Roll forming adalah proses yang membentuk lembaran logam menjadi bentuk tertentu melalui cara mekanis. Aplikasi yang umum digunakan adalah produksi komponen berbentuk lingkaran dan kerucut. Namun, potensi teknologi roll forming jauh melampaui hal ini - melalui desain mekanis yang tepat dan optimalisasi proses, teknologi ini juga dapat secara efisien menghasilkan struktur logam bersudut seperti komponen persegi panjang dan persegi.
Peralatan roll forming modern kini terintegrasi dengan sistem mahkota, perangkat lunak cerdas, dan pengontrol presisi tinggi, yang memungkinkan akurasi pembentukan pada tingkat milimeter atau bahkan mikrometer, dan memastikan kualitas produk yang stabil dan konsisten.
Sistem pemrosesan lembaran logam yang fleksibel dan multifungsi ini telah menjadi salah satu peralatan inti dalam manufaktur modern. Dari rumah logam peralatan rumah tangga hingga komponen presisi untuk ruang angkasa, teknologi roll forming digunakan secara luas di berbagai skenario manufaktur, berkat efisiensi, presisi, dan tingkat kustomisasi yang tinggi.
Terlepas dari kerumitan dan keragaman teknik pembengkokan lembaran logam, roll forming (secara khusus mengacu pada proses penggulungan lembaran logam dalam konteks ini) selalu mengikuti logika pembentukan yang unik. Artikel ini akan berfokus pada prinsip dan aplikasi teknologi roll forming.
Prinsip kerja mesin roll forming
Teknologi roll forming menggunakan perangkat mekanis khusus dan aliran proses untuk membengkokkan lembaran logam secara bertahap ke dalam bentuk geometris yang telah ditentukan. Produk yang umum termasuk bagian struktural berbentuk lingkaran (berbentuk O), berlekuk (berbentuk U), dan bersudut (miring). Prinsip kerja intinya adalah menggunakan gerakan relatif antara rol untuk menerapkan gaya tekukan yang dapat dikontrol pada material untuk menyebabkan deformasi plastis.
Mesin penggulung pelat tradisional biasanya dilengkapi dengan rol atas dan bawah sebagai struktur dasarnya. Rol atas bertanggung jawab atas fungsi penjepitan dan pemosisian, memperbaiki material melalui tekanan dan memastikan transportasi yang stabil; roller bawah digunakan sebagai unit penggerak aktif untuk menghasilkan torsi melalui gerakan rotasi untuk mendorong material menekuk secara terus menerus di sepanjang permukaan roller. Dengan evolusi teknologi, mesin penggulung pelat modern telah mengembangkan berbagai konfigurasi dengan dua rol, tiga rol, dan bahkan empat rol, dan struktur mekanis serta logika geraknya juga telah dioptimalkan untuk memenuhi kebutuhan ketebalan material yang berbeda, jari-jari tekukan, dan efisiensi produksi.
Selama proses pembentukan, lembaran logam perlu menjalani beberapa siklus pembengkokan di antara rol hingga mencapai bentuk target. Untuk detail yang rumit (seperti fillet tepi) atau persyaratan pembengkokan khusus, biasanya diperlukan proses tambahan atau peralatan khusus untuk pemrosesan tambahan. Perlu dicatat bahwa keakuratan dimensi dan stabilitas bentuk produk akhir dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk sifat material (seperti modulus elastisitas, kekuatan luluh), ketebalan pelat, celah rol, dan distribusi tekanan, dll., yang perlu disesuaikan secara dinamis melalui penghitungan yang tepat dan pemantauan waktu nyata.
Teknologi ini telah menjadi metode pemrosesan inti di bidang manufaktur mobil, struktur baja bangunan, pembuatan kapal, dll. karena efisiensinya yang tinggi, fleksibilitas, dan keunggulan biaya, dan telah menunjukkan manfaat ekonomi yang signifikan dalam produksi skala besar.
Sistem Mesin Roll Bending
Mesin roll bending pada dasarnya dapat dikategorikan ke dalam jenis mekanis dan hidrolik berdasarkan metode penggeraknya. Untuk detail tentang klasifikasi mesin tekuk gulungan berdasarkan desain struktural (seperti jumlah rol), Anda dapat merujuk ke artikel khusus kami sebelumnya.
Mesin Tekuk Gulungan Tiga Rol Mekanis
Mesin tekuk rol tiga rol mekanis dapat dibagi menjadi tipe simetris dan asimetris berdasarkan pengaturan rol.
Desain Simetris:
Dua rol paralel diposisikan di bagian bawah, dengan rol ketiga ditempatkan secara vertikal dan terpusat di atasnya. Rol bawah memberikan tenaga penggerak utama dengan berputar, yang mendorong material untuk terus menekuk di antara rol. Ini cocok untuk membentuk benda kerja berbentuk silinder atau kerucut konvensional.Desain Asimetris:
Rol atas adalah rol penggerak utama, diposisikan secara vertikal di bagian tengah. Rol paralel ditempatkan di bawahnya, dan rol ketiga diimbangi secara lateral ke samping. Rol samping memainkan peran kunci dalam tahap pra-pembengkokan, memungkinkan pembengkokan tepi lembaran secara presisi, yang biasanya memerlukan perangkat tambahan untuk mencapai hasil yang serupa dalam desain simetris.
Mesin Tekuk Gulungan Hidraulik
Rol atas mesin tekuk gulungan hidrolik dirancang dalam bentuk drum dan menggunakan sistem hidrolik untuk mencapai pengangkatan vertikal. Fitur ini secara signifikan meningkatkan kemampuan adaptasi alat berat terhadap ketebalan material yang berbeda dan memastikan kelurusan tepi material. Fleksibilitas penggerak dan penyesuaian hidraulik membuatnya lebih menguntungkan untuk menangani bentuk yang kompleks atau persyaratan presisi tinggi.
Kedua jenis mesin roll bending ini memiliki keunggulan masing-masing dalam aplikasi yang berbeda: mesin roll bending mekanis dikenal dengan strukturnya yang sederhana dan perawatan yang mudah, sehingga cocok untuk produksi standar berskala besar; mesin roll bending hidraulik, dengan kontrol dan fleksibilitas presisi tinggi, lebih cocok untuk pemrosesan khusus atau industri yang menuntut kualitas permukaan yang ketat.
Perbedaan Antara Pembengkokan Dingin dan Pembengkokan Panas dalam Hal Proses
Dalam bidang pembengkokan lembaran logam, ada berbagai proses pembentukan yang dapat dipilih. Namun, sebelum menyelesaikan rencana penggulungan spesifik untuk benda kerja, penting untuk terlebih dahulu membedakan antara dua jenis proses inti: pembengkokan panas dan pembengkokan dingin.
Proses Pembengkokan Dingin
Pembengkokan dingin mengacu pada proses pembengkokan langsung tanpa perlu memanaskan material terlebih dahulu. Keuntungan utama dari pembengkokan dingin meliputi efisiensi pemrosesan yang tinggi (tidak perlu siklus pemanasan/pendinginan) dan biaya rendah (tidak ada konsumsi energi atau kehilangan oksidasi), sehingga sangat cocok untuk pembentukan pelat tipis dan tebal sedang secara teratur. Namun, karena plastisitas material yang terbatas pada suhu kamar, pembengkokan dingin membutuhkan kekakuan peralatan dan akurasi pembentukan yang tinggi, dan sulit untuk memproses material berkekuatan tinggi atau benda kerja berpenampang kompleks. Jika Anda berencana untuk membeli mesin tekuk gulungan, Anda harus mengevaluasi secara komprehensif penerapan proses pembengkokan dingin berdasarkan ukuran batch produk, sifat material, dan persyaratan presisi.
Proses Pembengkokan Panas
Pembengkokan panas melibatkan pemanasan benda kerja secara lokal di atas suhu rekristalisasi, yang secara signifikan meningkatkan plastisitas material, sehingga mengurangi resistensi pembentukan dan meningkatkan akurasi dimensi. Keuntungan teknis dari pembengkokan panas meliputi:
Pembentukan Presisi Tinggi: Pembengkokan panas dapat mencapai pemrosesan yang stabil pada bentuk penampang yang kompleks dan benda kerja dengan radius kelengkungan yang besar.
Kompatibilitas Bahan yang Luas: Khususnya cocok untuk bahan yang sulit dibentuk melalui pembengkokan dingin, seperti baja berkekuatan tinggi, paduan titanium, dan lain-lain.
Potensi Penghematan Energi: Dibandingkan dengan pembengkokan dingin, pembengkokan panas dapat mengurangi kebutuhan daya sistem penggerak peralatan. Namun, penting untuk diperhatikan bahwa pembengkokan panas memerlukan kontrol yang tepat terhadap suhu pemanasan, waktu penahanan, dan laju pendinginan untuk mencegah penurunan kinerja material atau oksidasi permukaan.
Proses Pembengkokan Hangat (Proses Hibrida)
Pembengkokan hangat adalah kompromi antara pembengkokan dingin dan pembengkokan panas. Benda kerja dipanaskan hingga kisaran suhu menengah (biasanya di bawah suhu rekristalisasi), yang mengurangi resistensi pembentukan sekaligus meminimalkan zona yang terpengaruh panas. Keuntungan dari pembengkokan hangat meliputi:
Kemampuan Bentuk yang Lebih Baik: Mengurangi springback dan meningkatkan stabilitas dimensi.
Mengurangi Stres Internal: Dibandingkan dengan pembengkokan dingin, tegangan internal residual dalam material berkurang secara signifikan.
Biaya Peralatan Sedang: Tidak memerlukan lingkungan bersuhu tinggi secara penuh, sehingga menurunkan persyaratan ketahanan panas peralatan. Namun, pembengkokan hangat harus menyeimbangkan konsumsi energi pemanasan dengan efisiensi pembentukan dan mungkin mengalami perbedaan kinerja lokal karena gradien suhu.
Rekomendasi Pemilihan
Pembengkokan Dingin: Cocok untuk pelat tipis, produksi batch, dan benda kerja dengan persyaratan presisi yang lebih rendah.
Pembengkokan Panas: Terbaik untuk bahan yang bernilai tambah tinggi, penampang melintang yang rumit, atau bahan yang sulit diproses.
Pembengkokan Hangat: Ideal untuk skenario yang memerlukan presisi dimensi dan performa material yang tinggi.
Direkomendasikan untuk mengevaluasi kelayakan proses secara komprehensif berdasarkan bahan benda kerja tertentu, bentuk penampang, batch produksi, dan anggaran biaya, yang dikombinasikan dengan kemampuan dukungan teknis pemasok peralatan.
Analisis Proses Pra-Pembengkokan
Dalam pemrosesan lembaran logam, tekanan tekukan diterapkan hanya pada bidang kontak rol, yang berarti bahwa sebagian besar "panjang efektif" material tidak mengalami deformasi. Bagian yang tidak berubah bentuk disebut sebagai "tepi lurus". Kehadiran tepi lurus dapat menyebabkan masalah berikut:
Penyusutan dan Deformasi: Tepi lurus cenderung memantul atau melengkung selama pemrosesan berikutnya, sehingga memengaruhi keakuratan benda kerja.
Limbah Material: Area tepi lurus tidak dapat dimanfaatkan secara efektif, sehingga menyebabkan peningkatan limbah material.
Pra-pembengkokan, sebagai proses pendahuluan utama, dapat secara signifikan mengurangi risiko penyusutan dan deformasi pada pemrosesan berikutnya dengan mendeformasi tepi lurus secara lokal terlebih dahulu. Prinsip intinya adalah mengontrol jumlah pra-deformasi, menciptakan zona transisi antara area pembengkokan dan area tepi lurus, sehingga menyeimbangkan distribusi tegangan.
Landasan Teoritis Proses Pra-Pembengkokan
Parameter pra-pembengkokan (seperti sudut dan tekanan pra-pembengkokan) harus dihitung secara tepat berdasarkan jenis pembengkokan (simetris/tidak simetris) dan ketebalan lembaran.
Pembengkokan Simetris: Panjang tepi lurus biasanya berkorelasi positif dengan ketebalan lembaran, dan jumlah pembengkokan awal ditentukan melalui penurunan rumus atau nilai empiris.
Pembengkokan Tidak Simetris: Karena gaya yang tidak merata, area tepi lurus rentan terhadap pergeseran, dan parameter pra-tekukan perlu dihitung dengan mengkompensasi gaya lateral.
Metode Implementasi Proses Pra-Pembengkokan
Berdasarkan persyaratan proses, operator dapat memilih dari solusi teknis berikut ini:
Tekan Membungkuk: Tekanan vertikal diterapkan ke area tepi lurus dengan menggunakan tekanan mekanis untuk mencapai deformasi plastis lokal.
Template Roll Bending: Cetakan khusus yang dikombinasikan dengan rol digunakan untuk melakukan pembengkokan progresif pada tepi lurus.
Pembengkokan Gulungan Segmen: Struktur roller tersegmentasi digunakan untuk menerapkan tekanan pada beberapa bagian untuk membengkokkan tepi lurus.
Pembengkokan Hidraulik Blok Penyangga: Menggunakan perangkat penyangga hidraulik untuk menerapkan tekanan cairan yang dapat dikontrol ke tepi lurus, cocok untuk pemrosesan presisi tinggi.
Poin Kontrol Utama dari Proses Pra-Pembengkokan
Selama proses penggulungan, penting untuk memastikan pemusatan benda kerja yang tepat untuk menghindari masalah berikut ini:
Memutar: Ketidaksejajaran benda kerja dapat menyebabkan distorsi penampang melintang, sehingga memengaruhi akurasi perakitan.
Penyimpangan Dimensi: Gaya lateral yang tidak merata dapat menyebabkan fluktuasi pada radius tekukan.
Metode untuk Kontrol Pemusatan:
Pemusatan Rol Samping: Menyesuaikan posisi benda kerja secara dinamis dengan menggunakan rol samping.
Alur Rol Samping: Alur pemandu pemesinan pada permukaan rol samping untuk membatasi gerakan lateral benda kerja.
Pemusatan Miring: Dengan menggunakan rol miring, gravitasi membantu memusatkan benda kerja.
Proses pra-pembengkokan mengoptimalkan distribusi tegangan di area tepi lurus, yang secara signifikan meningkatkan akurasi pembentukan dan pemanfaatan material lembaran logam. Dalam aplikasi praktis, perlu memilih metode pra-pembengkokan dan strategi kontrol parameter secara komprehensif berdasarkan struktur benda kerja, sifat material, dan kemampuan peralatan untuk mencapai hasil pemrosesan yang efisien dan stabil.
