Bagaimana Alur Sebuah Laras Dibentuk

Bagaimana Alur Sebuah Laras Dibentuk

Pada kesempatan kali ini saya akan memberikan informasi mengenai cara membentuk alur dalam laras senapan (rifling). Perkenalan saya pribadi terhadap adanya alur dalam laras senapan terjadi ketika saya mendapatkan kuliah tentang forensik.

Waktu itu saya benar-benar kagum dengan mengetahui cara membuat peluru bisa berputar ketika melaju. Saya juga kagum bagaimana caranya bisa membuat alur dengan bentuk spiral dalam sebuah silinder yang bisa dibilang cukup sempit untuk sebuah jari bisa masuk ke dalamnya. Saat itu sempat berpikir kalau ada sekumpulan peri kecil yang tela memahat bagian dalam silinder suatu laras senapan.

Bagaimana Alur Sebuah Laras Dibentuk

Laras senapan beralur awal mulanya ditemukan di Ausburg, Jerman pada abad ke 15 akhir. Namun laras beralur ini baru populer dan menjadi sebuah barang umum pada abad ke 19. Sebelum adanya laras senapan beralur ini, sebuah peluru yang pada waktu itu berbentuk ola telah dilontarkan lewat laras senapan yang tidak beralur (smoothbore). Penggunaan laras senapan beralur ini telah memberikan banyak peningkatan terhadap akurasi, khususnya pada jarak tembak ang cukup jauh.

Potongan melintang dan terminologi di dalam alur laras

Berawal dari Suatu Silinder

Laras senapan sendiri berawal dari suatu silinder. Silinder yang bisa dibilang benar-benar polos di bagian dalamnya. Silinder tersebut dinamakan dengan blank cylinder. Untuk dapat menghasilkan sebuah silinder yang lurus dan center diperlukan peralatan yang sangat mahal.

Suatu batang as perlu secara presisi dibor dan umumnya menggunakan sebuah alat yang dinamakan dengan gun drill dan deep hole drill. Pada umumnya lubang yang akan dihasilkan jauh lebih kecil daripada lubang definitif. Untuk dapat menghasilkan lubang yang dibutuhkan, katakanlah diameter 4.4 mm atau 4.5 mm, maka lubang yang ada akan semakin diperbesar menggunakan sebuah alat, yaitu reamer.

Ilustrasi dari sebuah grun drill

Drill adalah bahan yang dilubangi (batang as) akan berputar. Sedangkan untuk mata bornya dalam kondisi diam. Pada bagian mata bor seringkali disertakan dengan saluran yang memompakan minak bertekanan yang memiliki fungsi untuk dapat memberikan pelumasan serta pendingan di bagian yang bergesekan.

Berbagai bentuk dari reamer

Reamer sendiri merupakan sebuah alat berputar yang biasa digunakan untuk memperbesar dan memperhalus lubang yang sudah ada sehingga akan memperoleh dimensi yang lebih akurat. Reamer pada umumnya digunakan dengan mesin bubut.

Pembagian Metoda Pembentukan Laras

Berdasarkan dari arah sumber kekuatan yang telah membentuk alur, maka untuk pembentukan alur bisa dibagi menjadi dua, yakni:

  1. Membentuk dari dalam
  2. Membentuk dari luar

Berikut ini adalah beberapa rangkuman yang sudah saya dapatkan dari pencarian saya:

Membentuk dari dalam

Membentuk dari dalam maksudnya adalah kekuatan yang digunakan untuk membentuk alur yang berasal dari permukaan dalam silinder. Beberapa metode yang digunakan untuk membentuk  suatu alur dari dalam akan kami terangkan dalam catatan berikut ini.

Cut Rifling

Seperti namanya dimana metoda ini menggunakan pisau yang dinamakan dengan hook cutter untuk dapat memotong permukaan dalam silinder. Pisau yang diletakkan dalam sebuah pemegang khusus yang dinamakan dengan cutter box akan berjalan pada permukaan dalam laras senapan untuk memotong secara bertahap di beberapa sudut silinder dan semakin dalam.

Proses ini sendiri bisa dibilang sangat lama dan memerlukan peralatan dengan harga yang cukup mahal. Suatu cutter akan memotong sedalam kurang lebih 0.002 – 0.005 hanya dalam satu kali jalan.

Namun hasil yang diperoleh cukup halus, presisi, dan tidak mengakibatkan stress pada logam. Perlu diketahui bahwa stress pada metal bisa mengkibatkan kerusakan dini khususnya pada suhu yang tinggi. Tetapi pada senapan angin dimana tidak akan terjadi panas akibat dari pembakarn gas sehingga hal ini tidak akan menjadi masalah.

Bentuk dari sebuah hook cutter

Metoda pembuatan laras ini merupakan yang paling tua. Awal mulanya proses ini hanya dilakukan menggunakan cara manual. Tetapi pada abad ke 19 akhir sampai dengan awal abad ke 20, banyak sekali alat-alat yang dikembangkan untuk proses ini.

Salah satu alat paling legendaris untuk proses ini adalah sebuah alat yang telah dikembangkan oleh perusahaan pembuat pesawat terbang di US, yakni Pratt & Whitney, diberi nama Pratt & Whitney Sine Bar Cutter.

Pada alat tersebut digunakan batang menyilang atau sine bar yang memiliki fungsi sebagai rel bagi cutter untuk dapat berotasi sesuai dengan twist yang diharapkan. Meskipun alat ini bisa menghasilkan laras dengan kualitas mumpuni, tetapi memerlukan waktu yang cukup lama sehingga sangat tidak cocok jika digunakan produksi secara massal.

Disamping itu, juga dibutuhkan seorang operator yang benar-benar berpengalaman untuk dapat mengoperasikan alat yang satu ini dan melakukan perawatan terbaik seperti membuat sebuah pisau hook cutter serta mengganti cutter box-nya.

Bisa dikatakan bahwa metoda ini meskipun menghasilkan laras senapan yang cukup akurat, tetapi untuk ketahannya sangat tidak baik. Bukan hanya itu saja, pada akhir prosesnya nanti akan dihasilkan banyak sekali serpihan logam sehingga pemolesan atau lapping sangat dibutuhkan.

Pratt & Whitney Sine Bar Cutting. Sebuah mesin lagendaris yang hanya tersisa beberapa unit saja dan terlokalisir di US

Banyak sekali pengrajin laras yang terkenal dengan metoda ini seperti Krieger dan Lija, dimana keduanya berasal dari US. Sangat jarang sekali ditemui pengrajin yang menggunakan metoda ini untuk laras senapan berkaliber 4.5 mm.

Beberapa video yang bisa disimak untuk mempelajari proses tersebut, yaitu:

Broach Rifling

Broach rifling bekerja menggunakan prinsip memotong dan mengikis sama halnya pada cut rifling. Tetapi pada broach rifling ini mata pisau yang digunakan cukup banyak sehingga akan memotong jauh cepat daripada metoda cut rifiling satu titik yang konvensional.

Sebuah brocah merupakan suatu alat panjang dengan berbagai macam elemen pemotong di bagian dalamnya. Pisau pemotong disusun secara memanjang, dimana pada bagian ujungnya jauh lebih kecil jika dibandingkan bagian pangkalnya.

Alat ini bisa ditarik ataupun didorong senapanjang bagian dalam laras senapan yang ingin dibentuk. Sebuah broach akan ditarik atau didorong kemudian diputar dengan ratio putar yang tertentu sesuai dengan twist rate yang diinginkan.

Skema dalam suatu broach

Metoda ini ditemukan pada tahun sekitar 1850-an. Sekarang ini metoda yang satu ini masih dianggap kompetitif dengan metoda pembentukan laras senapan modern yang lainnya dalam menghasilkan sebuah laras dengan kualitas terbaik dalam kurun waktu yang sangat singkat. Laras bisa dibentuk dengan mudah dalam sekali lewat dengan kualitas setara dengan cut rifling.

Sebenarnya alat broach terdiri atas beberapa keping pemotong yang telah disekat dalam jarak yang sama dalam sebuah batang as. Keping piringan pemotong disusun secara urut yang mana pada bagian ujung jauh lebih kecil daripada pangkalnya.

Pada bagian pangkal ini memiliki ukuran yang sama dengan diameter groove yang dikehendaki. Karena konfigurasinya inilah maka alat tersebut juga disebut dengan gang-broach.

Tampilan close up sebuah gang-broach. Terlihat permukaan piring potongan yang sekilas hampir mirip tetapi sebenarnya secara gradual membesar

Kekurangan dari metoda ini adalah pada rumitnya dalam pembuatan dan perawatan broach. Belum lagi sebuah broach hanya bisa menghasilkan alur yang spesifik pada kaliber yang spesifik pula. Berbeda halnya dengan cut rifling yang bisa lebih fleksiel dalam menghasilkan beberapa jumlah alur pada kaliber yang berbeda-beda.

Kelemahan yang sama seperti cut rifling pada bagian ketahan serta banyak sekali serpihan logam pengotor juga akan ditemui pada metoda ini.

Button Rifiling

Metoda pembentukan laras ini menjadi salah satu metoda yang paling populer sekarang ini. Pada awalnya diperkenalkan pada abad ke 19 akhir dan baru dikembangkan pada perang dunia yang ke II atau pada tahun 1940-an.

Pelopor yang berhasil dalam mempopulerkan metoda yang satu ini adalah Remington Company. Perusahaan lainnya yang menggunakan metoda tersebut adalah Anschutz dan Lothar Walther.

Metoda ini bisa dikatakan lebih cepat dalam menghasilkan alur laras dan lebih mudah dari segi perawatan serta perawatannya (terutama komponen utamanya yakni button). Dapat dikatakan sebagai peralatan yang baik jika suatu mesin button rifling mampu untuk menghasilkan alur laras dalam waktu tidak lebih dari satu menit.

Bahkan metoda ini sudah banyak digunakan oleh pengrajin laras senapan angin di Cipacing dengan berbagai macam modifikasi, terutama dengan keterbatasan materi button serta pengadaan peralatan hidraulik.

Pada prinsipna, alur senapan akan dibentuk dengan metoda ini yaitu dengan cara mendorong ataupun menarik button dalam bagian permukaan dalam silinder. Button akan berperan sebagai cetak negatif dari alur yang ingin dibentuk.

Bagian yang paling menonjol dari button nantinya membentuk groove laras, sementara bagian yang menjorok dari button nantinya membentuk land laras. Button terbuat dari bahan logam yang sudah diperkeras atau dari titanium carbide.

Bentuk dari sebuah button

Alat button akan ditempatkan pada bagian ujung batang pendorong atau penarik yang dibuat dari bahan baja atau high tensile. Pada bagian ujung lainnya akan dikaitkan dengan alat hidraulik. Batang penghubung tersebut bebas berputar sehingga bisa diberikan putaran dengan kecepatan yang konstan sesuai dengan twist rate yang diinginkan.

Tetapi hal ini tergantung dari kemiringan alur button, alat tersebut juga bisa berputar secara pasif. Hal tersebut bisa dijelaskan sebagai prinsip sekrup yang dipakai untuk dapat melubangi kau, dimana drat yang telah terbentuk pada kayu nantinya sesuai drat luar sekrup.

Sifat putaran pasif button yang telah tercipta akibat kemiringan alur inilah yang nantinya akan dimanfaatkan oleh para pengrajin laras senapan di Cipacing untuk dapat menentukan twist rate laras senapan yang dibentuknya.

Sebab, kebanyakan pengarajin laras senapan di Cipacing ini tidak mempunyai peralatan hidraulik untuk dapat mendorong ataupun menarik button tersebut. Malahan pengrajin tersebut justru menggunakan tempaan godam untuk dapat mendorong button sepanjang silinder. Sehingga untuk twist rate yang dihasilkan nantinya tergantung pada sudut kemiringan alur pada button.

Sebuah mesin hidraulik yang digunakan untuk dapat menarik button pada bagian silinder secara horizontal. Dikenal pula beberapa mazhab lainnya yang menggunakan tarikan secara vertikal atau bahkan dorongan.

Sebelum membentuk suatu alur, bagian permukaan dalam silinder akan dilumuri terlebih dahulu dengan pelumas. Setiap perusahaan tentu mempunyai rahasia racikan pelumas ini tersendiri.

Metoda pembentukan logam tersebut disebut dengan metoda cold forming, karena tidak melibatkan panas atau peleburan tetapi melibatkan tekanan yang cukup besar. Hal ini tentu berakibat pada logam yang akan mengalami stres tekanan dan bisa mempengaruhi bagian permukaan logam secara mikroskopis.

Inilah sebabnya mengapa untuk penggunaan pada senjata api, laras ini sangat membutuhkan stress relief. Proses stress relief tersebut akan melibatkan pemanasan logam pada suhu yang tinggi (sekitar 525 sampai 550 derajat celcius) kemudian dilanjutkan kembali dengan pendingan lamban pada bagian suhu ruangan.

Proses tersebut tidak akan dikerjakan pada laras senapan buatan lokal produksi dari Cipacing dan sekitarnya. Hal ini karena penggunaannya hanya dikhususkan pada senapan angin, dimana senapan angin tidak akan menghasilkan panas dan tekanan secara berlebih pada laras.

Untuk diameter button yang dipakai juga harus lebih besar daripada diameter laras yang diinginkan. Sebab, sifat elastis dari logam yang nantinya bisa kembali pada ukuran semula sesudah tekanan dihilangkan. Dan jika proses stress relief tersebut juga dikerjakan maka untuk ukuran diameter yang dihasilkan nantinya akan jauh lebih kecil lagi dari yang diharapkan.

Pada metoda tersebut, tentu materi yang homogen akan sangat dibutuhkan. Karena jika kekerasan materi silinder yang digunakan tidak homogen dan bagian permukaannya tidak selaras maka button nantinya akan meluncur lebih cepat pada bagian permukaan yang lebih lunak (permukaan yang jauh lebih licin).

Hasil akhir yang didapatkan dari metode tersebut sangat sulit untuk diprediksi. Banyak sekali faktor yang memiliki peran disini seperti jenis logam yang dipakai, kekerasan, diameter laras senapan, diameter button, hasil ukuran akhir yang dihasilkan, kecepatan tarikan atau dorongan button, dan bahkan juga keahlian yang dimiliki oleh operator mesin.

Semua hal tersebut akan menghasikan kualitas laras yang tentunya tidak sama. Inilah yang membuat laras hasil dari proses ini seringkali ditawarkan dalam beberapa grade.

Di Cipacing dan sekitarnya, pengepul laras terkenal akan langsung memborong habis laras-laras dengan grade terbaik dan akan menyisakan grade yang lainnya untuk selanjutnya dipakai pada senapan yang akan dijajakan murah.

Membentuk dari Luar

Selain membentuk dari bagian dalam, pembentukan alur laras senapan juga bisa dilakukan melalui bagian luar permukaan silinder. Kekuatan yang telah diberikan pada bagian luar silinder akan memaksa pemukaan dalam silinder untuk mengikuti cetakan alur yang ada di sepanjang silinder. Cetakan  ini disebut dengan mandrel. Sebagian metoda yang telah saya temukan akan saya rangkum seperti di bawah ini.

Hammer Forgen Rifling

Metode pembentukan laras yang satu ini mulai dikembangkan pada perang dunia yang ke II. Pada saat itu metoda pembentukan alur ini disempurnakan di negara Jerman sekitar tahun 1939. Kemudian metoda ini mulai menyebar ke daratan Eropa dan sekarang ini masih ada beberapa perusahaan yang menggunakannya seperti Steyr, BSA, dan juga Feinwerkbau.

Hasil laras dengan menggunakan metoda ini bisa dibilang cukup kuat. Singkat cerita sebelum perang dunia ke II, negara Jerman telah berhasil untuk menciptakan sebuah senapan mesin yang mampu memuntahkan sekitar 1,200 peluru per menit.

Dengan kecepatan dan panas yang sangat hebat inilah maka senapan tersebut akan membutuhkan laras yang cukup sering ini juga di dapati pada Senapan Angin PCP. Sehingga mereka memerlukan metoda produksi laras senapan lainnya yang lebih cepat tetapi kuat sehingga tidak perlu lagi untuk terlalu sering melakukan penggantian laras.

Dari sinilah metode hammer forged rifling mulai ditemukan. Mesin hammer forgen rifling di Erfurt, Jerman untuk pertama kalinya pada tahun 1939. Proses tersebut menggunakan siliner yang jauh lebih pendek 30% dan memiliki diameter 20% jauh lebih besar dari ukuran yang diinginkan.

Sebuah mandrel yang dibuat dari carbide, yang termasuk cetak negatif dari alur, lalu dimasukkan ke dalam bagian silinder blan. Selanjutnya palu dengan tenaga hidraulik memukul-mukul bagian permukan luar silinder sedikit demi sedikit.

Sedangkan akibat dari tempaat tersebut maka logam silinder akan mengalami perubahan bentuk untuk selanjutnya membentuk alur yang sesuai dengan cetakan mandrel. Silinder bersama dengan mandrel lalu diputar dan didorong secara perlahan oleh batang pengarah.

Tempaan palu hidraulik tersebut umumna terjadi 1,000 sampai dengan 1,500 kali per menit. Untuk jumlah waktu yang dibutuhkan dalam membentuk laras sangatlah singkat, yakni sekitar 3 sampai 4 menit saja.

Bentuk dari sebuah mandrel

Ilustrasi dari alat hammer forged rifling

lustrasi dari proses hammer forged rifling yang dimana secara bertahap palu akan membentuk silinder manjadi  jauh lebih panjang dan sempit sesuai dengan cetakan mandrel.

Ilustrasi dari proses hammer forged rifling yang secara bertahap palu nantinya akan membentuk silinder jauh lebih panjang dan sempit sesuai dengan cetakan mandrel.

Laras yang akan dihasilkan dari proses tersebut akan memiliki ukuran yang lebih panjang 30% dan lebih sempit. Sebagai hasil tempaan, bagian permukaan laras nantinya akan berbentuk cekungan-cekungan cukup kecil yang nampak seperti sisik ular.

Namun permukaan luar tersebut bisa dirapikan lagi menjadi sangat mulus atau bisa pula dibiarkan begitu saja sebagai penanda suatu proses produksi yang bergengsi ini, hal ini tergantung pada produsen laras.

Sama halnya dengan proses cold forming yang selalu melibatkan banyak sekali tekanan, logam laras bisa mengalami stress metal serta dapat mempengaruhi daya tahannya. Maka dari itu, proses ini memerlukan stress relief sama halnya pada proses button rifling.

Kelebihan dari proses ini adalah keseragaman hasil yang didapatkan serta peningkatan kekerasan logam akibat dari proses penempaan. Melalui proses tersebut, produsen juga bisa menghasilkan profil laras hanya dengan melalui satu tahapan saja. Laras polygon juga akan dibentuk melalui proses tersebut.

Disamping kelebihan pastinya juga ada kekurangan dalam metode ini dimana adanya biaya awal yang diperlukan untuk mengadakan alat hammer tersebut. Itulah yang menjadi alasan mengapa alat ini hanya ada pada perusahaan yang besar saja. Untuk kekurangan lainnya juga sudah disinggung yaitu dapat menimbulkan stres pada logam.

Flow Forming Rifling

Untuk pembentukan laras ini baru saja dikembangkan. Teknik pembentukan tersebut pertama kali dikembangkan pada tahun 1950 di Swedia. Prinsip yang digunakan pada proses ini sama seperti pada hammer forged rifling dimana tekanan luar yang akan membuat logam silinder membentuk sesuai dengan cetakan dari mandrel.

Silinder yang telah digunakan sebagai bahan pembentuk akan lebih pendek serta lebih tebal dari hasil akhir yang dikehendaki. Silinder tersebut bersama mandrel akan diputar secara langsung pada mesin bubut Computer Numerical Control atau CNC, dan untuk beberapa roller yang umumnya berjumlah 3 buah akan menekan silinder sesuai dengan ukuran yang diinginkan.

Hal ini dikarenakan logam ditekan dengan kekuatan yang  telah melebihi ambang batas plastisitasnya maka logam akan mulai “mengalir” menjadi jauh lebih panjang dan tipis. Proses tersebut bisa dilakukan hingga beberapa kali untuk dapat mencapai dimensi yang diperlukan.

Ilustrasi dari proses flow forming rifling. Pada awal mula proses blank cylinder akan berbentuk lebih tebal dan pendek.

Ilustrasi di akhir proses yang dimana bahan akan menjadi jauh lebih panjang dan tipis.

Proses tersebut akan berlangsung dengan cepat dan menghasilkan banyak panas akibat dari besarnya tekanan yang telah diberikan. Oleh karena itulah akan sangat dibutuhkan cairan pendingin selama proses sedang berlangsung.

Kelebihan dari metoda ini yaitu akursi dan juga ukuran yang cukup tinggi, proses yang sangat cepat, dapat meningkatkan kekerasan materi bahan logam laras, bisa membentuk profil laras secara langsung serta memolesnya, energi yang dibutuhkan jauh lebih sedikit karena untuk kekuatan pembentuk hanya akan diterapkan di bagian yang sangat kecil, dan berbagai materi keras seperti stainless steel juga bisa dibentuk dengan metode ini (pada metoda hammer forged meteri ini sangat sulit sekali dibentuk).

Meskipun biaya pengadaan alat ini bisa dibilang sangat mahal, tetapi sebenarnya masih lebih terjangkau jika dibandingkan dengan hammer forged. Metoda ini sudah semakin populer dan mulai berkembang aplikasinya di berbagai kalangan industri, tidak hanya terbatas pada industri persenjataan saja.

Salah satu perusahaan besar yang cukup terkenal yang sudah memanfaatkan teknologi yang satu ini adalah perusahaan Styer dari Austria. Saya mengalami kesulitan untuk bisa mendapatkan sebuah video pembentukan laras dengan menggunakan metoda ini.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *