TL;DR

Retak pada matras gambar merupakan kegagalan manufaktur yang kritis, terutama disebabkan oleh tekanan berlebihan, cacat material, kesalahan operasional, dan desain alat yang buruk. Penyebab utama meliputi tekanan kompresi lokal yang menyebabkan pengerasan regangan, pelepasan tegangan internal dalam material, serta cacat metalurgi baik pada matras maupun benda kerja. Pelumasan yang tidak memadai, keselarasan peralatan yang salah, dan geometri matras yang cacat—seperti jari-jari atau celah yang tidak tepat—juga menjadi faktor penting penyebab kegagalan dini matras.

Memahami Perbedaan Kritis: Retak vs. Belah

Sebelum mendiagnosis kegagalan, penting untuk membedakan antara retak dan robek, karena penyebab utama dan solusinya secara fundamental berbeda. Salah mengidentifikasi mode kegagalan sering mengarah pada tindakan korektif yang salah dan tidak efektif. Meskipun keduanya menghasilkan bagian yang ditolak, mereka berasal dari kondisi tegangan yang berlawanan.

Membelah adalah kegagalan tarik. Ini terjadi ketika logam diregangkan melebihi kapasitas pemanjangan maksimumnya. Proses ini sering didahului oleh penipisan material yang terlihat, dikenal sebagai 'necking'. Bayangkan seperti menarik permen taffy hingga bagian tengahnya menipis dan akhirnya putus. Dalam proses drawing, robek biasanya muncul sebagai ruptur horizontal di dekat jari-jari punch, tempat material telah meregang terlalu tipis. Solusi umum meliputi memperbesar jari-jari punch, meningkatkan pelumasan, atau menggunakan material dengan sifat pemanjangan yang lebih baik.

Retak , sebaliknya, merupakan kegagalan akibat tekanan (compressive failure). Kegagalan ini terjadi karena tekanan lokal yang berlebihan, yang menyebabkan material menjadi terlalu keras dan rapuh di area tertentu. Seperti dijelaskan dalam analisis oleh The Fabricator , mode kegagalan ini mengakibatkan logam pada bagian patah menjadi lebih tebal dibandingkan kondisi awalnya. Retakan sering muncul sebagai kegagalan vertikal dan semakin sering terjadi pada baja berkekuatan tinggi serta baja tahan karat. Mencoba memperbaiki retakan dengan solusi yang ditujukan untuk robekan hanya akan memperburuk masalah.

Untuk membantu diagnosis yang tepat, pertimbangkan perbedaan utama berikut:

Penyebab Terkait Material dan Cacat Bawaan

Sifat fisik dan kimia dari benda kerja maupun die itu sendiri sering menjadi penyebab retak. Kegagalan yang berasal dari material bisa bersifat halus namun memiliki dampak signifikan terhadap hasil produksi dan umur alat. Masalah-masalah ini secara umum dapat dikategorikan menjadi masalah pada material baku yang ditarik dan cacat dalam material konstruksi die.

Untuk benda kerja, pemilihan material baku yang buruk merupakan penyebab utama. Material dengan plastisitas rendah atau indeks pengerasan dingin tinggi, seperti baja tahan karat austenitik, sangat rentan. Selama deformasi, material ini dapat mengalami transformasi fasa yang menimbulkan struktur martensit getas, sehingga mudah retak sebagaimana dijelaskan oleh para ahli di Kanou Mould . Selain itu, ketidaksempurnaan permukaan pada bahan dasar, seperti lekukan atau galling, dapat mengganggu aliran material yang mulus ke dalam die, menyebabkan retakan, masalah umum yang disoroti oleh Pembentukan yang Akurat .

Di sisi peralatan, kualitas bahan die sangat penting. Sebuah die yang terbuat dari karbida berkualitas rendah, misalnya, dapat menyebabkan kegagalan yang parah. Analisis kegagalan mendalam dalam The Fabricator's Tube & Pipe Journal menunjukkan cacat metalurgi seperti porositas akibat sintering yang tidak tepat sebagai penyebab utama. Ketika serbuk karbida tidak disinter dengan benar, komponen tungsten dan kobalt tidak menyatu secara tepat, sehingga mengurangi integritas struktural die dan kemampuannya menahan tegangan penarikan. Hal ini menciptakan area lemah tempat retakan dapat dengan mudah muncul dan menyebar.

Untuk mengurangi kegagalan yang terkait bahan, beberapa strategi efektif dapat diterapkan:

• Pemilihan bahan: Pilih bahan dengan plastisitas dan kemampuan bentuk yang baik untuk aplikasi yang dimaksud. Untuk bahan yang mengalami pengerasan akibat pengerjaan secara signifikan, rencanakan proses anil antara untuk memulihkan daktilitas.
• Kontrol kualitas: Terapkan inspeksi ketat terhadap bahan baku yang masuk untuk memeriksa cacat permukaan atau ketidakkonsistenan ketebalan.
• Spesifikasi Bahan Die: Tuntut bahan karbida berkualitas tinggi yang disinter dengan benar atau baja perkakas lain yang sesuai dari pemasok terpercaya. Pastikan bahan die sesuai dengan tegangan yang dihasilkan selama proses penarikan bahan benda kerja tertentu.

Kegagalan Operasional: Tegangan Proses, Pelumasan, dan Penjajaran

Bahkan dengan bahan dan desain die yang sempurna, kesalahan dalam proses penarikan itu sendiri merupakan sumber utama retak. Kegagalan operasional ini sering kali berasal dari interaksi kompleks antara tegangan, gesekan, dan setelan mekanis. Mengatasinya memerlukan pemantauan dan pengendalian lingkungan manufaktur secara cermat.

Salah satu penyebab paling mendasar adalah pelepasan tegangan internal . Seperti yang dicatat oleh berbagai sumber industri, tegangan internal merupakan hasil sampingan yang tak terhindarkan dalam proses manufaktur logam. Selama proses penarikan (drawing), tegangan yang tersimpan ini dilepaskan, yang dapat muncul sebagai retakan, terkadang segera setelah pembentukan atau bahkan setelah periode penyimpanan. Hal ini terutama berlaku untuk material dengan indeks pengerasan tinggi.

Pelumasan yang tidak cukup adalah kegagalan operasional penting lainnya. Pelumas membentuk lapisan pelindung antara die dan benda kerja, mengurangi gesekan dan panas. Ketika lapisan ini rusak, terjadi kontak logam ke logam, yang menyebabkan galling, peningkatan gaya penarikan, dan pada akhirnya, fraktur. Pemilihan pelumas sangat penting; untuk material sulit seperti baja tahan karat, pelumas khusus seperti film PVDF mungkin diperlukan untuk mempertahankan penghalang yang efektif.

Akhirnya, keselarasan mekanis yang salah dapat memperkenalkan tekanan yang tidak merata yang menyebabkan kegagalan mati secara dini. Sebagai contoh, katrol yang aus mengumpankan kawat ke dalam mati pada sudut yang salah, menciptakan pola keausan yang tidak konsisten. Hal ini memusatkan tekanan pada titik-titik tertentu di dalam mati, mengakibatkan keausan lokal dan retakan. Seperti yang ditunjukkan dalam satu studi kasus, masalahnya bukan pada mati itu sendiri, melainkan katrol beralur yang berada di hulu yang menyebabkan ketidakselarasan.

Operator dapat menggunakan daftar periksa berikut untuk mendiagnosis dan mencegah kegagalan operasional:

• Pemeriksaan Pelumasan: Periksa bahwa sistem pelumasan berfungsi dengan benar dan bahwa pelumas yang sesuai untuk material dan proses sedang digunakan.
• Verifikasi Kesejajaran: Periksa secara rutin semua komponen meja tarik, termasuk katrol dan panduan, terhadap keausan serta pastikan kesejajaran benda kerja saat masuk ke mati.
• Kontrol Parameter: Pastikan kecepatan penarikan dan rasio reduksi berada dalam batas yang direkomendasikan untuk material yang sedang diproses.
• Manajemen Tegangan: Untuk material yang rentan terhadap retak tertunda, pertimbangkan perlakuan panas relaksasi tegangan sesegera mungkin setelah proses pembentukan.

Desain Die yang Cacat dan Konstruksi di Bawah Standar

Kualitas desain dan konstruksi die tarik sangat menentukan kinerja dan umur pakainya. Cacat pada salah satu aspek tersebut dapat menciptakan konsentrasi tegangan dan masalah aliran material yang secara langsung menyebabkan retak, terlepas dari kualitas material atau ketepatan operasional. Sebuah die yang dirancang dengan baik memfasilitasi aliran material yang lancar, sedangkan die yang dirancang buruk justru menghambatnya.

Cacat umum dalam desain meliputi geometri yang tidak tepat. Misalnya, jika jari-jari punch dan die terlalu kecil (terlalu tajam), hal ini dapat membatasi aliran material masuk ke rongga die, meningkatkan tegangan tarik, dan menyebabkan patah. Sebaliknya, jika jari-jarinya terlalu besar, dapat menyebabkan kerutan. Menurut CNstamping , jarak antara punch dan die yang tidak tepat juga merupakan penyebab umum terjadinya retak. Demikian pula, panjang sudut pendekatan yang tidak mencukupi akan mengonsentrasikan tekanan penarikan pada area yang terlalu kecil, mengeluarkan pelumas dan menyebabkan galling serta kegagalan.

Konstruksi yang tidak memadai dapat merusak bahkan desain yang sempurna sekalipun. Kecocokan antara sisipan karbida dan casing baja sangat penting untuk mendukung secara mekanis maupun menghantarkan panas. Jika sisipan tidak sepenuhnya didukung—misalnya, karena diameter dalam casing yang tapers—maka sisipan tidak akan mampu menahan gaya penarikan dan akan retak. Pengecilan akibat panas (heat-shrinking) sisipan ke dalam casing sangat penting untuk memastikan luas kontak maksimal, sehingga memungkinkan casing berfungsi sebagai peredam panas dan mencegah sisipan mengalami panas berlebih.

Untuk menghindari masalah-masalah ini, bermitra dengan pabrikan die yang berpengetahuan dan berpengalaman sangatlah penting. Seorang spesialis dapat memastikan alat dirancang dan dibuat secara tepat untuk aplikasi tertentu, dengan mempertimbangkan sifat material, draft, dan tekanan operasional. Sebagai contoh, spesialis seperti Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. menggunakan simulasi CAE canggih untuk mengoptimalkan desain die serta memanfaatkan keahlian manajemen proyek yang mendalam untuk menyediakan peralatan berkualitas tinggi dan andal untuk aplikasi menuntut seperti stamping otomotif.

Pertimbangan utama dalam desain dan konstruksi die meliputi:

• Geometri yang Dioptimalkan: Pastikan jari-jari, jarak bebas, dan sudut pendekatan disesuaikan dengan material dan geometri bagian tertentu.
• Dukungan Insert yang Tepat: Gunakan insert centerless-ground dan pastikan insert tersebut didukung penuh di dalam casing untuk memaksimalkan perpindahan panas dan kekuatan mekanis.
• Aliran Material: Untuk bahan baku yang tidak simetris, pertimbangkan desain dengan sudut kerucut yang direndahkan untuk mencegah sudut tajam menancap ke bidang datar die.
• Kolaborasi Ahli: Bekerja erat dengan pemasok perkakas untuk memvalidasi desain dan memastikan praktik konstruksi berkualitas tinggi diikuti.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

1. Apa penyebab blok die retak selama proses pembentukan?

Blok die dapat retak karena beberapa alasan, terutama terkait tegangan dan integritas material. Penyebab utamanya meliputi konsentrasi tegangan akibat desain die yang cacat atau keselarasan yang salah, yang memusatkan gaya sangat besar pada area kecil. Faktor penting lainnya adalah distribusi karbida dalam baja perkakas yang tidak merata, menciptakan titik-titik lemah. Terakhir, suhu tinggi selama operasi dapat mengurangi ketahanan material terhadap retak, terutama jika die tidak didinginkan dengan benar.

2. Apa yang menyebabkan retak pada logam?

Retak pada logam umumnya disebabkan oleh tegangan yang melebihi kekuatan material. Hal ini dapat terjadi dengan berbagai cara, termasuk beban mekanis berlebih akibat gaya yang diterapkan (seperti dalam proses penarikan), tegangan termal akibat pemanasan atau pendinginan yang cepat, tegangan internal sisa dari langkah-langkah produksi sebelumnya, serta faktor lingkungan seperti korosi yang melemahkan material seiring waktu. Cacat material seperti porositas atau inklusi juga berfungsi sebagai titik awal munculnya retak.

3. Apa yang menyebabkan sebagian besar retak pada pembentukan logam lembaran?

Pada pembentukan logam lembaran, sebagian besar retak disebabkan oleh deformasi lokal yang berlebihan. Hal ini sering kali disebabkan oleh celah mati yang tidak tepat, di mana jarak antara pons dan mati terlalu kecil, sehingga memaksa logam mengalami geser atau retak. Penyelarasan yang buruk juga dapat menciptakan tegangan tidak merata, yang mengakibatkan kegagalan. Penyebab umum lainnya adalah dukungan atau penjepitan material yang tidak memadai, yang memungkinkan logam lembaran meregang secara tidak merata dan melebihi batas elongasinya, sehingga menghasilkan robekan atau retak.