Pengosongan adalah salah satu operasi paling mendasar dalam pencetakan logam. Ini mengubah lembaran logam datar atau stok kumparan menjadi bagian-bagian terpisah — disebut blanko — dengan menggeser material sepanjang kontur tertutup menggunakan punch dan die. Baik Anda memproduksi braket, penutup, kontak listrik, atau panel otomotif, proses blanking menetapkan landasan bagi geometri komponen, kualitas tepi, dan operasi pembentukan hilir.
Panduan ini mencakup mekanisme blanking, perbedaannya dengan punching, metode blanking utama yang tersedia, strategi pemanfaatan material , cacat umum dan perbaikannya, serta penghitungan tonase yang Anda perlukan untuk pemilihan mesin press.
Bagaimana Proses Blankingnya?
Dalam pengecapan logam, blanking adalah operasi pemotongan di mana bagian yang diinginkan dipotong dari lembaran dan jatuh melalui lubang cetakan sebagai bagian yang sudah jadi. Bahan di sekitarnya – kerangka atau jaring – menjadi potongan. Inilah ciri khas yang membedakan blanking dari punching (penusukan), dimana slug yang dibuang adalah skrap dan lembarannya tetap berlubang.
Cara Kerja Pemotongan
Saat pelubang turun dan menyentuh lembaran logam, pemotongan berlangsung melalui empat fase berbeda:
- Deformasi elastis — Bahan terkompresi sedikit di bawah ujung pelubang; belum terjadi perubahan bentuk permanen.
- Deformasi plastis — Pukulan menembus ke dalam material, memulai potongan pita yang mengilap (halus) pada sisi yang paling dekat dengan pukulan.
- Fraktur — Retakan berasal dari tepi pemotongan punch dan die dan menyebar ke dalam. Jika kedua zona rekahan bertemu, material akan terpisah.
- Pemisahan — Bagian kosong membersihkan bukaan cetakan. Pin atau penari telanjang ejektor mendorong bagian atau rangka hingga bebas.
Penampang melintang yang dihasilkan dari bagian yang dikosongkan menunjukkan empat zona karakteristik: rollover (pita geser di bagian atas), zona pengkilap burnish zone (pita vertikal halus), zona rekahan fracture zone (permukaan bersudut kasar), dan duri (bibir tipis dan tajam di tepi bawah).
Jarak bebas: Parameter Paling Kritis
Jarak bebas cetakan — jarak antara tepi potong pelubang dan tepi potong cetakan yang diukur per sisi — secara langsung mengontrol kualitas tepi, tinggi duri, dan umur pahat.
| Jarak bebas per sisi (% ketebalan material) | Hasil tipikal |
|---|---|
| 3–5 % | Pas ketat; putaran minimal; keausan pukulan yang lebih tinggi; digunakan dalam pengosongan presisi |
| 5–8 % | Standar untuk sebagian besar baja; rasio burnish-to-fracture yang baik |
| 8–12 % | Celah lebih lebar; rollover dan duri yang lebih besar; tonase lebih rendah; cocok untuk paduan aluminium yang lebih lembut |
| > 12 % | Duri dan deformasi yang berlebihan; umumnya tidak dapat diterima untuk produksi |
Aturan praktis: Untuk baja ringan (tebal hingga 3 mm), gunakan jarak bebas 5–7 % per sisi. Untuk aluminium, 6–8 %; untuk baja tahan karat, 7–10%. Selalu konsultasikan pedoman khusus bahan dan uji sampel kosong sebelum menggunakan peralatan produksi.
Arah duri dalam pengosongan dapat diprediksi: duri selalu terbentuk pada sisi potongan scrap side — sisi yang berlawanan dengan pukulan. Oleh karena itu, dalam blanking, duri berada di tepi bawah blanko yang sudah jadi (sisi cetakan). Jika tepi bebas duri diperlukan pada permukaan tertentu, arahkan bagian dalam cetakan sesuai dengan itu.
Blanking vs. Punching (Piercing): Apa Bedanya?
Istilah-istilahnya sering membingungkan, namun perbedaan mekanisnya sangat jelas:
| Fitur | Blanking | Punching (Piercing) |
|---|---|---|
| Goal | Menghasilkan potongan potongan sebagai bagian akhir | Membuat lubang pada lembaran; slug adalah potongan |
| Bagian yang berguna | Potongan yang jatuh melalui cetakan | Lembaran yang tersisa pada cetakan |
| Profil cetakan | Dibentuk sesuai garis bagian | Bulat atau dibentuk sesuai geometri lubang |
| Profil pukulan | Mengikuti garis luar bagian (sedikit lebih kecil karena jarak bebas) | Cocok dengan bentuk lubang |
| Potongan | Kerangka (jaring) yang tersisa pada strip | Siput yang dilubangi |
| Aplikasi umum | Blanko datar, braket, gasket, shim | Lubang pemasangan, slot ventilasi, potongan akses |
Dalam pengecapan cetakan progresif, kedua pengoperasian sering terjadi pada jalur yang sama di stasiun yang berbeda — blanking di stasiun terakhir, meninju di stasiun sebelumnya.
Jenis Blanking: Perbandingan
Tidak semua operasi blanking memberikan hasil yang sama. Pilihan metode bergantung pada toleransi komponen, persyaratan kualitas edge, volume produksi, dan batasan biaya.
Blanking Konvensional (Blanking Standar)
Metode yang paling umum. Satu pukulan menembus material dengan jarak bebas standar (5–8% per sisi). Zona patahan dari sisi punch dan die bertemu pada suatu sudut, menciptakan garis putus yang terlihat pada tepi potongan.
- Toleransi: ± 0,1 – 0,3 mm (khas untuk baja)
- Penyelesaian tepi: Sedang; zona mengilap = 30–50 % ketebalan material
- Kecepatan: Tinggi; 100–800+ SPM pada pengepresan kecepatan tinggi
- Biaya: Biaya perkakas rendah; biaya per bagian paling rendah pada volume tinggi
- Terbaik untuk: Suku cadang untuk keperluan umum dengan tepi yang dikosongkan bukan merupakan permukaan kritis
Pengosongan Halus (Pengosongan Presisi)
Pengosongan halus menggunakan pengepres tiga aksi: cincin-V (stinger) mengindentasi lembaran untuk mencegah aliran material, bantalan tekanan balik menahan benda kerja agar tetap rata, dan pelubang turun dengan jarak bebas yang sangat rapat (0,5–1 % per sisi). Hasilnya adalah tepian yang terpotong penuh dengan hampir 100 % mengilap dan rollover minimal.
- Toleransi: ± 0,02 – 0,05 mm
- Penyelesaian tepi: Luar Biasa; 90–100 % mengilap; tinggi duri < 0,05 mm
- Kecepatan: Lebih rendah; 20–80 SPM
- Biaya: Biaya perkakas tinggi; diperlukan mesin press khusus
- Terbaik untuk: Blanko roda gigi, pelat sproket, komponen jok otomotif, suku cadang yang memerlukan kualitas tepi mesin tanpa pengoperasian sekunder
Pengosongan Progresif (Progressive Die Stamping)
Blanko dibentuk melalui beberapa stasiun pada satu cetakan progresif, masing-masing melakukan operasi tertentu (melubangi lubang pilot, membuat bentukan, membentuk, dan akhirnya mengosongkan). Strip diindeks ke depan dengan nada yang sama dengan jarak stasiun.
- Toleransi: ± 0,05 – 0,15 mm (tergantung stasiun)
- Penyelesaian tepi: Sama seperti konvensional untuk stasiun blanking; dapat menggabungkan pembentukan dan pembuatan
- Kecepatan: 100–1000+ SPM
- Biaya: Biaya cetakan tinggi; biaya per bagian terendah pada volume sangat tinggi (> 100.000 bagian)
- Terbaik untuk: Bagian kompleks bervolume tinggi; komponen yang membutuhkan beberapa operasi dalam satu lintasan
Tabel Perbandingan
| Parameter | Blanking Konvensional | Pengosongan Halus | Blanking Progresif |
|---|---|---|---|
| Kualitas tepi | 30–50 % burnish | 90–100 % burnish | 30–50 % burnish (blanking station) |
| Toleransi dimensi | ± 0,1–0,3 mm | ± 0,02–0,05 mm | ± 0,05–0,15 mm |
| Tinggi duri | 5–15 % ketebalan | < 3 % ketebalan | 5–15 % ketebalan |
| Tipe tekan | Mekanis/hidraulik | Hidraulik aksi tiga kali lipat | Mekanik kecepatan tinggi |
| Kisaran SPM | 100–800+ | 20–80 | 100–1000+ |
| Ketebalan material | 0,3–12 mm | 0,5–16 mm | 0,3–6 mm |
| Biaya perkakas | Rendah–sedang | Tinggi | Tinggi |
| Biaya per suku cadang | Rendah | Sedang–tinggi | Sangat rendah (tinggi volume) |
| Kisaran volume terbaik | 10,000–500,000+ | 5,000–500,000 | 100.000–juta |
Pemanfaatan Material dan Optimasi Nesting
Biaya bahan biasanya 50–70% dari total biaya komponen yang dicap. Mengoptimalkan tata letak blank (nesting) pada strip adalah salah satu aktivitas dengan pengaruh tertinggi dalam blanking.
Strategi Penyusunan Utama
- Penyusunan baris — Bagian disejajarkan dalam baris lurus melintasi lebar strip. Sederhana untuk dirancang; pemanfaatan biasanya 55–70%.
- Susunan terhuyung-huyung — Baris bergantian diimbangi setengah bagian nada. Meningkatkan pemanfaatan sebesar 5–15 % dibandingkan susunan baris untuk bagian persegi panjang atau memanjang.
- Sarang rotasi — Komponen diputar pada sudut optimal (seringkali 30°, 45°, atau khusus) untuk memaksimalkan jumlah komponen per strip. Bentuk tidak beraturan mendapat manfaat paling besar dari pendekatan ini.
- Pengosongan garis umum — Bagian-bagian yang berdekatan berbagi satu garis potong, sehingga menghilangkan jaringan di antara bagian-bagian tersebut. Dapat menambah utilisasi 10–20 %, namun memerlukan desain perkakas yang hati-hati dan dapat meningkatkan keausan die pada edge bersama.
- Pengosongan bebas sisa (bebas kerangka) — Digunakan untuk strip kontinu pada bagian identik (misalnya, kontak listrik) di mana kerangka diminimalkan atau dihilangkan.
Cara Menghitung Pemanfaatan Material
Pemanfaatan material (%) = (Total area kosong per strip / luas penampang Strip) × 100
Atau setara:
Pemanfaatan (%) = (Jumlah blanko per goresan × Area kosong tunggal) / (Lebar Strip × Pitch) × 100
Pemanfaatan target sebesar 70–85 % adalah dapat dicapai untuk sebagian besar geometri dengan penyusunan yang tepat. Di bawah 60% memerlukan desain ulang perkakas atau tata letak.
Tips Praktis
- Libatkan teknisi perkakas sejak dini — sedikit penyesuaian geometri (menambahkan radius, menyesuaikan sudut) dapat menghasilkan sarang yang lebih efisien.
- Pertimbangkan batasan lebar kumparan — lebar kumparan standar (misalnya, 300 mm, 600 mm, 1000 mm) mungkin menghasilkan harga yang lebih baik daripada lebar celah khusus.
- Gunakan perangkat lunak bersarang (misalnya, Sigmanest, Lantek, AP100) untuk bentuk kompleks guna mengevaluasi lusinan sudut orientasi dengan cepat.
Cacat dan Solusi Blanking yang Umum
Bahkan operasi blanking yang dirancang dengan baik pun dapat menghasilkan cacat. Tabel di bawah ini mencakup masalah yang paling sering terjadi, akar penyebabnya, dan tindakan perbaikan.
| Cacat | Penampilan | Akar Penyebab | Solusi |
|---|---|---|---|
| Duri berlebihan | Tajam, bibir terangkat pada tepi kosong | Tepi tajam aus; izin berlebihan; bahan terlalu lembut | Pertajam kembali pukulan dan cetakan; mengurangi izin; gunakan baja perkakas atau pelapis yang lebih keras |
| Rollover (rollover sisi mati) | Depresi melengkung pada tepi entri kosong | Jarak bebas berlebihan; penahan material yang tidak mencukupi; bahan lembut | Kencangkan jarak bebas; meningkatkan kekuatan pemegang kosong; tambahkan V-ring untuk pengosongan halus |
| Kekasaran zona patahan | Pita patahan tidak rata dan bergerigi | Jarak bebas terlalu rapat (retak tidak bertemu dengan rapi); arah butiran material yang salah | Optimalkan izin; orientasi bagian putar relatif terhadap arah penggulungan |
| Retakan tepi | Retakan yang menjalar dari tepi yang dikosongkan ke bagian | Kerapuhan material; sisi duri di bawah tekanan pada pembentukan berikutnya; tepi yang tajam dan mengelupas bertindak sebagai inisiator retakan | Deburr sebelum terbentuk; arahkan sisi duri ke zona kompresi; gunakan pengosongan halus untuk tepi kritis |
| Variasi dimensi | Ukuran blanko tidak konsisten di seluruh proses produksi | Keausan pahat; defleksi tekan; inkonsistensi pengumpanan strip | Melaksanakan pemeliharaan alat terjadwal; verifikasi keselarasan pers; periksa keakuratan pengumpan |
| Putaran / busur | Lengkungan atau putaran kosong setelah pengosongan | Jarak bebas tidak rata; geometri pukulan asimetris; tegangan sisa pada stok koil | Pusatkan kembali pukulan dan cetakan; periksa paralelisme alat; bahan pereda stres sebelum blanking |
| Penarikan slug | Slug sisa ditarik kembali ke dalam cetakan pada gerakan ke atas | Vakum di bawah pukulan; kekuatan penari telanjang tidak mencukupi; jarak bebas tidak mencukupi | Tambahkan port pemecah vakum; meningkatkan tekanan pegas pengupas; aplikasikan pelapis penahan slug pada permukaan pelubang |
| Pengikisan | Pengolesan material pada permukaan pelubang/cetakan | Adhesi antara pahat dan benda kerja; pelumasan yang tidak mencukupi; kelas baja perkakas yang salah | Oleskan pelapis TiN/CrN; gunakan perkakas karbida; meningkatkan laju aliran pelumas |
| Die chipping | Rekahan kecil pada tepi pemotongan die | Kelelahan akibat benturan; kekerasan baja mati yang salah; jarak bebas terlalu sempit untuk material keras | Gunakan baja mati yang lebih keras (misalnya transisi D2 ke M2); tambahkan entri lancip untuk mati; mengoptimalkan jarak bebas |
Penghitungan Tonase untuk Blanking
Menghitung tonase pengepresan yang dibutuhkan dengan benar sangat penting untuk memilih pengepresan yang tepat dan menghindari masalah tonase yang kurang atau berlebih (cacat bagian, kerusakan pengepres, atau energi yang terbuang).
Rumus Standar
Gaya blanking (ton) = (Keliling × Tebal × Kuat geser) / 2000
Dimana:
– Keliling = panjang total kontur potongan (inci)
– Tebal = tebal material (inci)
– Kuat geser = kuat geser material (PSI)
– 2000 = faktor konversi (2000 pon = 1 ton)
Versi Metrik
Gaya blanking (kN) = Keliling (mm) × Tebal (mm) × Kekuatan geser (MPa) / 1000
Nilai Referensi Kekuatan Geser
| Bahan | Kekuatan Tarik (MPA) | Perkiraan kekuatan geser (MPa) |
|---|---|---|
| Baja ringan (AISI 1008–1020) | 300–420 | 250–350 |
| Baja tahan karat (304) | 515–620 | 400–500 |
| Aluminium 5052-H32 | 228–275 | 150–185 |
| Aluminium 6061-T6 | 290–310 | 200–220 |
| Tembaga C11000 | 210–380 | 170–250 |
| Kuningan C26000 | 300–400 | 220–300 |
Tip: Sebagai aturan praktis konservatif, kekuatan geser ≈ 0,6 × kekuatan tarik untuk sebagian besar logam ulet.
Menambah Margin Keamanan
Selalu tambahkan faktor keamanan 20–30 % untuk memperhitungkan:
- Variasi sifat material (panas-ke-panas)
- Perkakas tumpul di antara penajaman ulang
- Pengumpanan strip tidak sejajar menyebabkan pemotongan sebagian
- Operasi pembentukan secara simultan (jika dikombinasikan dengan blanking)
Contoh penghitungan: Mengosongkan blanko persegi panjang berukuran 100 mm × 50 mm dari baja ringan 2 mm (kuat geser = 300 MPa):
Keliling = 2 × (100 + 50) = 300 mm
Gaya = 300 × 2 × 300/1000 = 180 kN
Dengan margin keamanan 25 %: 180 × 1,25 = 225 kN ≈ 23 ton
Pengurangan Tonase: Sudut Geser
Menambahkan sudut geser (rake) pada punch atau die akan membuat garis kontak melintasi material terhuyung-huyung, sehingga mengurangi tonase puncak dengan menyebarkan potongan seiring waktu. Sudut geser 1°–3° per sisi (setara dengan 5–15 % ketebalan material pada permukaan pukulan) dapat mengurangi tonase puncak sebesar 30–50 % tanpa mempengaruhi geometri blanko.
Praktik Terbaik untuk Pengosongan Produksi
- Tentukan sisi duri pada gambar. Karena arah duri dapat diprediksi dalam blanking, tambahkan ke gambar bagian sehingga operator mengarahkan cetakan dengan benar.
- Jadwalkan pemeliharaan alat berdasarkan jumlah langkah. Keausan tepi terjadi secara bertahap; jadwalkan penajaman ulang setiap 50.000–200.000 pukulan (tergantung bahan dan lapisan) daripada menunggu cacat yang terlihat.
- Gunakan perkakas berlapis untuk bahan abrasif. Pelapis TiN, TiAlN, dan CrN dapat memperpanjang masa pakai pahat 2–5× saat mengosongkan baja tahan karat, paduan rendah berkekuatan tinggi (HSLA), atau stok galvanis.
- Kontrol kerataan koil. Strip bergelombang atau melengkung menyebabkan jarak bebas yang tidak konsisten pada seluruh potongan, menyebabkan tinggi duri dan ukuran blanko bervariasi. Ratakan strip sebelum blanking station jika diperlukan.
- Pantau bobot kosong sebagai proksi kualitas. Menimbang sampel blanko setiap shift merupakan pemeriksaan yang cepat dan tidak merusak terhadap penyimpangan dimensi atau keausan pahat.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa perbedaan antara blanking dan cutting pada lembaran logam?
Blanking adalah operasi pemotongan khusus di mana potongan yang dilubangi adalah bagian yang diinginkan dan lembaran di sekitarnya menjadi potongan. Pemotongan adalah istilah yang lebih luas yang mencakup blanking, punching, trimming, dan slitting. Dalam blanking, bukaan cetakan sesuai dengan bentuk bagian; dalam pelubangan (piercing), dadu disesuaikan dengan bentuk lubang dan slug dibuang.
Bagaimana cara menghitung jarak blanking?
Jarak blanking dinyatakan sebagai persentase ketebalan material, diukur per sisi antara punch dan die cutting edge. Misalnya, dengan baja setebal 2 mm dan jarak bebas 6 % per sisi, celahnya adalah 0,12 mm di setiap sisi. Rumusnya adalah: Jarak bebas per sisi = Ketebalan bahan × (Jarak bebas % / 100). Nilai umumnya berkisar antara 3–12% tergantung pada persyaratan material dan kualitas.
Untuk apa fine blanking digunakan?
Pengosongan halus digunakan ketika suatu bagian memerlukan tepi yang dicukur penuh dan hampir bebas duri tanpa pemesinan sekunder. Aplikasi umum mencakup blanko roda gigi, pelat sproket, komponen sandaran kursi otomotif, dan komponen datar presisi yang kualitas tepinya secara langsung memengaruhi fungsi atau perakitan. Pengosongan halus menghasilkan tepi dengan tinggi kilap dan duri 90–100 % di bawah 0,05 mm.
Bagaimana cara mengurangi tinggi duri pada blanking?
Untuk mengurangi tinggi duri: (1) pertajam atau ganti tepi punch dan die yang aus, (2) optimalkan jarak bebas hingga 5–7 % per sisi untuk sebagian besar baja, (3) gunakan perkakas berlapis atau karbida untuk menjaga ketajaman tepi lebih lama, (4) memastikan penahan material yang tepat untuk mencegah lembaran terangkat selama pemotongan, dan (5) pertimbangkan pengosongan halus jika aplikasi memerlukan duri mendekati nol.
Berapa tonase pers yang saya perlukan untuk blanking?
Hitung tonase menggunakan rumus: Gaya = (Keliling × Tebal × Kuat Geser) / 1000 (dalam kN, metrik) atau / 2000 (dalam ton, imperial). Selalu tambahkan faktor keamanan 20–30%. Misalnya, mengosongkan bagian berukuran 100 mm × 50 mm dari baja ringan 2 mm memerlukan sekitar 225 kN (23 ton). Mesin press juga harus memiliki panjang langkah, ukuran alas, dan kecepatan yang cukup untuk kebutuhan produksi Anda.
Butuh suku cadang dengan blanko presisi yang dirancang sesuai spesifikasi Anda? Hubungi Bagian Stamping Logam untuk mendiskusikan persyaratan blanking Anda — mulai dari prototipe hingga produksi volume tinggi, dengan perkakas internal dan manufaktur bersertifikat kualitas.