TL;DR

Kerutan dalam stamping logam terutama disebabkan oleh tegangan hooping tekan di area flens saat diameter blank dikurangi menjadi diameter cup. Ketika material tidak dapat memadat ke dalam dirinya sendiri, material tersebut mengalami tekuk.

Metode pencegahan yang paling efektif adalah menerapkan Gaya Penahan Benda Kerja (BHF) tekanan yang tepat untuk membatasi aliran material tanpa menyebabkan robek. Untuk baja, tekanan sekitar 2,5 N/mm² merupakan acuan standar. Pengendali sekunder meliputi penggunaan draw Beads jepit mekanis untuk menahan aliran secara mekanis di area kompleks dan memastikan radius Die dioptimalkan (tidak terlalu besar) untuk menjaga ketegangan. Operator harus memprioritaskan keseimbangan antara hambatan aliran dan Rasio Penarikan Maksimum (LDR) material.

Fisika Kerutan: Mengapa Logam Mengalami Tekuk

Untuk mencegah kerutan secara efektif, insinyur harus terlebih dahulu memahami mekanisme instabilitas tekan . Selama proses deep drawing, blank datar diubah menjadi bentuk tiga dimensi. Saat material mengalir dari tepi luar blank menuju rongga die, kelilingnya berkurang. Pengurangan ini memaksa material mengalami kompresi secara tangensial (tegangan hoop). Jika tegangan tekan ini melebihi tegangan tekuk kritis material, logam akan bergelombang atau melipat, membentuk kerutan.

Fenomena ini diatur oleh Rasio penarikan batas (LDR) —hubungan antara diameter blank dan diameter punch. Ketika diameter blank terlalu besar dibandingkan dengan punch, jumlah material yang 'mengumpul' di flens menjadi tidak terkendali, menyebabkan penebalan parah. Jika celah antara permukaan die dan penjepit blank tidak dikontrol secara ketat untuk mengakomodasi penebalan ini (biasanya hanya mengizinkan celah 10-20% di atas ketebalan nominal), material akan menekuk ke dalam ruang kosong.

Kerutan muncul dalam dua bentuk utama: Kerutan Flens (Orde Pertama), yang terjadi di area di bawah binder, dan Kerutan Dinding (Orde Kedua), yang terjadi di wilayah tanpa penopang antara radius die dan radius punch. Mengidentifikasi di mana kerutan muncul adalah langkah pertama dalam diagnosis: kerutan flens menunjukkan tekanan binder yang tidak mencukupi, sementara kerutan dinding sering mengindikasikan radius die yang terlalu besar atau kesesuaian material yang buruk.

Solusi Utama: Mengoptimalkan Gaya Pemegang Blangko (BHF)

The Pemegang blank (atau binder) adalah variabel kontrol utama untuk mencegah kerutan. Fungsinya adalah memberikan tekanan yang cukup pada flens untuk menekan terjadinya tekuk sambil memungkinkan material mengalir masuk ke dalam die. Jika tekanan terlalu rendah, kerutan akan terbentuk; jika terlalu tinggi, material akan robek (fraktur) karena tidak dapat mengalir.

Menurut standar industri, tekanan spesifik yang dibutuhkan bervariasi secara signifikan berdasarkan jenis material. Aturan praktis untuk pengaturan awal adalah:

• Baja: ~2,5 N/mm²
• Paduan Tembaga: 2,0 – 2,4 N/mm²
• Paduan Aluminium: 1,2 – 1,5 N/mm²

Insinyur harus menghitung gaya yang dibutuhkan berdasarkan luas proyeksi flensa di bawah pengikat. Disarankan untuk menambahkan faktor keamanan sekitar 30% pada perhitungan ini selama fase desain, karena lebih mudah mengurangi tekanan pada press daripada menghasilkan lebih banyak gaya dari yang diizinkan desain.

Untuk bagian yang kompleks, tekanan seragam sering kali tidak mencukupi. Pengaturan canggih menggunakan sistem tekanan variabel (bantalan hidrolik atau nitrogen) yang dapat menyesuaikan gaya sepanjang langkah—menerapkan tekanan tinggi pada awal untuk mengatur flensa dan menguranginya saat kedalaman bagian meningkat guna mencegah robekan. Penggunaan standoff atau blok penyeimbang (blok pemberhenti) sangat penting untuk mempertahankan celah yang presisi dan sedikit lebih tebal dari material, sehingga pengikat tidak sekadar menghancurkan lembaran melainkan menahannya.

Kontrol Desain Peralatan: Bebat Dalam dan Jari-jari

Ketika tekanan saja tidak dapat mengendalikan aliran materialsering terjadi dengan suku cadang mobil yang tidak simetris draw Beads adalah solusi teknik yang dibutuhkan. Manik-manik tarik adalah tulang rusuk yang ditinggikan pada pengikat yang memaksa bahan untuk membengkok dan membengkok sebelum memasuki rongga die. Tindakan mekanis ini menciptakan kekuatan pengendalian yang independen dari gesekan, memungkinkan kontrol aliran lokal yang tepat.

Geometri dari radius mati sama pentingnya. Sebuah jari-jari yang terlalu kecil membatasi aliran dan menyebabkan pemisahan, tetapi jari-jari yang terlalu Besar mengurangi area kontak dan ketegangan efektif pada flange, mendorong bahan mengalir terlalu bebas dan kerutan. Radius die harus dipoles dengan sempurna dan secara geometris akurat untuk mempertahankan "titik manis" ketegangan.

Selain itu, kekakuan alat itu sendiri penting. Jika dudukan mati tidak cukup tebal, dapat melengkung di bawah beban tonase, menyebabkan distribusi tekanan yang tidak merata. Pin penuntun harus cukup kuat untuk mencegah pergerakan lateral pada peralatan atas dan bawah, yang dapat menyebabkan celah tidak konsisten dan kerutan lokal.

Variabel Proses: Pelumasan dan Pemilihan Material

Gesekan merupakan pedang bermata dua dalam proses deep drawing. Meskipun pelumasan sangat penting untuk mencegah galling dan retakan, pelumasan berlebihan (terlalu licin) justru dapat memperburuk kerutan jika BHF tidak ditingkatkan untuk mengimbanginya. Material mengalir begitu mudah sehingga binder tidak dapat menghasilkan gesekan yang cukup untuk menahan gaya buckling. Pastikan pelumas diterapkan secara konsisten dan nozzle dipasang tetap pada posisinya.

Sifat material juga menentukan rentang proses. Untuk aplikasi baja tahan karat, penggantian standar 304dengan 304L dapat secara signifikan meningkatkan kemampuan pembentukan. 304L memiliki kekuatan luluh yang lebih rendah (sekitar 35 KSI dibandingkan 42 KSI untuk 304), yang berarti lebih sedikit menghambat aliran dan mengalami pengerasan akibat regangan lebih lambat, mengurangi gaya yang diperlukan untuk menjaganya tetap rata. Selalu pastikan bahwa bahan baku dispesifikasikan sebagai "Kualitas Deep Draw" (DDQ) untuk meminimalkan anisotropi.

Bahkan dengan desain yang sempurna, kemampuan fisik mitra manufaktur Anda menjadi faktor pembatas. Untuk komponen otomotif bervolume tinggi seperti lengan kontrol atau subframe, presisi adalah hal yang mutlak. Produsen seperti Shaoyi Metal Technology memanfaatkan mesin tekan dengan kapasitas hingga 600 ton dan sertifikasi IATF 16949 untuk menutup kesenjangan antara prototyping cepat dan produksi massal. Bermitra dengan spesialis memastikan bahwa perhitungan teoritis BHF sesuai dengan kemampuan peralatan aktual, mencegah terjadinya cacat sebelum mencapai lini perakitan.

Daftar Periksa Pemecahan Masalah: Protokol Langkah demi Langkah

Ketika muncul kerutan pada lini produksi, ikuti alur kerja diagnostik sistematis ini untuk mengidentifikasi penyebab utamanya:

1. Periksa Mesin Press: Periksa adanya gibs yang aus atau ketidaksejajaran ram. Jika ram tidak turun secara rata, distribusi tekanan akan menjadi tidak merata.
2. Verifikasi Spesifikasi Material: Apakah ketebalan material konsisten? Ukur tepi coil; variasi sekecil 0,003 inci dapat memengaruhi celah binder.
3. Periksa Standoff: Apakah blok pemberhenti telah mengatur celah yang benar? Jika aus atau longgar, binder dapat 'mentok' sebelum memberikan gaya ke lembaran material.
4. Sesuaikan BHF Secara Bertahap: Tingkatkan tekanan binder secara bertahap dalam langkah-langkah kecil. Jika kerutan masih muncul tetapi mulai terjadi robekan, berarti jendela proses telah dipersempit terlalu banyak—periksa kemungkinan perubahan pada draw beads atau pelumasan.
5. Audit Pelumasan: Periksa apakah campuran pelumas terlalu pekat atau terlalu banyak diaplikasikan pada area flens.
6. Periksa Permukaan Peralatan: Perhatikan adanya galling pada bead penarik atau jari-jari lengkung yang dapat menyebabkan hambatan tidak merata.

Menguasai Aliran Material

Mencegah kerutan bukan berarti menghilangkan gaya sama sekali, melainkan mengelolanya secara presisi. Dibutuhkan pendekatan holistik yang menyeimbangkan tekanan hooping terhadap kontrol teknik dari gaya penjepit bahan, geometri peralatan, dan pemilihan material. Dengan memperlakukan proses stamping sebagai sistem variabel yang saling berinteraksi daripada langkah-langkah terpisah, produsen dapat menghasilkan komponen deep drawn yang konsisten dan bebas cacat.

Keberhasilan terletak pada detail: perhitungan tepat tekanan dalam N/mm², penempatan strategis draw beads, serta disiplin dalam menjaga kondisi press dan peralatan. Dengan kontrol ini diterapkan, bahkan geometri paling kompleks sekalipun dapat dibentuk secara andal.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

1. Bagaimana cara menghitung gaya penjepit bahan yang tepat?

Perhitungan dasar melibatkan perkalian luas flens (di bawah binder) dengan tekanan spesifik yang dibutuhkan untuk material tersebut. Untuk baja lunak, gunakan sekitar 2,5 N/mm² (MPa). Selalu tambahkan margin keamanan (misalnya, +30%) pada kebutuhan kapasitas press untuk mengakomodasi penyesuaian selama percobaan.

2. Apakah terlalu banyak pelumas dapat menyebabkan kerutan?

Ya. Pelumas mengurangi gesekan, yang merupakan salah satu gaya yang membantu menahan aliran material. Jika gesekan turun secara signifikan tanpa adanya peningkatan gaya Penahan Blank yang sesuai, material dapat mengalir terlalu bebas ke dalam rongga die, menyebabkan tekukan dan kerutan.

3. Apa perbedaan antara kerutan dan robekan?

Kerutan dan robekan adalah mode kegagalan yang berlawanan. Kerutan disebabkan oleh kompresi berlebihan dan pembatasan aliran yang tidak mencukupi (material longgar). Robekan (pecah) disebabkan oleh tegangan berlebihan dan pembatasan aliran yang terlalu besar (material kencang). Tujuan dari stamper adalah menemukan "jendela proses" di antara dua cacat ini.