Resquaring: Proses Penting untuk Akurasi Dimensi dalam Produksi Baja

Definisi dan Konsep Dasar

Resquaring adalah operasi penyelesaian presisi yang dilakukan pada produk baja untuk menetapkan atau memulihkan tepi tegak lurus dan toleransi dimensi yang akurat. Ini melibatkan penghilangan material dari tepi pelat, lembaran, atau gulungan baja untuk menciptakan tepi yang bersih, lurus, dan tegak lurus yang memenuhi persyaratan dimensi yang ditentukan.

Proses ini sangat penting dalam pembuatan baja karena memastikan bahwa proses fabrikasi selanjutnya dapat dilakukan dengan akurasi dan efisiensi. Resquaring secara langsung mempengaruhi kualitas penyambungan dalam operasi pengelasan, presisi perakitan, dan integritas struktural keseluruhan dari produk akhir.

Dalam bidang metalurgi yang lebih luas, resquaring mewakili persimpangan penting antara produksi baja primer dan pemrosesan sekunder. Ini menjembatani kesenjangan antara produksi material massal dan persyaratan manufaktur presisi, berfungsi sebagai titik kontrol kualitas yang kritis dalam rantai pemrosesan baja.

Sifat Fisik dan Dasar Teoretis

Mekanisme Fisik

Di tingkat mikrostruktur, resquaring menangani deformasi tepi yang terjadi selama pemrosesan baja primer. Tepi baja sering mengandung ketidakteraturan mikrostruktur, termasuk butir yang terdeformasi, mikroretakan, dan konsentrasi tegangan sisa yang berkembang selama operasi penggulungan, pemotongan, atau pengecoran.

Proses ini secara mekanis menghilangkan daerah tepi yang terkompromi, mengekspos material segar dengan struktur butir yang lebih seragam. Penghilangan cacat tepi ini mengurangi titik konsentrasi tegangan yang dapat berfungsi sebagai lokasi inisiasi retakan selama operasi pembentukan berikutnya atau dalam beban layanan.

Model Teoretis

Model teoretis utama yang mengatur resquaring adalah model deformasi strain datar, yang menggambarkan perilaku material selama operasi pemangkasan tepi. Model ini memperhitungkan karakteristik aliran plastik baja di bawah kondisi pemotongan yang tertekan.

Secara historis, resquaring didekati sebagai koreksi geometris murni, tetapi pemahaman modern menggabungkan prinsip-prinsip metalurgi. Pengembangan analisis elemen hingga pada tahun 1970-an secara signifikan meningkatkan pemahaman tentang distribusi tegangan selama operasi pemangkasan tepi.

Pendekatan kontemporer sekarang mengintegrasikan model presisi geometris dan model respons material, dengan perhatian khusus pada zona yang terpengaruh panas yang dihasilkan selama metode pemotongan termal dibandingkan dengan zona yang mengeras akibat pemotongan mekanis.

Dasar Ilmu Material

Resquaring secara langsung berinteraksi dengan struktur kristal baja, terutama di batas butir. Ketika baja dipotong atau dipangkas, daerah tepi mengalami deformasi plastik yang parah, menciptakan zona struktur kristal yang sangat terdistorsi dengan kepadatan dislokasi yang meningkat.

Mikrostruktur di tepi yang dipotong biasanya menunjukkan butir yang memanjang, pita deformasi, dan kemungkinan transformasi fase jika metode pemotongan termal digunakan. Perubahan mikrostruktur ini dapat meluas beberapa milimeter ke dalam material tergantung pada kelas baja dan metode pemotongan.

Proses ini terhubung dengan prinsip dasar ilmu material tentang deformasi plastik, pengerasan kerja, dan dalam kasus metode pemotongan termal, kinetika transformasi fase. Kualitas tepi yang diresquaring secara langsung mempengaruhi ketahanan propagasi retakan dan kinerja kelelahan dari produk akhir.

Ekspresi Matematis dan Metode Perhitungan

Formula Definisi Dasar

Persyaratan geometris dasar untuk resquaring dapat dinyatakan sebagai:

$\theta = 90° \pm \delta$

Di mana $\theta$ mewakili sudut yang diukur antara tepi yang berdekatan dan $\delta$ mewakili toleransi sudut yang diizinkan (biasanya dinyatakan dalam derajat atau menit).

Formula Perhitungan Terkait

Akurasi dimensi setelah resquaring dapat diukur menggunakan formula deviasi ketegakan:

$S_d = \max|y_i - y_{ideal}|$

Di mana $S_d$ adalah deviasi ketegakan, $y_i$ mewakili titik yang diukur secara aktual di sepanjang tepi, dan $y_{ideal}$ mewakili tepi yang benar-benar lurus secara teoritis.

Toleransi tegak lurus dapat dihitung sebagai:

$P_t = \max|d_i|$

Di mana $P_t$ adalah toleransi tegak lurus dan $d_i$ mewakili jarak dari titik yang diukur ke bidang referensi tegak lurus.

Kondisi dan Batasan yang Berlaku

Formula ini berlaku di bawah kondisi pengukuran standar dengan suhu pada 20°C ± 2°C untuk meminimalkan efek ekspansi termal. Pengukuran harus dilakukan dengan pelat baja didukung pada permukaan referensi datar untuk menghilangkan defleksi gravitasi.

Model matematis mengasumsikan perilaku benda kaku dan tidak memperhitungkan deformasi elastis selama pengukuran. Untuk pelat yang lebih tipis dari 3mm, fixture khusus mungkin diperlukan untuk mencegah kesalahan pengukuran akibat fleksibilitas.

Perhitungan ini juga mengasumsikan bahwa titik pengukuran cukup banyak untuk menangkap ketidakteraturan tepi. Untuk aplikasi kritis, kepadatan titik pengukuran minimum harus satu titik per 100mm panjang tepi.

Metode Pengukuran dan Karakterisasi

Spesifikasi Pengujian Standar

• ASTM A6/A6M: Spesifikasi Standar untuk Persyaratan Umum untuk Batang Baja Struktural yang Ditempa, Pelat, Bentuk, dan Piling Lembaran
• ISO 9013: Pemotongan termal - Klasifikasi pemotongan termal - Spesifikasi produk geometris dan toleransi kualitas
• EN 10029: Pelat baja yang dipanaskan hingga 3 mm tebal atau lebih - Toleransi pada dimensi dan bentuk

Setiap standar memberikan toleransi spesifik untuk ketegakan tepi, tegak lurus, dan kondisi permukaan setelah operasi pemotongan, dengan ASTM A6 berfokus terutama pada toleransi dimensi untuk aplikasi struktural.

Peralatan dan Prinsip Pengujian

Peralatan pengukuran umum termasuk persegi presisi, indikator dial, dan mesin pengukur koordinat (CMM). Sistem pengukuran optik digital yang menggunakan teknologi pemindaian laser menyediakan kemampuan pengukuran non-kontak presisi tinggi.

Teknik pengukuran ini beroperasi berdasarkan prinsip membandingkan geometri tepi aktual dengan geometri sempurna teoritis. Sistem modern memanfaatkan bidang referensi dan perbandingan digital untuk menghitung deviasi dari geometri ideal.

Fasilitas canggih menggunakan sistem inspeksi tepi otomatis dengan teknologi visi mesin yang mampu menilai kualitas tepi secara real-time selama produksi.

Persyaratan Sampel

Inspeksi standar memerlukan evaluasi tepi sepanjang penuh dengan pelat baja diposisikan pada permukaan referensi datar. Toleransi datar permukaan referensi harus setidaknya satu urutan besaran lebih baik daripada toleransi pengukuran.

Permukaan tepi harus bebas dari skala longgar, slag pemotongan, atau puing-puing lain yang dapat mengganggu akurasi pengukuran. Untuk aplikasi presisi, tepi mungkin memerlukan penggilingan ringan untuk menghilangkan burr sebelum pengukuran.

Material harus berada dalam keseimbangan termal dengan lingkungan pengukuran untuk mencegah efek ekspansi termal selama pengukuran.

Parameter Uji

Pengukuran harus dilakukan pada suhu ruangan standar (20°C ± 2°C) dengan kelembaban relatif di bawah 70% untuk mencegah kondensasi pada peralatan pengukuran presisi.

Untuk sistem otomatis, laju pemindaian biasanya berkisar antara 10-100mm/detik tergantung pada presisi yang diperlukan. Gaya pengukuran untuk metode kontak harus dikendalikan untuk mencegah defleksi material tipis.

Kondisi pencahayaan untuk sistem optik harus memberikan kontras yang memadai antara tepi dan latar belakang tanpa menciptakan bayangan atau pantulan yang dapat mengganggu akurasi pengukuran.

Pengolahan Data

Pengumpulan data biasanya melibatkan beberapa titik peng