Bab Enam: Dawai keluli menjadi lebih halus, keadaan bahan juga berubah
Di lokasi penempaan kepala sejuk, terdapat satu keadaan yang sangat lazim:
Jenis bahan adalah sama, kilang keluli juga sama, spesifikasi akhir dawai selepas penarikan juga serupa, namun apabila dimasukkan ke dalam mesin penempaan kepala sejuk, satu kelompok pengeluaran berjalan lancar, manakala kelompok lain pula mengalami ketidakstabilan semasa pembentukan, kepala tidak terisi sepenuhnya, malah kadangkala berlaku retakan.
Ke manakah punca masalah ini?
Banyak orang berpendapat bahawa proses penarikan hanyalah untuk menipiskan dawai tebal sehingga memenuhi saiz yang ditetapkan.
Sedangkan hakikatnya tidak semudah itu.
Penarikan bukan sahaja menukar diameter, malah turut mempengaruhi sama ada bahan tersebut mudah dibentuk melalui penempaan kepala sejuk kemudiannya.
I. Sasaran Akhir Sama Tidak Bermaksud Melalui Laluan Yang Sama
Dengan penarikan sehingga mencapai ukuran 10 milimeter, sesetengah kelompok mungkin bermula daripada 11 milimeter, manakala kelompok lain pula mungkin bermula dari 13 milimeter.
Walaupun diameter akhirnya sama, tetapi kelompok kedua telah mengalami lebih banyak perubahan bentuk.
Semakin banyak dawai ditarik, ia biasanya akan menjadi lebih keras dan meningkat kekuatannya; oleh itu, daya pembentukan yang diperlukan semasa penempaan kepala sejuk seterusnya juga akan berubah.
Oleh itu, untuk menilai sama ada sesuatu bahan mudah dibentuk melalui penempaan kepala sejuk atau tidak, kita tidak boleh hanya melihat kepada spesifikasi akhir semata-mata, tetapi juga perlu mempertimbangkan:
Seberapa tebalkah ia pada asalnya, dan berapa banyak keseluruhan proses penarikan yang telah dilaluinya.
Ia ibarat dua orang yang tiba di puncak gunung pada masa yang sama, satu naik menggunakan kereta kabel, manakala seorang lagi mendaki secara berjalan kaki. Walaupun mereka berdiri di tempat yang sama, keadaan fizikal mereka sebenarnya amat berbeza.
II. Penarikan Sekali Terlalu Banyak Berbanding Beberapa Kali Juga Memberi Hasil Yang Berbeza
Satu batang dawai keluli yang asalnya bersaiz besar boleh ditarik terus menjadi bersaiz kecil dalam satu kali proses, ataupun boleh dilakukan secara berperingkat melalui beberapa kali penarikan berturut-turut.
Jika pengecilan luas dalam satu laluan terlalu besar, tekanan antara dawai dengan acuan, geseran serta suhu semasa proses akan meningkat, menyebabkan perubahan pada lapisan luar dan bahagian dalaman bahan mungkin tidak seragam.
Namun begitu, bilangan kali penarikan yang terlalu banyak juga tidak semestinya memberi hasil yang lebih baik.
Apabila bilangan laluan penarikan terlalu banyak, geseran dan kesan perubahan bentuk akan terkumpul secara berterusan.
Apa yang benar-benar penting ialah cara susunan setiap peringkat proses, terutamanya sama ada penarikan terakhir dilakukan dengan sesuai atau tidak.
Jumlah keseluruhan penarikan amat penting, begitu juga cara penarikan terakhir tersebut.
Inilah sebabnya walaupun pelbagai kilang pemprosesan menggunakan keluli lingkaran yang sama, prestasi bahan tersebut semasa penempaan kepala sejuk masih boleh berbeza antara satu sama lain.
III. Dawai keluli juga “mengingat” arah daya yang dikenakan
Semasa penarikan, dawai keluli kebanyakannya direntangkan ke hadapan.
Semasa penempaan kepala sejuk, bahan tersebut pula akan dimampatkan dan mengalir ke bahagian kepala serta ke sekelilingnya.
Dengan kata lain, bahan itu baru sahaja mengalami “tarikan”, kemudian segera menerima “tekanan” pula.
Apabila logam mengalami tegasan dalam satu arah, apabila ia kemudiannya menerima daya dalam arah bertentangan, keadaan permulaan perubahan bentuknya mungkin berubah. Dalam bidang kejuruteraan, fenomena ini dikenali sebagai kesan Bauschinger.
Mudahnya difahami seperti berikut:
Dawai keluli akan mengingat cara ia telah ditarik sebelumnya.
Selain meningkatkan kekuatan tegangan bahan selepas penarikan, ini tidak semestinya bermaksud rintangan terhadap perubahan bentuk dalam arah mampatan semasa penempaan kepala sejuk turut meningkat pada kadar yang sama.
Oleh itu, untuk menilai bahan selepas penarikan, kita tidak boleh hanya melihat kepada kekuatan tegangan dan kekerasan sahaja, tetapi juga perlu mempertimbangkan arah perubahan bentuk yang bakal dialaminya.
IV. “Pengerasan” dan “ingatan arah” selepas penarikan wujud serentak
Namun, apabila bahan bertukar daripada tarikan kepada mampatan, ia turut dipengaruhi oleh kesan Bauschinger.
Kedua-dua peranan ini wujud secara serentak:
- Lebih banyak perubahan bentuk akibat penarikan, lazimnya semakin besar rintangan bahan terhadap perubahan bentuk seterusnya;
- Setelah arah daya berubah, bahan mungkin akan mula mengalami perubahan bentuk akibat tekanan lebih awal.
Pada peringkat awal, mana-mana faktor yang lebih ketara, dan faktor mana yang akan mendominasi apabila perubahan bentuk berterusan, bergantung pada jenis bahan, keadaan asal serta jumlah ubah bentuk penarikan.
Oleh itu, kita tidak boleh secara mudah menyatakan “lebih sedikit penarikan adalah lebih baik”, ataupun “gunakan kesan Bauschinger, lebih banyak penarikan lebih baik”.
Apa yang benar-benar diperlukan ialah julat yang sesuai.
Namun, julat ini tidak sama bagi semua gred, semua spesifikasi mahupun semua produk.
V. Mengapa keluli bainit tanpa pelindapan dan pembajaan lebih patut diberi perhatian?
Bagi sesetengah keluli bainit dan keluli tanpa pelindapan dan pembajaan berkekuatan tinggi, apabila beralih daripada “regangan” kepada “tekanan” semasa penempaan kepala sejuk selepas penarikan, kesan Bauschinger biasanya lebih ketara.
Bahan jenis ini sendiri sudah mempunyai kekuatan yang tinggi. Walaupun kekuatan tegangannya terus meningkat selepas penarikan, rintangan terhadap perubahan bentuk akibat tekanan semasa penempaan kepala sejuk belum tentu meningkat pada kadar yang sama.
Inilah juga ciri istimewa keluli bainit tanpa pelindapan dan pembajaan yang menjadikannya amat penting dalam proses penguatan kerja sejuk dan pembentukan melalui penempaan kepala sejuk.
Oleh itu, untuk menilai bahan jenis ini, kita tidak boleh hanya melihat kepada kekuatan tegangan dan kekerasan selepas penarikan, tetapi perlu juga membuat analisis menyeluruh dengan mengambil kira jumlah ubah bentuk penarikan, tempoh pengeluaran serta prestasi sebenar semasa penempaan kepala sejuk.
Enam, Mengapa persembahan bahan masih berubah selepas disimpan seketika?
Sesetengah bahan apabila digunakan serta-merta selepas ditarik, proses pengeluaran tidak menghadapi masalah; namun apabila disimpan untuk suatu tempoh dan kemudian digunakan semula, prestasinya telah berubah.
Sebabnya ialah selepas proses penarikan dawai keluli diselesaikan, keadaan dalaman bahan tersebut belum tentu terus stabil.
Dengan perubahan masa penyimpanan dan suhu, kekuatan bahan serta tindak balas ubah bentuknya juga mungkin terus mengalami pelarasan.
Oleh itu, apabila membandingkan dua kelompok bahan, selain melihat jenis keluli dan laporan ujian, anda juga perlu memastikan:
- Bilakah kedua-dua kelompok bahan tersebut dilakukan proses penarikan;
- Tempoh penyimpanan selepas proses penarikan;
- Adakah terdapat perbezaan ketara dalam persekitaran penyimpanan.
Maklumat ini walaupun nampak biasa, kadangkala merupakan petunjuk penting untuk menemui punca masalah.
Tujuh, Apakah yang patut dibandingkan apabila berdepan masalah?
Jika bahan dengan jenis keluli dan spesifikasi yang sama menunjukkan prestasi berbeza semasa penempaan kepala sejuk, adalah dinasihatkan agar terlebih dahulu membandingkan maklumat berikut:
- Spesifikasi sebelum proses penarikan;
- Spesifikasi selepas proses penarikan;
- Jumlah kali proses penarikan yang dilalui;
- Adakah nisbah pengecilan luas pada laluan terakhir adalah sama;
- Peralatan pengeluaran dan tarikh pemprosesan semula bagi kedua-dua kelompok bahan;
- Tempoh penyimpanan selepas proses penarikan bagi setiap kelompok;
- Adakah keganjilan semasa penempaan kepala sejuk berubah mengikut perubahan kelompok pemprosesan semula.
Jika selepas menukar kelompok pemprosesan semula, keganjilan turut berubah, sedangkan peralatan penempaan kepala sejuk, acuan dan produk tidak berubah, maka tumpuan perlu diberikan kepada pemeriksaan proses penarikan bagi kedua-dua kelompok bahan tersebut.
Namun sekadar menemui perbezaan parameter sahaja belum cukup untuk membuat kesimpulan segera.
Penilaian sebenar bergantung pada sama ada perubahan dalam proses penarikan dapat dikaitkan dengan sifat-sifat bahan serta keganjilan semasa penempaan kepala sejuk.
Pandangan Jurutera
Proses penarikan bukan sekadar menukar dawai keluli daripada saiz besar kepada saiz kecil.
Ia turut mengubah kekuatan bahan, kebolehan deformasinya pada masa hadapan, serta tindak balas bahan ketika beralih daripada “tarikan” kepada “tekanan”.
Bahan mentah menentukan asas, manakala proses penarikan menentukan keadaan akhir bahan sebelum memasuki mesin penempaan kepala sejuk.
Oleh itu, walaupun bahan mempunyai jenis keluli dan spesifikasi yang sama, ada yang mudah dibentuk melalui penempaan kepala sejuk tetapi ada juga yang sukar dibentuk melalui penempaan kepala sejuk. Masalahnya tidak semestinya terletak pada sijil kualiti bahan, malah mungkin tersimpan dalam proses penarikan itu sendiri.
Jika anda juga menghadapi situasi di mana bahan dengan jenis keluli dan spesifikasi yang sama menunjukkan prestasi penempaan kepala sejuk yang tidak seragam, sila hantarkan kepada saya maklumat seperti jenis keluli bahan, spesifikasi sebelum dan selepas penarikan, bilangan kali proses penarikan, waktu pengeluaran serta gambar produk yang bermasalah.
Saya boleh membantu anda menilai terlebih dahulu sama ada siasatan patut dimulakan dari segi bahan mentah, proses penarikan dan pemprosesan semula, atau dari sudut teknologi penempaan kepala sejuk.
Pengumuman Seterusnya
Bab Ketujuh: “Walaupun Permukaan Kelihatan Telah Diphosfatkan dan Dilapisi Sabun, Mengapa Masih Berlaku Masalah Semasa penempaan kepala sejuk?”
Bab seterusnya akan memberi tumpuan kepada: Mengapa walaupun permukaan bahan “nampak mempunyai lapisan”, ia tidak semestinya memberikan perlindungan pelinciran yang mencukupi sepanjang proses penempaan kepala sejuk.