Soal- soal

6.1 Soal- soal

1. Mengapa teori-teori klasik masih diperlukan di dalam analisis proses pembentukan logam?

2. Sebutkan beberapa teori yang penting dan diskusikan karakteristik dari masing-masing teori tersebut.

3. Jelaskan dan gambarkan perbedaan antara kriteria makro plastisitas Von Mises dan Tresca. Menurut Saudara kriteria manakah yang lebih sesuai untuk diaplikasikan pada proses Pengubahan Bentuk Logam? Jelaskan.

4. Manakah yang lebih menguntungkan untuk Analisis Proses Pembentukan Logam, analisis batas atas atau analisis batas bawah. Jelaskan.

5. Apakah yang dimaksud dengan faktor efisiensi di dalam proses pembentukan logam?. Bagaimana cara mengetahui faktor efisiensi dari suatu proses penarikan kawat?

6. Parameter apa saja yang membatasi jumlah reduksi maksimum pada proses penarikan kawat?

7. Pada suatu proses penempaan logam (forging), terjadi kerusakan pada dies. Untuk menganalisis kegagalan tersebut perlu diketahui distribusi tegangan pada dies. Dari teori-teori klasik yang ada, teori manakah yang dapat digunakan. Jelaskan alasan Saudara. Dari hasil analisis tersebut, faktor- faktor apa saja yang berpengaruh terhadap distribusi tegangan?.

8. Spesimen uji tarik diambil dari lembaran tembaga dengan lebar 500 mm dan tebal 6 mm. Dari hasil pengujian diketahui bahwa tegangan luluhnya adalah 145 MPa. Lembaran tersebut kemudian di-rol dengan memberikan gaya tarik pada arah bidang lembaran sebesar 0.22 MN. Berapakah tekanan rol saat terjadi peluluhan? Abaikan friksi antara logam dan rol. Catatan: Proses pengerolan, dapat dianggap sebagai deformasi regangan bidang (plane strain deformation), di mana tidak terjadi perubahan dimensi yang signifikan pada arah lebar lembaran. [ 1]

9. 5 Beban tekan uniaksial sebesar 2x10 kg akan menyebabkan sebuah sebuah kubus padat homogen bersisi 80 mm mulai terdeformasi plastis. Berapa besarnya gaya

yang diperlukan untuk mulai terjadinya deformasi plastis jika sisi-sisi lain dari

5 kubus itu ditahan oleh gaya-gaya tekan sebesar 10 5 kg dan 2x10 kg. Dalam kasus ini faktor gesekan diabaikan. Berapakah gaya yang diperlukan jika kubus

dimasukkan ke dalam fluida dengan tekanan hidrostatis sebesar 100 kN/ mm menurut criteria Von Mises? [ 2]

10. Turunkanlah dengan analisis slab persamaan tegangan yang diperlukan untuk proses penarikan lembaran tipis (kondisi regangan bidang), dari tebal awal h 0 menjadi h i melalui dies dengan sudut α . Selain tegangan penarikan, apalagi yang dapat diketahui dari analisis slab tersebut di atas? Apakah teori prediksi gaya dengan mengevaluasi tegangan lokal ini masih perlu memperhatikan hasil percobaan dan pengamatan empiris seperti pada kerja ideal? Jelaskan.

11. Apakah arti fisik dari faktor efisiensi di dalam teori kerja ideal dan bagaimana implikasinya di dalam perhitungan kerja aktual. Faktor apa saja yang membatasi jumlah reduksi maksimum pada proses penarikan kawat? Buktikan dan jelaskan dengan teori kerja ideal bahwa besarnya regangan kritis pada proses penarikan kawat adalah:

12. Dengan mengasumsikan bahwa: kerja redundan adalah sama dengan kerja friksi, dan kerja friksi tidak memberikan kontribusi pada deformasi dan penguatan logam. Buktikan dan jelaskan dengan teori kerja ideal bahwa regangan batas pada proses penarikan kawat adalah:

+ 1 η  n + 1

13. Proses penarikan pada kondisi regangan bidang tanpa gesekan (plane-strain frictionless drawing) akan dianalisa untuk kondisi-kondisi seperti terlihat pada sketsa di bawah ini (hanya bagian atas dari medan fisik saja yang diperlihatkan). Semua sudut-sudut di dalam

segitiga ABC dan CDE adalah 60 o , sedangkan AB dan CD tegak lurus pada garis pusat. Hitunglah σ d /2k untuk keadaan ini, dan berikan sedikit ulasan mengenai implikasi fisik dari

jawaban Saudara. [ 4]

Gambar 6-1 Penarikan Kawat (dari Ref. [ 4] )

14. Ektstrusi asimetris (asymmetric), regangan bidang (plane strain), dan tanpa gesekan (frictionless) adalah seperti ditunjukkan di dalam sketsa. Medan yang diasumsikan dapat pula dilihat pada sketsa tersebut.

a. Konstruksi sebuah Hodograph sesuai skala untuk menentukan besar dan arah dari kecepatan keluar .

b. Diskusikan kesesuaian fisik dari medan-medan tersebut. [4]

Gambar 6-2 Ekstrusi Asimetris (dari Ref. [ 4] )

15. Ekstrusi balik (back extrusion) di bawah kondisi regangan bidang tanpa gesekan terlihat pada sketsa berikut. Untuk medan slip yang diberikan pada gambar [ 4] :

c. Tentukanlah nilai Pe/ 2k

d. Konstruksi sebuah hodograph sesuai skala.

e. Berapa kecepatan keluarnya ?

Gambar 6-3 Proses Ekstrusi Balik (dari Ref. [ 4] )

16. Tentukan Nilai Pe/ 2k untuk proses ektrusi regangan bidang (plane strain extrusion) 3:1 di bawah ini dengan Teori Batas Atas (Upper Bound Analysis) dan Teori Medan Garis Slip (Slip- Line Field). [ 4]

Gambar 6-4 Ekstrusi 3:1 (dari Ref. [ 4] )

17. Untuk proses ekstrusi dengan medan aliran material seperti terlihat pada gambar berikut, (a) Buatlah hodograph dengan skala yang benar, sehingga dapat telihat adanya

konsistensi antara aliran material dari medan bagian atas dan bawah (b) Tentukanlah sudut

θ, antara Ve dan Vo (sumbu x), (c) Pada garis ke-tidakkontinu-an kecepatan (discontinuity velocity) yang manakah terjadi disipasi energi (energy dissipation) terbesar . [4]

Gambar 6-5 Ekstrusi Dengan Sudut Aliran Material (dari [ 4] )

18. Tentukan Nilai Pe/ 2k untuk proses ektrusi balik (inverted extrusion) 2: 1 di bawah ini, dengan Teori Medan Garis Slip (Slip Line Field Theory) ATAU Teori Batas Atas (Upper Bound Theory) [5].

Gambar 6-6 Ekstrusi Balik (dari Ref.[ 5])