Pendahuluan
Dalam industri manufaktur, dies merupakan komponen penting dalam proses pembentukan dan pemotongan material. Dies adalah alat yang digunakan untuk memotong atau membentuk material mentah menjadi bentuk yang diinginkan. Material yang digunakan untuk membuat dies sangat bervariasi, tergantung pada fungsinya dalam proses manufaktur. Artikel ini akan membahas secara mendalam tentang persentase material-material yang digunakan dalam komponen dies, serta alasan pemilihan material tertentu untuk aplikasi spesifik.
Komponen Utama Dies dan Materialnya
Komponen utama dari dies terdiri dari upper plate, bottom plate, punch, punch holder, stripper, backing plate, guide post, dan beberapa komponen tambahan seperti dowel pin, pilot pin, dan spring. Setiap komponen memiliki fungsi spesifik dan oleh karena itu, memerlukan material yang berbeda sesuai dengan kebutuhan mekanis dan operasionalnya.
1. Upper Plate dan Bottom Plate
Upper plate dan bottom plate adalah bagian dari die set yang menahan seluruh komponen lainnya. Material yang digunakan untuk kedua plate ini biasanya adalah baja lunak seperti SS400 atau S50C, karena mereka tidak berfungsi sebagai pemotong atau pembentuk. SS400 (JIS) memiliki kandungan karbon sekitar 0,2%, yang membuatnya cukup kuat namun tetap ekonomis.
Persentase Material:
- SS400 atau S50C: 100% untuk upper plate dan bottom plate.
2. Punch dan Die
Punch dan die adalah komponen utama yang melakukan pemotongan atau pembentukan material. Punch terletak di bagian atas, sedangkan die terletak di bagian bawah. Material untuk punch dan die harus memiliki kekerasan tinggi untuk menahan beban pemotongan dan pembentukan. Material yang sering digunakan adalah SKD11 (JIS) atau XW-42, yang merupakan baja karbon tinggi dengan kandungan karbon sekitar 1,55%.
Persentase Material:
- SKD11 atau XW-42: 100% untuk punch dan die.
3. Punch Holder
Punch holder berfungsi sebagai pemegang atau penahan punch agar tidak goyang saat dies sedang bekerja. Material yang digunakan biasanya adalah SS400 atau S50C, yang memiliki kekuatan dan kekerasan cukup untuk mendukung stabilitas punch.
Persentase Material:
- SS400 atau S50C: 100% untuk punch holder.
4. Stripper
Stripper digunakan untuk menahan material plat saat proses pemotongan atau pembentukan agar material tidak bergerak, dan juga untuk mendorong material yang telah terpotong agar tidak terbawa oleh punch. Stripper biasanya terbuat dari baja karbon rendah seperti ST41 atau S45C, atau terkadang menggunakan polyurethane untuk elastisitas tambahan.
Persentase Material:
- ST41 atau S45C: 100% untuk stripper.
- Polyurethane: Sebagai alternatif untuk beberapa aplikasi.
5. Backing Plate
Backing plate berfungsi untuk menahan tekanan dari punch dan mencegah komponen lain mengalami deformasi. Material yang digunakan untuk backing plate harus memiliki kekuatan tinggi dan ketahanan aus. Material yang umum digunakan adalah SK3, SK5, atau SKS3 yang sudah mengalami perlakuan panas untuk mencapai kekerasan sekitar 56 HRC.
Persentase Material:
- SK3, SK5, atau SKS3: 100% untuk backing plate.
6. Guide Post
Guide post adalah komponen yang memastikan alignment yang tepat antara upper dies dan bottom dies. Material yang digunakan biasanya adalah baja dengan kekuatan tinggi untuk menjamin stabilitas dan presisi. Material yang sering digunakan adalah SKS3 atau bahan serupa.
Persentase Material:
- SKS3 atau material serupa: 100% untuk guide post.
Faktor Pemilihan Material dalam Dies
Pemilihan material dalam pembuatan dies didasarkan pada beberapa faktor penting:
- Kekerasan: Material harus cukup keras untuk menahan beban pemotongan dan pembentukan.
- Ketahanan Aus: Material harus tahan terhadap aus akibat gesekan yang terjadi selama proses manufaktur.
- Kekuatan Mekanis: Material harus mampu menahan beban mekanis tanpa mengalami deformasi.
- Ketersediaan dan Biaya: Material harus mudah didapatkan dan ekonomis untuk menekan biaya produksi.
- Perlakuan Panas: Beberapa material memerlukan perlakuan panas untuk mencapai sifat mekanis yang diinginkan.
Proses Perlakuan Panas dan Pengaruhnya pada Material
Banyak material dalam pembuatan dies memerlukan perlakuan panas untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan. Proses perlakuan panas meliputi pemanasan material hingga suhu tertentu kemudian mendinginkannya secara cepat atau lambat untuk mengubah struktur mikro material.
1. Perlakuan Panas untuk Baja Karbon Tinggi (SKD11)
SKD11 adalah baja karbon tinggi yang sering digunakan untuk punch dan die. Perlakuan panas pada SKD11 melibatkan pemanasan hingga sekitar 1000°C kemudian didinginkan secara cepat (quenching) diikuti dengan tempering pada suhu sekitar 200-300°C untuk menghilangkan stres internal dan mencapai kekerasan sekitar 58-62 HRC.
2. Perlakuan Panas untuk Baja Karbon Rendah (SS400)
SS400 biasanya tidak memerlukan perlakuan panas karena penggunaannya lebih pada komponen yang tidak langsung terlibat dalam pemotongan atau pembentukan material. Namun, jika diperlukan, SS400 bisa diberi perlakuan panas sederhana untuk meningkatkan kekuatan mekanisnya.
Studi Kasus: Penggunaan Material dalam Dies Produksi Massal
Untuk memahami lebih dalam tentang penggunaan material dalam dies, kita akan melihat sebuah studi kasus pada dies untuk produksi massal komponen otomotif. Komponen ini memerlukan presisi tinggi dan ketahanan aus yang sangat baik.
Studi Kasus 1: Dies untuk Produksi Komponen Body Mobil
Dalam produksi komponen body mobil, dies digunakan untuk memotong dan membentuk lembaran baja menjadi panel-panel body mobil. Material yang digunakan dalam dies ini termasuk:
- Punch dan Die: Menggunakan SKD11 karena kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi.
- Punch Holder dan Stripper: Menggunakan S50C untuk kekuatan yang cukup dan stabilitas.
- Backing Plate: Menggunakan SK5 yang telah melalui perlakuan panas untuk ketahanan tekanan.
Persentase Material:
- SKD11: 40%
- S50C: 30%
- SK5: 20%
- Material tambahan lainnya: 10%
Studi Kasus 2: Dies untuk Produksi Komponen Elektronik
Dalam produksi komponen elektronik seperti casing ponsel, dies digunakan untuk memotong dan membentuk material yang lebih tipis dan seringkali non-logam. Material yang digunakan termasuk:
- Punch dan Die: Menggunakan baja karbon tinggi seperti SKD11 untuk presisi dan ketahanan.
- Punch Holder dan Stripper: Menggunakan SS400 atau material polimer untuk elastisitas dan stabilitas.
- Guide Post: Menggunakan SKS3 untuk presisi tinggi dalam alignment.
Persentase Material:
- SKD11: 50%
- SS400 atau Polimer: 30%
- SKS3: 15%
- Material tambahan lainnya: 5%
Kesimpulan
Pemilihan material dalam pembuatan dies sangat penting untuk memastikan efisiensi, ketahanan, dan presisi dalam proses manufaktur. Persentase material yang digunakan bervariasi tergantung pada jenis dan fungsi dari komponen dies. Baja karbon tinggi seperti SKD11 dan XW-42 digunakan untuk punch dan die yang memerlukan kekerasan tinggi, sedangkan baja lunak seperti SS400 dan S50C digunakan untuk komponen pendukung yang memerlukan kekuatan tanpa kekerasan yang berlebihan.
Penggunaan material yang tepat dalam setiap komponen dies tidak hanya meningkatkan umur pakai dari dies itu sendiri, tetapi juga memastikan kualitas tinggi dari produk akhir yang dihasilkan. Oleh karena itu, pemahaman mendalam tentang sifat material dan kebutuhan fungsional dari setiap komponen dies adalah kunci dalam desain dan produksi dies yang efektif dan efisien.
No Comments