Pengerolan adalah proses pengurangan ketebalan atau pengubahan penampang benda kerja panjang dengan gaya tekan diterapkan melalui satu set gulungan. Proses ini mirip dengan menggulung adonan dengan rolling pin untuk mengurangi ketebalannya. Rolling, yang menyumbang sekitar 90% dari semua logam yang dihasilkan oleh pengerjaan logam, pertama kali dikembangkan pada akhir 1500-an. Praktik pembuatan baja modern dan produksi berbagai logam dan paduan besi dan nonferrous sekarang umumnya melibatkan menggabungkan pengecoran kontinyu dengan proses rolling. Hal ini sangat meningkatkan produktivitas dan menurunkan biaya produksi. Bukan hanya logam yang dapat digulung untuk mengurangi ketebalan dan meningkatkan sifat mereka. Aplikasi yang umum rolling penggulungan plastik, logam bubuk, bubur keramik, dan kaca panas.

Pengerolan pertama dilakukan pada temperatur tinggi (penggulungan panas). Selama fase ini, struktur berbutir kasar, rapuh, dan berpori dari ingot (atau logam cor) dipecah menjadi struktur tempa yang memiliki ukuran butir yang lebih halus dan sifat yang ditingkatkan, seperti peningkatan kekuatan dan kekerasan. Selanjutnya rolling biasanya dilakukan pada suhu kamar (cold rolling), dimana produk yang digulung memiliki kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi dan permukaan akhir yang lebih baik. Namun, hal itu membutuhkan lebih banyak energi (karena kekuatan material yang lebih tinggi pada suhu kamar) dan akan menghasilkan produk dengan sifat anisotropik (karena orientasi yang disukai atau serat mekanis).

Skema proses rolling

Proses Rolling

Sebuah lembaran logam tebal memasuki celah gulungan dan dikurangi ketebalannya oleh sepasang gulungan berputar, masing-masing ditenagai secara individual oleh motor listrik. Kecepatan strip meningkat dari nilai masuknya saat bergerak melalui celah gulungan; kecepatan strip tertinggi di pintu keluar dari celah gulungan. Logam berakselerasi di celah gulungan dengan cara yang sama seperti fluida inkompresibel yang mengalir melalui saluran konvergen.

Karena kecepatan permukaan gulungan kaku konstan, ada gaya geser relatif antara gulungan dan strip di sepanjang busur kontak di celah gulungan, L. Pada satu titik sepanjang panjang kontak (disebut titik netral atau titik tanpa slip) kecepatan lembaran sama dengan gulungan. Di sebelah kiri titik ini, gulungan bergerak lebih cepat dari lembaran; di sebelah kanan titik ini, lembaran bergerak lebih cepat daripada gulungan. Akibatnya, gaya gesekan—yang melawan gerakan antara dua benda yang meluncur—bekerja pada lembaran.

Gulungan menarik material ke dalam celah gulungan melalui gaya gesekan bersih pada bahan. Jadi, gaya gesekan bersih harus ke kanan. Hal ini juga berarti bahwa gaya gesek di sebelah kiri titik netral harus lebih besar dari gaya gesekan ke kanan. Meskipun gesekan diperlukan untuk menggulung bahan (seperti halnya itu dalam mengendarai mobil di jalan), energi dihamburkan dalam mengatasi gesekan. Dengan demikian, meningkatnya gesekan juga meningkatkan gaya rolling dan kebutuhan daya. Lebih-lebih lagi, gesekan tinggi dapat merusak permukaan produk yang digulung (atau menyebabkan lengket, seperti juga terjadi dalam adonan bergulir). Jadi, kompromi dibuat dalam praktik: gesekan rendah dan terkendali diinduksi dalam penggulungan melalui penggunaan pelumas yang efektif.

Skema gaya pada proses rolling

Struktur Butir Material Saat Rolling

Langkah penggulungan awal material biasanya dilakukan dengan penggulungan panas (di atas suhu rekristalisasi logam). Struktur cor biasanya dendritik, dan mencakup butiran kasar dan tidak seragam; struktur ini biasanya rapuh dan mungkin berpori. Pengerolan panas mengubah struktur cor menjadi struktur tempa dengan butiran yang lebih halus dan keuletan yang ditingkatkan, yang keduanya dihasilkan dari pecahnya batas butir getas dan penutupan cacat internal (terutama porositas). Suhu rentang untuk penggulungan panas adalah sekitar 450 ° C (850 ° F) untuk paduan aluminium, naik ke 1250 °C (2300 °F) untuk baja paduan, dan hingga 1650 °C (3000 °F) untuk paduan tahan api (refractory).

Perubahan butir material pada proses rolling

Macam-macam Bentuk Penggilingan

Shape Rolling

Struktur berbentuk lurus dan panjang (seperti saluran, balok-H, rel kereta api) rel, dan batang padat) dibentuk pada suhu yang terus meningkat dengan roller berbentuk, di mana stok melewati satu set gulungan yang dirancang khusus.

Roll Forging

Dalam operasi ini (juga disebut cross rolling), penampang putaran batang dibentuk dengan melewatkannya melalui sepasang gulungan dengan alur yang diprofilkan. Gulungan penempaan biasanya digunakan untuk menghasilkan poros tapered dan pegas daun, pisau meja, dan perkakas tangan; operasi ini juga dapat digunakan sebagai operasi pembentukan awal, untuk diikuti oleh proses penempaan lainnya.

Roll-forging

Skew Rolling

Proses yang mirip dengan roll forging adalah skew rolling, biasanya digunakan untuk membuat bantalan bola. Kawat atau batang bundar dimasukkan ke dalam celah gulungan, dan blanko yang kira-kira bulat dibentuk terus menerus oleh aksi gulungan yang berputar.

Skew Rolling

Ring Rolling

Dalam penggulungan cincin, cincin tebal diperluas menjadi pengencer berdiameter besar satu. Cincin ditempatkan di antara dua gulungan, salah satunya didorong sementara yang lain diam.

Ring rolling

Thread Rolling

Penggulungan ulir adalah proses pembentukan dingin dimana ulir lurus atau runcing terbentuk pada batang atau kawat bundar. Ulir terbentuk pada batang atau kawat dengan setiap pukulan sepasang cetakan reciprocating datar.

Thread Rolling

Kontributor: Daris Arsyada

Sumber:

Kalpakjian, Serope dan Schmid, Steven R. (2009). Manufacturing Engineering and Technology (6th ed). New Jersey: Prentice Hall.