rim yang dirancang dengan tepat agar dapat menahan ban dengan kuat.

Jika dilihat dari car pembuatannya , velg dibagi menjadi beberapa jenis yaitu : 1) Forged Wheel, velg dengan kekuatan sangat tinggi , 2) Pressure Cast Wheel , velg dengan kekuatan sedang , dan 3) Cast Wheel, velg dengan kekuatan rendah. Dalam Proses produksi ini yang akan digunakan yaitu metode forging/forged. Forging adalah proses pembentukan logam secara plastis dengan memberikan gaya tekan pada logam yang akan dibentuk atau bisa disebut juga dengan terminology yang digunakan untuk keluarga proses di mana deformasi diberikan oleh gaya tekan terlokalisir.

II.                  Jenis Inventory

Inventori merupakan persediaan material yang digunakan untuk antisipasi penjualan. Inventori yang ada di Pabrik Velg ini antara lain adalah :

a.      Raw material and purchased part

Metode pembeliaan yang dilakukan oleh perusahaan yakni  order by interval yang dilakukan setiap 2 minggu sekali. Hal ini dimaksudkan untuk meminimalkan inventory sekaligus menghemat space gudang yang ada. Inventory bahan mentah yang ada yakni berupa aluminum silikon  batangan yang digunakan sebagai bahan baku utama. Selain itu juga tersedia inventory berupa bahan bakar mesin CNC . Selain itu juga tersedia persediaan kardus kosong dan plastik yang nantinya digunakan sebagai pembungkus. Tersedia juga mur dan baut sebagai materi penunjang velg. Karena lead time velg sendiri total 350 menit, maka jumlah safety stock raw material diasumsikan sebesar 25% dari kebutuhan total produksi yang akan dilakukan dalam setiap minggunya.

b.      Work in process

aLead  time velg dalam waktu 350 menit sehingga saat produksi tidak akan menyisakan barang yang work in process. Barang yang masuk proses produksi akan keluar dalam waktu itu juga. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kebutuhan ruang gudang.

c.       Finished good

Produk yang sudah terbentuk akan disimpan dalam gudang sebelum nantinya akan dikirim sesuai tujuan masing-masing. Pengiriman akan dilakukan setiap hari untuk meminimalisasi  barang yang indent digudang.

d.      Supplies

Supplies merupakan inventori yang berupa indirect material yang digunakan untuk mengatur/manage pabrik.  Persedian pabrik untuk supplies anatara lain kertas, tinta printer, alat tulis, map plastic, staples dan alat tulis lainnya.

III.        Material Pembuatan Velg

a.    Aluminium (al)

Aluminium ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah. Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga.

Aluminium merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam penampang. Tahan korosi. Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela knalpot mobil, dan badan pesawat terbang. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan sebagai bahan pembuatan velg mobil.

b.    Besi (Fe)

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal, diantaranya:

·         Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar,

·         Pengolahannya relatif mudah dan murah,

·         Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi.

c.      Silikon (Si)

Silikon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Si dan nomor atom 14. Merupakan unsur terbanyak kedua di bumi. Senyawa yang dibentuk bersifat paramagnetik. Silikon hampir 25.7% mengikut berat. Biasanya dalam bentuk silikon dioksida (silika) dan silikat. Silikon dalam bentuk mineral dikenal pula sebagai zat kersik.

d.      Tembaga (Cu)

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum.Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik.Selain itu unsur ini memiliki korosi yang lambat sekali.

e.      Magnesium (Mg)

Magnesium adalah unsurkimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Mg dan nomor atom 12 serta berat atom24,31. Magnesium adalah elemen terbanyak kedelapan yang membentuk 2% berat kulit bumi, serta merupakan unsur terlarut ketiga terbanyak pada air laut. Logam alkali tanah ini terutama digunakan sebagai zat campuran (alloy) untuk membuat campuran alumunium-magnesium yang sering disebut "magnalium" atau "magnelium".

f.      Chrome (cr)

Kromium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cr dan nomor atom 24. Kromium trivalen (Cr(III), atau Cr3+) diperlukan dalam jumlah kecil dalam metabolisme gula pada manusia. Kekurangan kromium trivalen dapat menyebabkan penyakit yang disebut penyakit kekurangan kromium (chromium deficiency). Kromium merupakan logam tahan korosi (tahan karat) dan dapat dipoles menjadi mengkilat. Dengan sifat ini, kromium (krom) banyak digunakan sebagai pelapis pada ornamen-ornamen bangunan, komponen kendaraan, seperti knalpot pada sepeda motor, maupun sebagai pelapis perhiasan seperti emas, emas yang dilapisi oleh kromium ini lebih dikenal dengan sebutan emas putih. Perpaduan Kromium dengan besi dan nikel menghasilkan baja tahan karat.

g.      Seng (Zn)

Seng (bahasa Belanda: zink) adalah unsur kimia dengan lambang kimia Zn, nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan 12 pada tabel periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip denganmagnesium. Hal ini dikarenakan ion kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu, keduanya juga memiliki keadaan oksidasi +2. Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop stabil. Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida).

h.      Titanium (Ti)

         Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi yang ringan, kuat, 'lustrous', tahan korosi (termasuk tahan terhadap air laut dan chlorinedengan warna putih-metalik-keperakan. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama dengan besi danaluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioxide, diguankan dalam pigmen putih. Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenite, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentukallotropic dan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Sifat Titanium mirip dengan zirconium secara kimia maupun fisika.

i.       Timbal (Pb)

Timbal adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Pb dan nomor atom 82. Lambangnya diambil dari bahasa Latin Plumbum Timbal (Pb) adalah logam berat yang terdapat secara alami di dalam kerak bumi. Keberadaan timbal bisa juga berasal dari hasil aktivitas manusia, yang mana jumlahnya 300 kali lebih banyak dibandingkan Pb alami yang terdapat pada kerak bumi. Pb terkonsentrasi dalam deposit bijih logam. Unsur Pb digunakan dalam bidang industri modern sebagai bahan pembuatan pipa air yang tahan korosi, bahan pembuat cat, baterai, dan campuran bahan bakar bensin tetraetil.

j.       Zirkonium (Zr)

Zirkonium adalah logam putih keabuan yang jarang dijumpai di alam bebas. Ia memiliki lambang kimia Zr, nomor atom 40, massa atom relatif 91,224. Logam zirkonium digunakan dalam teras reaktor nuklir karena tahan korosi dan tidak menyerap neutron. Zircaloy merupakan aliase zirkonium yang penting untuk penyerapan nuklir, seperti menyalut bagian-bagian bahan bakar. Zirkonium banyak terdapat dalam mineral seperti zirkon dan baddelyit. Baddeleyit sendiri merupakan oksida zirkonium yang tahan terhadap suhu luar biasa tinggi sehingga digunakan untuk pelapis tanur.

III.                Mesin dan Spesifikasinya

BAB II

PERENCANAAN DAN PENGENDALIAN OPERASI

I.          Proses Produksi Velg

Forging adalah Proses yang di lakukan dengan cara memukul potongan logam. Gaya di berikan pada cetakan yang membentuk produk logam.Secara teknik, metal yang ditempa mempunyai penguatan struktur ala ‘work hardening’ yaitu melalui efek penguatan material akibat dislokasi molekul. Maksudnya, struktur urat mikronya dimampatkan agar lebih kuat.

Untuk teknologi produksi yang kami gunakan pada proses pembuatan velg ini keseluruhan operasinya menggunakan mesin dengan dilengkapi otomasi pada prosesnya, hal ini diterapkan guna mengefesiensikan waktu dan labor juga memperbesar kapasitas produksi. Adapun aliran prosesnya adalah sebagai berikut :

a.      Forging

Forging adalah sebuah proses metal/logam yang mengalami proses penempaan, bukan dicor (casting). Secara teknik, metal yang ditempa mempunyai penguatan struktur  ‘work hardening’ yaitu melalui efek penguatan material akibat dislokasi molekul dengan kata lain struktur urat mikronya dimampatkan agar lebih kuat.Forging dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu cold forming dan hot forming. Efek penempaan pada benda dingin/tidak panas berakibat rawan getas. Solusinya adalah dengan hot forming, material ditempa dengan pemanasan (tidak sampai pada titik leleh, cukup pada titik bara) sehingga didapat efek percipitation hardening. Serat makin rapat namun dengan grain/bulir molekul yang lebih lembut, tidak tajam berserabut. Dengan demikian, hasilnya makin kuat tanpa beresiko getas, sehingga in-case bisa jadi sangat liat (ductile).

Velg mengandalkan metal aluminium alloy yang terdiri campuran aluminium (Al), silikon (Si), besi (Fe), tembaga (Cu), mangan (Mn), magnesium (Mg), krom (Cr), seng (Zn), vanadium(V), titanium (Ti), bismut (Bi), galium (Ga), timbal (Pb) hingga zirkonium (Zr). Komposisi ini dimainkan untuk grade kualitasnya, ada seri 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 dan 8000. Salah satu velg yang diunggulkan  adalah 6061 yang asalnya dipakai buat tulang pesawat terbang. Selanjutnya, alloy 6061 ini masuk tahap tempa untuk dibentuk velg secara kasar. Proses ini membutuhkan mesin forging raksasa dengan kekuatan tempa beragam; dari 5.000, 8.000, 10.000 bahkan 15.000 ton. Metodanya beragam, sehingga para  engineer pabrikan mempatenkan caranya ,yang pada umumnya menggunakan closed-dies (cetakan/moulding khusus) secara presisi.

Dipasaran istilah forging T6 tentu sudah tidak asing lagi,, dimana penempaan dilakukan pada temperatur 400⁰ Fahrenheit (204⁰C). Proses forging pun tidak berlangsung sekali. Dapat bentuk kasar, dilanjutkan pembentukan melalui proses spin forging agar didapat bentuk lebih presisi dengan kekonsentrisan yang tepat. Metoda RM8000 diperkenelkan oleh Rays Wheels asal Jepang, melakukan proses spin forging hingga 10.000 ton pembebanan yang ditengarai standar JWL+R.

b.      Seni Potong

Tantangan teknologi velg forged bukan hanya di proses penempaan saja.“Kekuatan pabrikan velg forged ada di bahan, proses, engineering hingga machining,”. Hal ini terlihat pada proses pemotongan & finishing. Pembentukan secara presisi dituntaskan dengan menggunakan mesin CNC yang berkolaborasi dengan perangkat lunak 3D, seperti AutoCAD, Catia hingga SolidWorks. Sebelumnya harus disimulasikan dengan FEA (finite element analysis) untuk menggambarkan titik kekuatan desain dan balancing yang didapat, adalah dengan menggunakan  MSC Patran atau SMC Superforge Simulator. Melalui CNC multi-axis (4, 5 bahkan 6 axis) pemotongan, kemampuannya ini dijadikan tolok ukur kualitas suatu hasil produk terhadap detail desain, bobot, konsentrisan (ketepatan sumbu), hingga kestabilan terhadap getaran.

c.         Heat Treatment

setelah proses finishing, velg masuk ke tahap heat treatment atau pemanasan (gb.7), untuk menghilangkan tingkat kestresan bahan serta memperkuat struktur pelek. Proses ini memakan waktu hingga 9 jam. Tahap heat treatment ini terdiri dari pemanasan pelek hingga suhu 535 derajat Celcius hingga 5 jam, kemudian dicelup ke air dingin selama 1-2 menit. Selanjutnya, pelek dipanaskan lagi dengan tingkat kepanasan 160 derajat Celcius selama 4 jam.

d.      Finishing

Setelah proses pemotongan velg forged maka dilanjutkan dengan proses pembentukan, baik assembly nya maupun finishing. Finishing velg ini menggunakan high polish, sedangkan yang lain hanya di mirror polish dan brilliant polish (sentuhan pelangi). tahap penghalusan di mesin cut and drilling. Di tahap ini, sisa-sisa pengecoran yang biasa ada di sisi pelek dibersihkan. Permukaan pelek juga dilapis serbuk stainless steel 0,6 supaya halus. Kemudian, pelek disempurnakan dengan mesin CNC (gb.8), hingga lebih halus dan siap di cat.

II.         Hasil Produk

            Setelah seluruh proses tahapan selesai dilakukan, maka dilakukan pengecekan produk tersebut apakah layak atau tidak. Sampel yang diambil dari produksi akhir di setiap line produksi, diuji molekulnya dengan alat sinar X. Di sini pelek yang baik akan terlihat dari molekulnya yang rapat dan tidak retak. Sedang yang gagal, molekulnya acak dan terlihat retakan. Pelek yang gagal di tahap sinar X, akan dilebur ulang. Untuk mengetahui kualitas pelek yang telah siap di cat, Chemco melakukan tes untuk mengetahui apakah ada kebocoran pada pelek. Tes ini dilakukan dengan cara mencelupkan pelek ke aquarium, dan dari bagian dalam pelek, udara dialirkan.  Kalau ditemukan gelembung di sisi bibir pelek, berarti pelek tersebut bocor dan akan dilebur kembali.

 Sumber :

https://kelincicoklatdiary.wordpress.com/2010/11/13/perencanaan-industri-velg-analisa-teknis/ (PT.ART VELG)

http://otomotif.grid.id/Motor/Teknik/Intip-Langsung-Proses-Pembuatan-Pelek-Racing#topbanget