Post on 15-Jan-2016
description
I. PROSES – PROSES NON KONVENSIONAL
Pendahuluan /Tinjauan singkat Mesin Perkakas
Revolusi Industri di abad ke 18 membawa titik tolak baru dalam kehidupan manusia. Dengan
diketemukannya mesin uap dan mesin penggerak lainnya yang mana disusul oleh penemuan listrik
adalah merupakan langkah baru dalam periode tersebut dimana tenaga manusia , kuda dan sebagainya :
diganti dengan tangan mesin (engine).
Orang pada waktu itu kemudian mulai berfikir tentang efisiensi , tentang pabrikasi, dan pada
elemen-elemen mesin yang dibutuhkan untuk membuat suku cadang (spare parts ) mesin-mesin yang
sudah ada pada waktu itu.
Teknologi pengerjjaanpun berubah seirama dengan penemuan – penemuan tersebut. Mereka
mulai mempergunakan mesin untuk proses pengerjaan dari bahan elemen-elemen mesin yang mereka
butuhkan, diantaranya : mesin bubut sederhana, mesin gurdi, mesin sekrap, mesin perkakas lainnya
seperti yang kita kenal saat ini.
Teknologi material masih sederhana dan untuk proses pengerjaanya cukup dengan
mempergunakan perkakas/ pahat (tool) dari baja korban. Waktu berjalan demikian dengan ilmu
pengetahuan juga berkembang, penemuan dibidang permesinan juga bertambah, tuntutan masyarakat
yang terus meningkat hal ini memberikan feed back bagi ahli-ahli untuk menciptakan atau
memperbaiki metode pengerjaan maupun peralatan yang telah ada.
Demikian halnya dengan perkembangan pada mesin perkakas , perobahan terjadi, misalnya
pindah mesin transmisi, konstruksi dan material dari pada perkakas yang dipergunakan. Teknologi
pembuatan material menghasilkan material perkakas perlu ditingkatkan dari baja karbon, HSS, Carbide
tool steel, Keramik, Stellite.
Kemajuan dibidang elektronika mempengaruhi design mesin perkakas, pertimbangan
ekonomis, dan peningkatan effisiensi prosese pengerjaan merupakan pendorong utama daeri pada
implementasi computer maupun mikroprossesor di dalam mesin perkakas. Timbul kemudian
Numerical Control Machine. Kontrol dalam bentuk Computer Numerical Control (CNC) , Direct
Numerical Control , Machine Centre dan Lain –lain.
Didalam abad ruang angkasa dan teknologi nuklir dewasa ini dilihat dari bidang teknik
produksi terdapat beberapa hal yang menonjol :
1. Penemuan baru dibidang material menciptakan material dengan kekuatan yang sangat
tinggi yang lebih dikenal dengan HSTR (High Strength Temperatur Resistant)
2. Bentuk benda kerja senakin kompeks (Complicated Shape Work Pieee).
3. Kemajuam industri modern membutuhkan peralatan yang lebih shophistieated,
menimbulkan tuntutan terhadap ketelitian/ kepresisian yang meningkat.
Hal-hal atas menuntut suatu bentuk perkakas maupun proses pengerjaan yang baru, berhubung proses
pengerjaan yang konvensional (tradisional) tidak mampu untuk memenuhi tuntutan diatas. Situasi
inilah yang mendorong berkembangnya suatu teknologi “baru” yang lebih dikenal istilah Non
Conventional Machinery ( Non Tradisional Machining).
Tinjauan Umum
1. Kebutuhan terhadap teknologi baru.
Menurut Merchant maka trend dari pada teknologi di masa mendatang dapat dianggap
proyeksi dari pada aktivitas – aktivitas pengerjaan dimasa kini dan dalam masa yang telah lampau. Ada
beberapa kebutuhan yang menyangkut teknologi pengerjaan ( manufacturing technology ) dimasa
mendatang diantarannya :
1. Kontinuitas proses produksi walaupun menghadapi hambatan –hambatan dengan
semakin meningkatnya kekuatan /kekerasan benda kerja.
2. Peningkatan terhadap ketelitian / kepresisian benda kerja
3. Proses automatisasi dalam rangka peningkatan effisiensi dari proses produksi
Peningkatan kekerasan material benda kerja dapat dilihat dalam table 1.
Tabel 1. Peningkatan Kekerasan Material Benda Kerja
Kekuatan baja paduan (Alloy Steel)
AISI specification BHN (average)
1006
4340
8650
9440
9850
100
320
360
440
500
Grafik di bawah menunjukkan perkembangan kekuatan material didalam industri
aeronautika :
Gambar 1.1. Perkembangan kekuatan Material
Perkembangan ini memberikan pengaruh di dalam teknologi di dalam pengerjaan terutama dalam
mencari material perkakas yang jauh lebuh keras dari material di atas dan teknologi pengerjaan untuk
memenuhi kebutuhan di atas. Sebelumya teknologi pengerjaan secara konvensional masih bertahan
dengan penggunaan proses gerinda yang memakai diamond – grinding - tool.
Tetapi kemudian terlihat beberapa hal yang akan menjadi pertimbangan lebih lanjut :
1. bentuk benda kerja menjadi semkin kompeks.
2. Mengakibatkan bertambahnya waktu pengerjaan
3. Secara keseluruhan proses pengerjaan menjadi tidak ekonomis lagi.
Proses non konvensional meliputi permasalahan :
- segi design
- pembatasan dalam pemakaian
- bidang pemakaiannya
Riset-riset dan pengembangan proses pengerjaan non konvensional masih sedang berjalan meliputi hal-
hal sebagai berikut :
- Kebutuhan power dan energi
- Teknik design
- Acessories
2. Klasifikasi proses-proses pengerjaan non konvensional
2.1 Proses –proses pengerjaan non konvensional tidak dipengaruhi oleh :
- kekerasan material
- keuletan (toughness)
- ketegasan (britteness)
Memungkinkan untuk pengerjaan yang sukar.
2.2 Prinsip dasar dari proses pengerjaan non konvensional :
- Pemakaian dari bermacam –macam sumber/bentuk energi yang ada ;
E. Mekanis
E. Elektris
E. Kimia
E. Thermal dan magnetis
E. Cahaya
- Bentuk-bentuk energi tersebut kemudian ditranformasikan dengan
mempergunakan prinsip-prinsip yang telah dikenal dan dimanfaatkan
menjadi proses pengerjaan.
2.3 Klasifikasi proses pengerjaan non konvensional dapat dilakukan menurut :
1. Enerji yang dibutuhkan
2. mekanisme proses pengerjaan
3. Transformasi enerji untuk pengerjaan
4. Media untuk transformasi enerji
Keempat hal diatas akan lebih jelas bila dilihat pada gambar 2.
Gambar 1.2. klasifikasi Proses Non Konvensional
Dari klasifikasi tersebut terdapat beberapa istilah yang mempergunakan singkatan sebagai berikut :
1. AJM = Abrasive Jet Machining
2. USM = Ultrasionic Machining
3. CHM = Chemical Machining
4. ECM = Elektro Chemical Machining
5. ECG = Elektro Chemical Grinding
6. EDM = Elektro Discharge Machining
7. LBM = Laser Beam Machining
8. IBM = Ion Beam Machining
9. PAM = Plasma Are Machining
3. Sejarah / latar belakang perkembangan proses-proses pengerjaan Non Konvensional
Secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut :
1. Ide, penelitian maupun pengembangan ke arah proses-proses pengerjaan Non
Konvensional telah dimulai sejak tahun 1920, dan ini terjadi di Amerika Serikat maupun
di Rusia.
2. Realisasi dari pada ide-ide tersebut baru bisa terlaksana kemudiaan ( + 20 tahun ),
sebagai berikut :
ECM 1940 : Rusia – Gussev
1941 : AS – Burgess
USM 1942 : Balamuth
Rosenberg
EDM 1943 : Rusia : Lazarinko
AS – Eropa
4. 1950 : ECG baru bisa terealisir
1958 : LBM dibuat di AS dan Rusia ( : Basov )
1960 : LBM dipergunakan dalam industri untuk proses [engelasan maupun pemotongan
4. Definisi dari pada pengerjaan Non Konvensional
4. 1 Abrasive Jet Machining (AJM)
Pemakaian :
- Super Alloy
- Ceramic
- Refractory Material
AJM :
Proses pengerjaan dengan cara pemusatan
aliran fluida yang tercampur dengan partikel-
partikel abrasive kearah permukaan benda
kerja.
4.2 Ultrasionic Machining (USM)
USM :
Prose pengerjaanya (Material Removal )
dikerjakan oleh partikel –partikel abrasive
yang berada diantar pahat dengan benda
kerja.
Pahat bergetar sedemikian rupa sehingga
partikel – partikel abrasive tersebut
membntur permukaan benda kerja secara
berulang ulang.
Material benda kerja :
- bahan Semi Konduktor
- Keramik
- Refractory Material
4. 3 Chemical Machining (CHM)
CHM :
Proses pengerjaanya dengan cara mengontrol
proses pelarutan yang terjadi pada
permukaan benda kerja yang berhubungan
langsung dengan larutan kimia tersebut.
Material Benda Kerja :
- Baja paduan
- Alumunium
4.4 Chemical Etching (CHME)
Prinsip dasar sama dengan CHM
CHME :
Proses pengerjaan dengan cara penyemprotan larutan kimia pada bagian permukaan benda kerja
yang akan dikerjakan atau dengan cara merendam benda kerja seperti yang dilakukan pada CHM.
4.5 Hot Chlorne Machining ( Hot CHL)
Prosesnya sama dengan di atas hanya dalam hal ini pelarut kimianya berupa gas Chlor.
4.6 Elektro Chemical Grinding ( ECG )
ECG :
Proses pengerjaan dengan cara pelarutan
anodis (Anodicdissolution) dari benda kerja
yang bermuatan positif oleh larutan elektrolit
yang dialrkan disela antara benda kerja
dengan grinding wheel yang berputar dan
bermuatan negatif.
Material benda kerja :
- Super alloy
- Carbide
- Titanium
- Baja
4.7 Elektro Chemical Machining ECM
ECM :
Proses pengerjaan dengan cara pelarutan
Anodis dari benda kerja yang bermuatan
positif oleh lapisan cairan elektrolit yang
mengalir melalui sela antara benda kerja dan
pahat yang bermuatan negatif ( Katoda )
4.8 Elektrical Discharge Machining ( EDM )
EDM :
Proses pengerjaanya dengan cara pelepasan
bunga api listrik secara cepat yang berasal
dari pahat bermuatan negatif kebenda kerja
yang bermuatan positif, melalui fluida
dielektrik yang mengalir melalui sela
diantara kedua benda kerja tersebut..
Material benda kerja :
- Super alloy
- Baja
4.9 Elektron Beam Machining ( EBM )
EBM :
Proses pengerjaan dengan cara pemusatan aliran electron pada permukaan benda kerja dimana
pada daerah pemusatan ini, material benda kerja menjadi leleh dan menguap.
Material benda kerja :
- Material getas
- Refractory material
4.10Laser Beam Machining ( LBM )
LBM :
Proses pengerjaan dengan cara memfokuskan
sinar laser pada permukaan benda kerja
dimana pada daerah tersebut material benda
kerja akan leleh dan menguap.
Material benda kerja :
- Ceramic
- AL alloy
- Steel
- Super alloy
4.11 Plasma Arc Machining ( PAM )
PAM :
Proses pengerjaan dengan cara mengarahkan
aliran gas panas atau plasma kepermukaan
benda kerja sehingga bagian permukaan ini
menjadi leleh dan terkikis.
Material Benda Kerja :
- Baja
- Super alloy
4.12 Ion Beam Machining ( IBM )
Pada prinsipnya proses ini sama dengan di atas ( PAM ) akan tetapi dalam hal ini temperatur gas
sangat tinggi sehingga secara keseluruhan gas tersebut terionisasi.
5. Analisa perbandingan dari pada proses – proses non konvensional
1. Tujuan : Untuk memberikan pengarahan dalam memilih proses non konvensional, proses mana
yang sesuai untuk pengerjan tertentu ditinjau dari bentuk benda kerja yang direncanakan dan
material yang dipergunakan.
2. Analisa ini ditinjau dari beberapa segi :
a. Parameter fisisk mis : Power untuk Meteal Removal Rate.
b. Kemampuan proses tersebut didalam pengerjaan bentuk-bentuk tertentu dari benda
kerja.
c. Pemakaian dari proses-proses tersebut untuk mengerjakan berbagai macam material.
d. Karakteristik proses pengerjaanya
e. Pertimbangan ekonomi dari proses-proses tersebut.
5.1 Power untuk material removal dari pada mesin – mesin proses non konvensional
Proses –proses : EBM, ECM, dan AJM membutuhkan power di atas harga rata –rata power yang
dibutuhkan dalam proses non konvesional ini.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
5.2 Kemampuan Pengerjaan
Untuk proses berikut :
A. Micro drilling – Drilling operation
Proses Kemampuan untuk
Micro drill drilling
L/D >20 L/D <20
USM
AJM
ECM
CHM
EDM
EBM
LBM
PAM
-
-
-
L
-
L
B
-
B
L
B
-
B
L
L
L
J
J
B
-
L
J
J
-
B. Cavity – Sinking ( through ) operation
Proses
Pengerjaan
teliti
Pengerjaan Standard
USM
AJM
ECM
CHM
EDM
EBM
LBM
PAM
B
J
L
J
B
J
J
J
B
L
B
L
B
J
J
J
C. Pocketing opera ion
Proses
Pengerjaan
teliti
Pengerjaan Standard
USM
AJM
ECM
CHM
EDM
EBM
LBM
PAM
J
-
B
B
B
-
-
-
J
-
B
J
B
-
-
-
D. Contoring a Surface
Proses
Hasil yang dicapai
USM
AJM
ECM
CHM
EDM
EBM
LBM
PAM
J
-
B
-
L
-
-
-
5.3 Kemampuan untuk mengerjakan material :
Proses Metal Alloy Non Metals
Al Baja Super
Alloys
Ti Refractory
material
Ceramic Plastie Glass
USM
AJM
ECM
CHM
EDM
EBM
LBM
PAM
J
L
L
B
L
L
L
B
L
L
B
B
B
L
L
B
J
B
B
L
B
L
L
B
L
L
L
L
B
L
L
L
B
B
L
J
B
J
J
J
B
B
-
J
-
B
B
-
L
L
-
J
-
L
L
J
B
B
-
L
-
L
L
-
J = Jelek B = Baik L = Lumayan
5.4 Machining Characteristics
Karakteristik pengerjaan bisa ditinjau dari beberapa hal sebagai berikut :
1. Banyaknay material yang terkeluarkan dari proses pengerjaan tersebut ( Metal Removal
Rate)
2. Toleransi yang bisa dicapai
3. Kehalisan permukaan
4. dalamnya kerusakan permukaan
5. Power yang dibutuhkan untuk pengerjaan
Prose Metal
Removal
Rate
(mm3 / min)
Toleransi
(um)
Surface
Finish
CLA
(um)
Dalamnya
Kerusakan
Permukaan
(um)
Power
( watt )
USM
AJM
ECM
CHM
EDM
EBM
LBM
PAM
300
0,8
15000
15
800
1,6
0,1
75000
7,5
50
50
50
15
25
25
125
0,2 : 0,5
0,5 : 1,2
0,1 : 2,5
0,5 : 2,5
0,2 : 1,2
0,5 : 2,5
0,5 : 1,2
kasar
25
2,5
5
5
125
250
125
500
2400
250
100000
-
2700
150 (average)
2000(peak)
2 (rata-rata)
200 (peak)
50000
konvensional 50000 50 0,5 : 5,0 25 3000
5.5 Ekonomisasi dari pada proses – proses pengerjaan Non Konvensional
Dianalisa dari beberapa segi sebagai berikut :
a. Modal – Investasi
b. Biaya perkakas
c. Biaya untuk power yang dibutuhkan
d. Efisiensi proses pengerjaan
e. Keausan perkakas
PROSES Modal
Investasi
Biaya
Perkakas
Biaya
Pemakaian
Listrik
Efisiensi
proses
Keausan
Perkakas
USM
AJM
ECM
CHM
EDM
EBM
LBM
PAM
MCG
R
Sr
ST
S
S
T
R
SR
R
R
R
S
R
T
R
R
R
R
R
R
S
T
R
R
SR
SR
R
T
T
R
S
T
ST
ST
SR
SR
S
R
SR
SR
T
SR
SR
SR
R
H. PROSES-PROSE NON KONVENSIONAL YANG TERMASUK GROUP PROSES MEKANIS
(MECHANICAL PROCESSES)
Dalam hal ini yang dimaksudkan dengan proses mekanis di dalam teknik pengerjaan non
konvensional adalah pengerjaan material ( material – removal ) dengan cara :
1. Shearing action ( cara pengupasan )
2. Erosian ( erosi )
3. Abrasian ( Abrasi )
Cara – cara di atas ini bisa dicapai dengan jalan mentranformasikan suatu bentuk enerji kepada suatu
material perantara yang akan melaksanakan cara –cara pengerjaan di atas. Dalam proses ini maka
material perantaraanya adalah partikel-partilel abrasive. Sedangkan tranformasi enerjinya berupa :
tek. pneumatisE. Potensial ( ) yang tinggi - - - Nozel - - - E. Kinetis
Tek. Hidrolis
Proses – proses Non Konvensional yang termasuk dalam group ini antara lain :
1. Abrasive Jet Machining ( AJM )
2. Ultra Sonic Machining ( USM )
3. Whirling Jet Machining ( WJM )
Di dalam AJM : E. Kinetis berupa partikel abrasive yang bergerak dengan kecepatan tinggi
Di dalam USM : E. Kintis berupa partikel abrasive yang bergerak dengan frekunsi tinggi
2.1. Abrasive Jet Machining ( AJM )
2.1.1 Prinsip Dasar AJM
Pemusatan aliran dengan kecepatan tinggi dari pada fluida ( udara atau gas )
yang bercampur dengan partikel – partikel abrasive pada benda kerja. Metal removal pada
benda kerja terjadi karena efek shearing oleh partikel abrasive dan disertai oleh efek abrasive
dan erosi oleh aliran fluida dan partikel.
2.1.2 Pemakaian :
Proses pemotongan ( cutting ), pembuatan celah ( grooving ) finishing --------------------
cleaning, deburing.
2.1.3 Parameter – parameter yang mempengaruhi proses AJM :
Parameter-parameter ini akan mempengaruhi karakteristik proses pengerjaan dengan AJM.
Karakteristik dari proses dapat dlihat dari :
a. Kecepatan proses pengerjaan material ( Rate of Metal Removal )
b. Geometri dan Surface finish dari pada benda kerja
c. Kecepatan keausan dari pada Nozel
Faktor – factor atau parameter yang mempengaruhi ketiga karakteristik pada proses ini adalah :
a. Partikel abrasive yang digunakan : - komposisi
- bentuk
- ukuran
- kecepatan
a - 1. Persyaratan bentuk partikel abrasive :
- bentuk yang tidak teratur ( irregular shape )
- mempunyai ujung-ujung ( pinggir) yang tajam
a – 2 Persyaratan ukuran abrasive dan bidang pemakainnya
Abrasive Ukuran butir Pemakaian
1. alumunium Oksida
( AL2O3)
2. Silicium Carbide
(SiC)
3. Sodium Bikarbonat (
NaHCO3)
4. Dolomite ( CaMg
(CO3)2)
5. Butiran gelas
12-20-50 um
25 – 40 um
27 um
200 mesh
0,635 – 1,27 mm
- untuk
memotong
- membuat
celah
- untuk
memotong
- membuat
celah
- pengerjaan
penyempurnaa ( finishing)
temperatur 500 C
- Etching &
Polishing
- Untuk
polishing & deburing
b. Fluida pembawa abrasive : - tekanaan
- viskositas
- kecepatan aliran fluida
Dalam proses ini fluida yang dipergunkan : - udara
- karbon dioksida
- gas N2
b – 1 . Tekanan fluida dari Nozel : 2- 8,5 kgf / cm2 umumnya tekanan fluida yang cocok
adalah 5 kgf per cm 2
b – 2 kecepatan aliran fluida keluar dari Nozel (gas exit velocity ) dipengaruhi oleh
kecepatan partikel abrasive di dalam fluida.
Hal ini berarti bahwa : memperbesar aliran masa partikel abrasive akan mengurangi
kecepatan aliran fluida pembawa. Suatu parameter yang memberikan pengaruh
penting di dalam kasus ini adalah apa yang dinamakan mixing – ratio ( MR)
Definisi : Kecepatan aliran masa partikel abrasive MIXING – RATIO = Kecepatan aliran masa fluida pembawa
Pengaruh dari parameter – parameter di dalam aliran fluida serta kaitannya terhadap Rate of Metal
Removal dapat dilihat pada grafik berkut :
Grafik menunjukkan pengaruh kerapatan partikel - partikel abrasive terhadap kecepatan keluar nozel
fluida pembawa.
Kenaikan kerapatan partikel-partikel abrasive akan menurunkan kecepatan keluar nozel dari pada
pembawa. Hal ini disebabkan karena adanya transfer E. Kinetis dari fluida pembawa kepada partikel
abrasive.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
c. Nozel
Faktor – faktor yang terlibat dalam nozel meliputi :
- Bentuk –bentuk geometris dari nozel
- Konstruksi/ material
- Jarak ujung nozel dengan permukaan benda kerja ( stand off distance ).
Persyaratan umum untuk material nozel ; mempunyai ketahanan tinggi terhadap abrasi ( High
Abrasive Resistance Material )
Bentuk geometris dari pada nozel dapat disitimasikan sebagai berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Pengaruh Material dan bentuk nozel terhadap umur nozel
Material
Nozel
Nozel lubang bundar
(diameter) mm
Nozel lubang persegi
( panjang X lebar )
mm
Umur Nozel (jam)
Tungsten karbida (WC)
Sapphire
0,2 1,0
0,2 0,8
(0,075 X 0,5)
(0,15 X 2,5)
12 : 30
300
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
- Fluida pembawa yang bertekanan tinggi dimasukkan kedalam kamar pencampur.
Melalui penyaring yang halus partikel-partikel abrasive dimasukkan juga kedalam kamar
pencampur ini.
- Kamar pencampur ini digetarkan oleh penggetar dengan frekuensi getaran : 50 –
60 Hertz
- Mixing Ratio di dalam kamar ini dikontrol melalui pengatur amplitudo getaran
- Data – data umum yang terdapat pada mesin AJM :
- 330 m/ S………Kecepatan aliran fluida abrasive melalui nozel
- Pemakaian fluida pembawa : 0,008 m3 / min
- Tekanan pada nozel : 5 kgf / cm2
- Kecepatan aliran masa partikel abrasive :
a. pengerjaan halus : 2 4 gm per manit
b. proses pemotongan : 10 20 gm per manit
Pengatur aliran ( kecepatan ) masa partikel abrasive dapat diatur sebagai berikut :
i. Mengatur tekanan system ( fluida + abrasive) pada kamar pencampur dengan
pengatur tekanan
ii. Mengatur kecepatan aliran fluida pembawa
iii. Mengatur amplitudo getaran dari kamar pencampur.
2.1.5 Perbandingan dengan proses konvensional dan pembatasan – pembatasan
pemakaian AJM.
Proses konvensional yang serupa dengan AJM adalah :
- proses SAND – BLASTING
- proses SHOT – BLAST
Keduanya termasuk proses untuk finishing, misalnya terhadap benda kerja setelah mengalami
Heat Treatment ataupun setelah Casting ( penuangan).
Perbedaan proses – proses di atas adalah sebagai barikut :
1. Pada AJM partikel abrasive ukurannya lebih kecil bila dibandingkan dengan partikel
SAND – BLASTING
2. Parameter pada proses AJM dapat dikontrol secara lebih sempurna dari pada SAND /
SHOT BLASTING
Pembatasan pemakain AJM :
1. Kemampuan proses AJM terbatas karena rendahnya Rate of Material
Remoal
2. Kemungkinam melekatnya partikel – partikel abrasive pada permukaan
dari benda kerja
3. Effek “tapering” pada benda kerja yang terpotong karena pancarnya aliran
abrasive
4. Partikel –partikel abrasive yang telah terpakai tidak dapat dipergunakan
lagi, jadi harus ada system pengumpul debu-debu partikel abrasive tersebut.
2.2 Ultra Sonic Machining (USM)
2.2.1 Pendahuluan.
Definisi : Proses pengerjaan oleh partikel –partikel abrasive karena adanya efek tumbukan oleh
partikel – partikel ini terhadap permukaan benda kerja. Proses tumbukan ini terjadi karena
adanya penggetaran pahat relatif terhadap benda kerja, dan pahat berfungsi sebagai media
perantara media perantara untuk transfer enerji.
Nama Ultra sonic dikaitkan dengan suatu
kenyataan bahwa frekuensi getaran dari pahat
berkisar dari 16. 000 sampa 25.000 Hertz.
Batas bawah ditentukan oleh : tingkat
kebisingan.
Batas atas ditentukan oleh :
- cooling system pada transducer
- natural frequency (frekuensi pribadi ) dari
unit pemegang pahat.
Ultra sonic machining kadang –kadang disebut juga sebagai :
Ultra Sonic Grinding atau Impact Grinding.
Perbedaan pokok antara proses ultra sonic dengan proses Grinding atau convensional machining.
Perbedaab pada Proses Gerinda biasa USM
1. Gerakan
pahat
2. Mekanisme
pengerjaan material
3. Partikel
abrasive
Gerakan pahat adalah tangensial
relatif terhadap benda kerja
Karena adanya efek shearing
Batu gerindanya sendiri tersusun
dari partikel –partikel abrasive
Gerakanpahat tegak lurus benda
kerja
Karena adanya :
- efek tumbukan
- efek benturan
- efek kavitasi
- efek reaksi kimia
Partikel abrasive disupply dari
luar
2. 2. 2 Teori dasar dalam proses USM
- Proses secara mekanis yang terlihat didalam pengerjaan dengan ultra sonic
machining adalah :
1. Proses tumbukan oleh partikel – partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja,
karena pergetaran pahat (hammering process)
2. Proses pembeturan ( impact – proses ) oleh partikel – partikel bebas pada permukaan
benda kerja
3. Erosi yang terjadi karena adanya kavitasi
4. Proses kimia dari padì¥Á217 2121ø¿21212121212121212121212121`I21
- 22bjbjUU222222222222222222222222222222222222 22*Ö227|22227|
2222µ
E222222222222222222222222222222222222222222K22222222222222ÿÿ¤222222222222
222222ÿÿ¤222222222222222222ÿÿ¤2222222222222222222222222222222222l222222222
2Ê222222222222Ê2222Ê222222222222Ê222222222222Î222222222222Î222222222222Î22
22µ2222222222222222222222â222222222222RC 2222222222RC 2222222222RC
2222222222RC 22L 2222žD 22Ô2222â222222222222ó22þ 2222~M 2262222´W
2222222222´W 2222222222´W 2222222222´W 2222222222él 2222222222él
2222222222él 2222222222–
22222222˜2222222222˜2222222222˜2222222222˜2222222222˜2222222222˜2222222222ñ-
22 2222"22@222222˜22§22222222222222222222222222222222222222Î222222222222él
222222222222222222222222222222222222222222Qj 22˜2222él 2222222222él
2222222222él 2222222222˜2222222222ÑV2222222222Ê222222222222Ê222222222222
´W 22222222222222222222222222´W 222222-
22222222ÑV2222222222ÑV2222222222ÑV2222222222él 22©2222Ê2222º222222´W
2222222222Î222222222222´W 2222222222–
22222
2222
2222
2222
2222
2222
2ÑV2
22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222
2222222222222222222222222222222él 2222222222–
2222222222ÑV22Î2222ÑV2222222222Ÿ\22-
- 2222-ö222222„2222J222222Î2
22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222
2222222222222222222222222222222222222222222222222º2222222222´W 2222222222rM
22
232323à‘Ô¥/Á â2323p< 23RC
2323232323y23È;23236û23ˆ2323232323232323232323º23Ü2323Ã230232323ó232323232
3¾û23ü
1. 2323Q"2323232323AR232323Q"2323232323º2323232323ÑV2323232323â2
32323232323â232323232323Ê232323232323Ê232323232323Ê232323232323Ê232323
23232323Ù232323PROSES – PROSES NON KONVENSIONAL
2. Pendahuluan /Tinjauan singkat Mesin Perkakas
Revolusi Industri di abad ke 18 membawa titik tolak baru dalam kehidupan manusia.
Dengan diketemukannya mesin uap dan mesin penggerak lainnya yang mana
disusul oleh penemuan listrik adalah merupakan langkah baru dalam periode tersebut dimana
tenaga manusia , kuda dan sebagainya : diganti dengan tangan mesin (engine).
Orang pada waktu itu kemudian mulai berfikir tentang efisiensi , tentang pabrikasi, dan pada
elemen-elemen mesin yang dibutuhkan untuk membuat suku cadang (spare parts ) mesin-
mesin yang sudah ada pada waktu itu.
1. Teknologi pengerjjaanpun berubah seirama dengan penemuan – penemuan tersebut. Mereka
mulai mempergunakan mesin untuk proses pengerjaan dari bahan elemen-elemen mesin
yang mereka butuhkan, diantaranya : mesin bubut sederhana, mesin gurdi, mesin sekrap,
mesin perkakas lainnya seperti yang kita kenal saat ini.
Teknologi material masih sederhana dan untuk proses pengerjaanya cukup dengan mempergunakan
perkakas/ pat oleh amplifer sehingga mampu untuk menggetarkan transducer.
2. Transducer berfungsi untuk mengubah sinyal listrik dalam hal ini getaran listrik ultrasonic
menjadi getaran mekanis ultrasonic. Transducer dalam USM mempergunkan prinsip
magnetostriksi, dimana terjadi perubahan dimensi dari materialferro-magnetis karena
perubahan medan magnit yang bekerja pada material tersebut (perubahan flux magnit).
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Macam-macam transducer yang dipergunakan dalam proses USM :
1. Transducer Magnetostrictive.
Umumnya digunakan untuk daya yang besar misalnya pada proses pemotongan
2. Transducer Piezo Elektris
Merupakan sumber penggetar kristal quartz, dipergunakan pada pemakaian daya
rendah ; misalnya proses finishing.
2.2.4 Design dari Tool – Holder
Terdapat suatu proses penyampaian getaran yang berasal adari transducer kepada pahat melalui
pemegang pahat ( tool – holder ). Prinsip yang dipergunakan adalah ; prinsip resonansi diantara
transducer dengan pemegang pahat. Prinsip inilah yang mempengaruhi design dari pada tool
holder. Resonansi antara kedua bagian ini sedemikian rupa sehingga :
- Tool holder beresonansi pada frekuensi yang sama dengan frekuensi transducer.
- Terjadi osilasi elastis pada arah longitudinal pada tool – holder dengan
maksimum amplitudo pada ujung yang berisi pahat.
Bentuk Tool – Holder
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
2.2.5 Analisa MATEMATIS dari pada Tool – Holder dengan bentuk lurus biasa.
Tujuan : Untuk penentuan panjang dari pada tool – holder
Asumsi : Lapisan material-pahat kecil, bila dibandingkan dengan material tool – holder,
sehingga panjang total meliputi juga bagian dari pada pahat.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
DESIGN – PAHAT
Keuntungan dari pada proses USM jika dilihat dari segi design pahat adalah terletak pada
kesederhanaan pahatnya . Untuk suatu lubang dengan penempang yang tidak teratur maka bentuk
penampang pahat yang dipergunakan dalam proses USM ini sama dengan bentuk penampang lubang
tersebut. Beberapa factor yang perlu diperhatikan dalam design pahat untuk proses USM :
1. Material pahat
Material pahat yang keras dan getas, misalnya : Carbide dan baja perkakas yang dikeraskan
memberikan hasil yang kurang memuaskan sedangkan material yang lunak, misalnya : kuningan
dan alumunium juga memberikan hasil yang tidak baik. Pada yang pertama, karena proses
tumbukan pada frekuensi Ultrasonic oleh material yang rapuh, maka sudah terjadi serpihan –
serpihan halus pada permukan pahat. Sedangkan pada yang kedua, karena abrasive yang keras akan
mengikis permukaan pahat menyebabkan keausan proses keausan pahat.
Baja karbon mempunyai sifat – sifat yang terletak diantara kedua sifat ekstrim di atas sehingga
material ini yang paling sering dipergunakan.
2. Luasnya permukaan kerja pada pahat
Permukaan kerja yang kecil ( sempit ) menghasilakan metal removal yang lebih cepat di
bandingkan dengan permukaan kerja yang luas
3. Panjang pahat
Umumnya panjang pahat maksimum berkisar antara : 38 sampai 60 mm
MEKANISME PEMAKAIAN PAHAT ( TOOL FEEDING MECHANISM )
Umunya metode yang dipergunakan dalam mekanisme pemakanan
pahat ini adalah :
1. Pemakanan karena efek grafitasi ( grafity feed mechanism)
2. Pemakanan karena efek pegas ( spring-loaded feed mechanism)
Prinsip : Driving force untuk proses pemakanan ( dalam keadaan ideal )
= ( Berat transducer ) – ( Berat pembalans )
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Pada sistem yang mempergunakan “ efek – gravitasi” driving – force konstan sepanjang permakanan.
Pada system yang mempergunakan “efek pegas” driving – force tidak konstan sepanjang pemakanan
tetapi tergantung dari pada defleksi pegas.
Beberapa persyaratan untuk mekanisme pemakanan pahata :
1. Pergerkan pemakanan pahat yang perlahan, sehingga pahat bisa berfungsi dengan baik didalam
meyampaikan energi tumbukan kepada abrasive
2. Bila proses pengerjaan selesai pahat bisa bergerak kembali keposisi semula. Hal ini bisa dicapai
misalnya memperlengkapi system dengan limit – switch.
Mekanisme pemakanan pahat dengan mempergunakan system pneumatis maupun hidrolis ternyata
memberikan hasil yang tidak memuaskan
KARAKTERISTIK PROSES USM
Dalam hal ini karakteristik dari proses USM bisa ditinjau dari berbagai
segi diantaranya :
1. Rate of Metal Removal
2. Kecepatan keausan pahat
3. Surface finish dari benda kerja
4. Ketelitian dimensi yang dihasilkan
Parameter – parameter yang mempangaruhi karakteristik proses pengerjaan di atas diantaranya :
1. Slurry ; ( Fluida pembawa + partikel – partikel abrasive ) :
a. Partikel abrasive :
- kekerasan
- bentuk dan besarnya butir
- mass flow rate
b. Liquid :
- sifat – sifat kimia
- viskositas
- flow rate
Pengaruh dari data pada grain – size terhadap rate of metal removal. Grafik disebelah kanan
menunjukkan pengaruh prosentase abrasive didalam liquid terhadap Rate of Metal Removal. Grafik
disebelah kiri menunjukkan pengaruh vicositas terhadap Rate of Metal Removal.
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXX
2. Pahat
Faktor – factor yang termasuk dalam parameter ini diantaranya :
a. Material pahat
b. Amplitudo dari getaran ultrasonic
c. Frekuensi dari getaran ultrasonic
d. Tegangan yang timbul pada pahat
Hubungan dari factor-faktor di atas terhadap karakteristik proses –proses USM, dalam
hal ini yakni terhadap Rate of Metal Removal dapat dilihat pada grafik berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
3. Benda Kerja
Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam parameter ini :
- Material benda kerja
- Kekerasan terhadap tumbukan ( impact-hardneess )
- Kekuatan lelah permukaan ( surface fatique streght )
Data berikut menunjukkan hubungan antara macam material, ratio antara material
removal/tool wear, luas permukaan kerja dari pada pahat dan kecepatan proses
pemotongan permenit.
Material Ratio
Metal removalKeausan pahat
Luas permukaan kerja
pahat ( mm2 )
Kecepatan proses
pengerjaan
( mm/min)
1. Glas
2. Ceramic
3. Tungsten Carbide
4. Baja perkakas
5. Grafit
6. Ferit
7. Kwartz
8. Karbon- Boron
100/1
75/1
1,.5/1
1/1
100/1
100/1
50/1
2,5/1
2500
1935
774
709
1935
2258
1935
564
3,8
1,5
0,4
0,25
2
3,2
1,6
3,2
Data diatas diperoleh dengan mempergunakan mesin USM yang dayanya 700 Watt. Bentuk
pahat tirus lurus dengan diameter pada sisi transducer : 63,5 mm dan pada ujung yang laian :
50,08 mm
KEAUSAN PAHAT PADA PROSES USM
Umunya pola keausan yang terjadi pada proses USM dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
- Daerah A : Keausan yang terjadi pada permukaan pahat karena proses tumbukan
dengan benda kerja pada saat permukaan dari proses ini.
- Daerah B dan C : keausan yang terjadi baik pada pahat maupun pada benda kerja
akibat benturan sekunder oleh parikel abrasive yang berada pada celah antara pahat dengan benda
kerja.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
PROSES PEMOTONGAN YANG KHUSUS COCOK UNTUK USM
1. Pembuatan lubang baik dengan penampang yang bundar maupun dengan penampang yang tidak
teratur
2. Proses “coining” khususnya untuk material yang mudah dikerjakan dengan USM misalnya, gelas
3. Pembuatan ulir luar dengan abntuan suatu fixture-khusus dimana benda kerja bisa berputar
danbergerak translasi bersama.
KESIMPULAN DARI PADA PROSES NON-KONVENSIONAL YANG MEMPERGUNAKAN
CARA MEKANIS
ULTRASONIC MACHINING ABRASIVE JET MACHININGPrinsip dari proses
Parameter fisik Abrasive ukuran abrasive
Media pembawa Getaran : frekuensi amplitudo
Pahat : material
Material remove/ tool wear
Celah antara benda kerja dengan pahat
Parameter kritis :
Material benda kerja
Pergetaran pahat transferE. Kinetis dalam bentuk
E. tumbukanB4C;AL2o3 ;SiCUmumnya : 30 m
Cairan Air, minyak 15000 sampai 30000 Hz 30 sampai 100 m
Baja perkakas
WC = 1,5Gral = 100
30 –100 m
Frekuensi ; Amplitudo ; bentuk tool holder ; besar butir partikel ; dalamnya lubag; viskositas cairan
Metal dan paduan – super Non – metal
Aliran gas + abrasive dalam kecepatan tinggi.
AL2o3 ; SiC 20 m sampai 50 mMass flow rate : 3 sampai 20 g/m3 Abrasive yang telah dipakai tidak dapat dipergunakan lagiGas : udara ; CO2
Kecepatan 150 sampai 304 m/ sec. Tekanan 2 sampai 8 atm.
Nozel : diameter celah ; 80-460 m
Material : WC ; shapire. Umur : 12 – 800 jam
Stand off distance : (untuk material remove ) 0,7 – 13 mm
Mass flow rate dan kecepatan ; abrasive ; Mass flow rate dan kecepatan gas ; stand off distance ; besar butir partikel dan bentuknya.
Metal dan paduan ( super alloy ) Non Metal : glas;ceramic;mika
Pemakaian pada proses-proses
Pembatasan-pembatasan
Untuk pembuatan lubang dengan penampang yang tidak teratur
Rate of Metal Removalnya rendah. Keausan pahatDalamnya lubang yang dibuat ( transportasi dari slurry)
Drilling,cutting; deburing;polishing;cleaning
Rate of Metal Removal yang rendah Melekatnya partikel-partikel abrasive pada permukaan benda kerja efek tapering
III. Prose Non Konvensional yang masuk group proses kimia.
III.1 CHEMICA: MACHINING (CHM)
1. Pendahuluan
Berlainia dengan proses –proses non-konvensional yang perkembangannya baru mulai intensif
sejak berakhirnya perang Dunia II maka proses Chemical Machining pada prinsipnya telah
dipergunakan di dalam peradapan manusia sejak jaman dahulu. Misalnya orang-prang Mesir kuno
telah mempergunkan proses Chemical – machining ini pembuatan dekorasi dari logam.
Sebenarnya secara tidak langsung, teknik pengerjaan inipun telah dikenal orang –orang Indonesia
sejak jaman peradapan Hindu, misalnya teknik pembuatan keris oleh para Mpu pada jaman
tersebut. Hanya kalu dilihat dari periode sekarang ini maka teknik pengerjaan chemical –
machining pada jaman dulu lebih cenderung sebagai pekerjaan yang bersifat seni, karena
pengetahuan para Mpu maupun orang –orang Mesir kuno dibidang pengetahuan kimia sangat
terbatas.
Kemudian teknik pengerjaan ini dikembangkan orang untuk pemakaian percetakan dan barulah
pada periode perang Dunia II proses chemical – machining ini dikembangkan lebih intensip untuk
proses produksi masa ( mass – production). Pemakaian proses ini, misalnya dalam industri
pesawat terbang untuk mengurangi berat sayap dengan jalan melarutkan bagian-bagian yang tidak
penting dari pada sayap tersebut. Pada industri elektronika, proses ini dipergunakan untuk
pembuatan printed-circuit dari pada suatu rangkaian elektronik.
2. PRINSIP – PRINSIP DASAR PROSES CHM
Pada dasarnya proses CHM ini adalah suatu bentuk proses korosi yang terjadi pada suatu metal
akibat adanya suatu reaksi Kimia yang mengubah metal tersesebut secara kimiawi menjadi
senyawa geram yang mengandung unsure metal tersebut.
Proses pengerjaan pada metal itu, bias terjadi secara selektif maupun tidak selektif. Pada proses
selektif maka prosses pengerjaan material benda tersebut terjadi pada tempat-tempat tertentu,
sehingga tidak terjadi reaksi kimia pada tempat tersebut.
Pada proses tidak selektif ( non selective-removal-process ) maka proses pengerjaan material
benda kerja itu terjadi diseluruh permukaan benda kerja.
Zat pelarut kimia yang dipergunakan didalam proses CHM ini bisa berupa senyawa kimia yang
bersifat asam ataupun senyawa kimia yang bersifat basa.
Untuk memungkinkan proses pengerjaan pada material benda kerja maka larut kimia ini bisa :
1. Dismprotkan pada daerah pengerjaan dipermukaan benda kerja itu
2. Benda kerja dibenamkan pada zat pelarut kimia tersebut.
Rate of Metal Removal dalam proses CHM bisa diatur dengan : pengaturan Konsentrasi,
Komposisi dan Kondisi pengerjaan dari zat pelaraut kimia ( etchant solution ) tersebut.
Pada umumnya rate of metal removal adalah sekitar : 15 mm3 / min dan surface finish
antara : 1.1 – 2,5 m.
3. PRINSIP – PRINSIP DASAR PROSES CHM
Karakteritik dari pada proses CHM biasanya ditinjau dari Rate of Metal Removalnya dan ini
dipengaruhi oleh beberapa parameter diantanya yang terpenting adalah :
1. Material penahanan zat pelarut kimia ( etchant resistant material )
a. Type material tersebut
b. Tebal material pelindung tersebut
2. zat pelarut kimia ( etchant solution )
a. Komposisi
b. Konsentrasi
c. Kondisi kerja
4. KLASIFIKASI DAN SELEKSI DARI PADA ETCHANT RESISTANT MATERIALS
Didalam proses pengerjaan secara relatif, dibutuhkan suatu material pelindung pada bagian benda
kerja tersebut, sedemikian rupa sehingga tidak terjadi reaksi kimia antara bagian yang terlindung
itu dengan zatpelarut kima.
Material pelindung inilah yang disebut etchant resistant material atau lebih dikenal dengan istilah
maskant.
Berdasarkan cara pemakainnya, mak maskant ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Cut and Peel maskant
2. Photoresist maskant
3. Screen-print maskant
1. Cut and Peel maskant, karekteristiknya dapat diuraikan sebagai berikut :
a. Seluruh permukaan benda kerja dilapisi dengan maskant ini.
Caranya dengan menyemprotkan ataupun membenamkan benda kerja tersebut kedalam
maskant.
b. Tebalnya lapisan maskant pada permukaan benda kerja bervariasi antar : 20 – 200 m.
c. Lapiasan maskant pada daerah yang akan dikerjakan kemudian dipotong dan dikupas.
Untuk memudahkan dan untuk menjaga ketelitian ukuran maka dipergunakan mal yang
bentuk dan ukurannya telah disesuaikan dengan bagian pada permukaan benda kerja
tersebut yang akan mengalami reaksi kimia.
d. Sifat dan tebal lapisan maskant pada permukaaan benda kerja memungkinkan proses
pengerjaan dengan CHM bisa mencapai kedalam tetap 10 mm
e. Dengan mempergunakan maskant type ini, maka proses pengerjaan CHM secara
bertingkat dapat dilakukan.
Material daripada Cut and peel maskant ini :
- senyawa organic vinyl
- senyawa organic yang senyawa dasarnya adalah butyl
- neoprence
Cut and peel maskant ini banyak dipergunkan dalam industri pesawat tebang. Material benda
kerja : titanium dan baja paduan
Keuntungan –keuntungan diperoleh dengan mempergunkan maskant jenis ini, diantaranya
adalah :
a. Kemampuan untuk melakuakan proses pengerjan pada elemen-elemen mesin dengan
bentuk yang tidak teratur ( irrular –shape )
b. Cocok untuk elemen-elemen mesin yang membutuhkan kedalam proses pengarjaan
sampai 10 mm
c. Kemampuan untuk menghasilakan suatu bentuk permukaan yang bertingkat pada
permukaan benda kerja.
Pembatasan didalam pemakaian maskant type Cut and peel
a. Maskant ini tidak cocok untuk dipergunakan pada benda kerja yang tipis karena
kemungkinan terjadinay deformasi pada bagaian –bagian tertentu dari pada benda kerja
tersebut pada saat penariakan lapisan maskant dari permukaan benda kerja itu.
b. Ketelitaian ukuran benda kerja yang dihasilkan terbatas maksimum sekitar 130 m
2. Photo Resist Maskant
Maskant jenis ini sangat sensitive terhadap sinar ultraviolet. Benda kerja dilapisi photo-resist
maskant dengan cara : membenamkan ataupun menyemprotkan maskant tersebut pada
permukaan benda kerja dan kemudian dikeringkan. Karena photo resisy maskant mempunyai
ketahanan yang kurang terhadap reaksi kimia, maka proses CHM yang terjadi hanya mampu
menghasikan kedalam proses pengerjaan sekitar : 2 mm
Beberapa keuntungan dari photo resist maskant :
a. Memungkinkan proses CHM bisa dilakukan pada material yang sangat
tipis
b. Ketelitian benda kerja bisa tinggi, sekitar : 15 m
c. Kecepatan produksi dari pada proses CHM dengan mempergunakan
maskant ini bisa dipertinggi, dengan teknil fotografi.
Beberapa kekurangan dari pada photo resist maskant, diantaranay :
a. Karena terlalu tipisnya lapisan maskant ini pada permukaan benda kerja maka mengurangi
kedalaman yang bisa dicapai oleh proses CHM
b. Pelekatan yang tidak sempurna dari pada lapisan photo resist maskant pada permukaan
benda kerja, kecuali jika sebelumnya permukaan benda kerja yang akan dilapisi,
dibersihkan secara hati-hati
c. Sensitif terhadap sinar, kotoran dan debu, dan mudah rusak terhadap cara penggunaan
yang kurang berhati-hati
d. Proses pelapisan maskant ini jauh lebih kompleks dibandaingkan dengan maskant cut and
peel.
3. SCREEN – PRINT MASKANT
Sebelum maskant ini dipasangkan pada permukaan benda kerja terlebih dulu permukaan
tersebut diberi tirai dengan semacam sutera ( silk ). Dengan teknik photo grafi permukaan tirai
tersebut diberi zat pelapis sesuai dengan pola dari pada bagian –bagian yang akan mengalami
proses pengerjaan CHM. Kemudian barulah material benda kerja tersebut dicelupkan kedalam
maskant dan maskant ini tidak akan melekat pada bagian –bagian yang tealh dilapisi den
proses CHM hanya terjadi pada bagian –bagaian ini.
Jadi urutan pengerjaan dengan mempergunakan screen – print maskant adalah sebagai
berikut:
1. Benda kerja dibersihkan dari debu dan minyak
2. Pemasangan screen-print maskant seperti yang telah diuraikan di atas
3. Pengerjaan dari pola bagian-bagian yang akan mengalami proses pengerjaan CHM,
dan juga pengeringan maskant
Dalam hal ini karekteristik dari screen –print maskant terletak diantara photo resist maskant
dan cut and peel maskant.
Dengan mempergunakan screen-print maskant, maka kedalaman proses pengerjaaan bisa
mencapai : 2 mm dan ketelitian 100 m.
Skema dari pada proses CHM
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
5. PEMILIHAN MASKANT
Faktor-faktor yang menentukan di dalam pemilihan maskant diantaranya adalah :
(a). Daya tahan maskant terhadap zat pelarut kimia ( etchant)
(b). Maskant tersebut mudah dilepaskan pada akhir proses pengerjaan
(c). Bentu dan ukuran benda kerja yang akan diproses
(d) Pertimbangan ekonomi
6. PEMILIHAN ZAT PELARUT KIMIA (ETCHANT - SOLUTION)
Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan etchant –solution tersebut dengan memperhatikan
fungsi dari pada zat-zat pelarut kimia itu sendiri.
a. Jenis Material Benda kerja
b. Jenis Maskant yang dipergunakan
c. Besarnya rate of metal removal yang diingini
d. Kondisi pengerjaan ( terutama pangaruh temperatur )
e. Surface finish yang diingini
f. Pertimbangan ekonomi yang terlibat dalam proses pengerjaan in.
KARAKTERISTIK DARI PADA ZAT PELARUT KIMIA (ETCHANT – SOLUTION) DAN
PEMAKAIANNYA
ETCHANT KONSENTRASI TEMPERATUR
(C0)
KECEPATAN
PROSES
(m/min)
MATERIAL
BENDA KERJA
FeCL3
HNO3, HCL,H2O 1 : 1 :2
50
38 : 50
-
-
Alfonol
FeCL3
HCL, HNO3, H2O 10 :1 : 9
50
50
30
30-50
Paduan alumunium
FeCL3
HNO3, 10 : 15 / volume
50
50
30
30
Baja rol dingin
FeCL3
(NH4)2S2O8
CuCL2
50
50
54
50
30
15
Tembaga dan
paduannya
HF atau HF :
HNO3
Bermacam-macam - - Germanium ; glass
HCL, : HNO3 3 : 1 30 50 30 -50 Emas
HNO3 10 : 15 % 30 50 10 - 15 Baja perkakas yang
dikeraskan
FeCL3 - 54 - Inkonel ; inkonel x
7. KESIMPULAN DARI PADA PROSES CHM
Proses CHM ini bisa dipergunakan untuk pembuatan lubang atau celah, untuk blanking –
operation dan engraving ( pembuatan huruf atau bentuk-bentuk ukiran)
Keuntungan proses CHM
1. Set-up dan perkakas yang dipergunakan relatif murah
2. Tidak terjadi bekas –bekas geram pada bagian tepi dari pada benda kerkja yang dikerjakan
3. Pelat tipis dapat dikerjakan tanpa terjadi deformasi
4. Ketelitian pengerjan bertambah dengan semakin tipisnya benda kerja
5. Proses CHM tidak terganung kepada kekerasan benda kerja. Selama proses berlangsung
tidak terjadi perubahan sifat fisik material benda kerja
6. Proses CHM sangat fleksibel untuk segala bentuk benda kerja
Pembatasan-pembatasan dalam proses CHM
1. Membutuhkan keahlian operator yang relatif tinggi
2. Uap yang berasal dari zat pelarut kimia ( etchant) adalah sangat korosif sehingga peralatan –
peralatan yang dipergunakan dalam proses ini harus benar-benar terlindung
3. Dalamnya proses pengerjaan sanagt terbatas
4. Produktivitas relatif rendah
Produkstivitas optimum dipengaruhi oleh :
- ukuran benda kerja
- dalamnya proses pengerjaan
- perbandingan dari pada zat senyawa kimia yang dibutuhkan
III.2 ELEKTRON - CHEMICAL- PROCESSES
Seperti halnya pada proses-proses Non – Konvensional lainnya, maka perkembangan dari ada
elektro chemical didorong oleh beberapa factor, diantaranya yang terpenting ialah :
1) Adanya kebutuhan mengerjakan material-material yang keras dan ulet ( hardener and
tougher materials)
2) Kebutuhan untuk proses pemgerjaanbenda kerja dengan bentuk yang kompleks
( Complication-shape-workpiece) dimana proses-proses pengerjaan konvensional
sudah tidak mampu lagi untuk mengerjakannya
Secara prinsipil proses elektro-chemikal machining ini mengikuto hokum Faraday, yakni hokum
yang mengatur kelangsungan proses elektrolisa. Dalam hal ini benda kerja dihubungkan dengan
sumber arus yang bermuatan positip sedangkan pahat dihubungkan dengan yang bermuatan
negatif dan cairan elektrolit dialirkan diantara pahat dan benda kerja. Sehingga kemudian
terjadilah proses pengerjaan material benda kerja karena adanya reaksi elektrolit-kimia dan juga
reaksi kimia. Proses-proses pengerjaan Elektro – kimia ini dapat dibedakan menjadi dua bagian
yang utama yakni :
1) Electro – Chemical Machining ( ECM)
2) Electro – Chemical Grinding (EGD)
3.1. ELECTRO CHEMICAL MACHINING (ECM)
Proses Elektro Chemical Machining ( ECM ) mirip dengan proses Electro plating ( misalnya :
Chrome-plating-process), tetapi diantara kedua proses tersebut terdapat perbedaan-perbedaan
pokok sebagai berkut :
Pada electroplating, reaksi elektro kimia yang terjadi lebih dititik beratkan pada daerah sekitar
Katoda, sehingga ion-ion metal ( misalnya : Ni,Cr) akan melapisi Katoda.
Sedangkan pada ECM reaksi tersebut lebih dititik beratkan di Anoda ( benda kerja), sehingga
terjadi pelarutan anodis ( anodic –dissolution) pada daerah ini.
PRINSIP DASAR DARI PADA ECM
Persyaratan untuk memungkinkan berlangsungnya proses ECM, ialah :
1. Pahat bermuatan negatif dan benda kerja bermuatan positif
2. Celah antara pahat dengan benda kerja untuk memungkinkan aliran cairan
electrolit yang selanjutmtnya akan berfungsi sebagai suatu sel elektrolit
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Jenis cairan elektrolit yang dipergunakan : NaCl ; NaNO3 ; NaCLO
Besarnya gap antara pahat dengan benda kerja : 50 – 300 m.
3. Sel elektrolit yang terbentuk diantara pahat dengan benda kerja inilah yang membentuk
terjadinya reaksi electro-kimia dan reaksi kimia. Bila energi listrik yang dibutuhkan telah
cukup ( sekitar 6 ev) maka ion metal yang terdapat pada permukaan benda kerja akan tertarik
ke dalam sel-elektrolit. Ion metal yang bermuatan positif ini akan bereaksi dengan ion negatif
dari sel elektrolit dan membentuk senyawa metal hidroksida. Sehingga dangan demikian
terjadialh proses pengerjan material benda kerja secara pelarutan Anodis.
Sirkulasi cairan Elektrolit
Dengan adanya proses pelarutan Anodis dari pada material benda kerja maka terbentuklah senyawa
metal hidroksida yang bercampur dengan caira elektrolit membentuk semacam Lumpur. Cairan yang
berlumpur ini kemudian diendapkan dalam bak pengendap. Keluar dari bak pengendap ini, cairan
elektrolit tersebut kemudian dijernihkan dengan memperguanakan centrifuge dan akhirnya baru
dialirkan kedalam reservoir elektrolit. Dengan mempergunakan pompa, cairan elektrolit ini dialirkan ke
dalam celah antara benda kerja denga pahat.
PROSES ELEKTRO – KIMIA DARI PADA ECM
Ada dua macam reaksi yang terjadi didalam proses ECM yakni :
1. Reaksi Elektro –Kimia pada Anoda dan Katoda yang meliputi proses-proses sebagai berikut :
- Proses pelarutan pada Anoda
- Proses Reduksi – Oksidasi
- Preoses pembentukan gas
2. Reaksi kimia pada cairan elektrolit.
Reaksi Eletro –Kimia terjadi pada lapisan batas antara permukaan benda kerja dengan cairan
elektrolit dan perpindahan ion-ion terjadi secara :
- difusi- pergerakan ion karena adanya medan listrik
- proses konveksi karena aliran elektrolit
Secara umum reaksi –reaksi Elektro –Kimia pada elektroda adalah sebagai berikut :
1. Pada KATODA : ( pahat )
a. Proses pelapisan oleh ion-ion logam
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
M+ + e- ------- M
M : metal
b. Proses pembentukan gas hydrogen.
Larutan bersifat asam 2H+ + 2e- ------ H2
Larutan bersifat basa : 2H2 O + 2 e- ----- 2 ( H )- + H2
2. Pada ANODA : (benda kerja )
a. Proses pelaruatan dari ion metal di dalam cairan elektrolit : ( proses Anodic – dissolution)
b. Proses pembentukan gas Oksigen :
2H2O ----- O2 + 4 H + + 4 e- (larutan bersifat Asam)
4 ( OH )- ---- 2H2O + O2 + 4e- (larutan bersifat basa )
c. Proses pembentukan gas CL2 :
2CL- ---- CL2 + 2 e-
Case study : Material benda kerja adalah baja
Cairan elektrolit : Na CL + H2 O
Reaksi-reaksi yang terjadi :
Fe --- Fe++ + 2e- ( proses reduksi pada permukaan benda kerja )
NaCl Na+ + Cl-
2H2O + 2e- 2(OH)- + H2
Elekto
kimia
Fe++ + 2(OH)- Fe (OH)2
Proses kimia : Fe (OH)2 + udara Fe (OH)3
Disamping itu terbentuk juga senyawa-senyawa :
FeCl2 ; FeCl (OH) ; FeCl3
PENENTUAN RATE OF METAL REMOVAL
Rate of Metal Removal didalam proses ECM diatur oleh hokum Faraday yang terdiri dari dua hal
yaitu :
(a). Hukum Faraday Pertama :
Jumlah dari pada suatu unsure yang terlarut atau yang terendap pada suatu reaksi elektro kimia
adalah sebanding dengan jumlah muatan listrik yang melalui cairan elektrolit.
(b). Hukum Faraday kedua :
Untuk suatu jumlah muatan listrik yang sama, maka jumlah unsure yang terlarut ataupun yang
terendapkan adalah sebanding dengan berat ekivalennya.
Gambar 3.4.
Hubungan antara masa
ionxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
dengan muatan listrik
( Hukum Faraday pertama )
Q = I.t I : arus listrik E : berat ekivalen dari pada unsur
( Ampere ) yang terlarut atau terendam
t : waktu ( detik )
Z : Konstanta Elektro – kimia
Untuk : I = IA. t = 1 sel
Berarti W = Z
Untuk dua macam unsure yang berbeda, terdapat hubungan sebagai berikut :
: :
Penentuan konstanta Elektro Kimia : Z = . (1)
F = konstanta Faraday
= 96500 coulombs
= 26,8 A – h
Diketahui dari Hukum Faraday I :
W = Z I t = . . I . t (2)
W = (3)
Formula untuk rate of Metal Removal ( RMR )
Jika diukur berdasarkan tingginya lapisan permukaan benda kerja yang telah dikerjakan, maka :
RMR = ……………………………… (4) ( cm / sec),
Dimana : A = luas permukakan yang telah dikerjakan ( cm2 )
= rapat jenis benda kerja ( gm/cm3 )
Bila persamaan (3) disubtitusikan kedalam persamaan (4)
RMR = = = ( cm/sec) (5)
Dimana : Jc = rapat-arus :
EVALUASI DARI PADA RATE OF METAL
REMOVAL PADA METRIL PADUAN.
Metal Removal darp pada material paduan dapat ditentukan dengan menjumlahkan dari pada masing-
masing muatan listrik yang dibutuhkan intuk proses pengerjaan dari pada masing-masing unsure yang
terdapat di dalam volume material paduan tersebut.
Analisa Rate of Metal Removal dari suatu material paduan adalah sebagai berikut :
Macam - macam unsure logam yang terdapat didalam material paduan 1,2,3..n.
Berat Atom masing –masing unsure tersebut : M1 , M2, M3 ………………... Mn
Valensi dari pada masing-masing unsure yang terlarut : V1 ,V2, V3……….. Vn
Rapat jenis material paduan tersebut : gr / cm3
Prosentase masing-masing unsure : x1 ,x2,,x3 ……………………………………… xn
Volume material paduan : VA
Massa masing – masing unsure :
m1 = m3 =
Q = muatan listril
m2 =
Dari rumus (2) di atas diketahui : W = =
Q = ………………. (6)
Dengan mempergunakan rumus (6) dapat dihitung muatan listrik yang dibutuhkan untuk proses
pengerjaan masing – masing unsure yang terdapat di dalam material paduan tersebut ;
Muatan listrik “ total” yang dibutihkan untuk proses pengerjaan unsure-unsur material paduan
tersebut :
Contoh soal .
Diketahui : Material kerja : baja karbon. Massa asam Fe = 56 gm
Pada proses pelarutan Anodis valensi unsur Fe = 2. Konstanta
Faraday = 1609 A min.
Massa jenis baja karbon = 7,8 gm / cm3
Persoalan : Tentukan besarnya arus listrik yang dibutuhkan, bila material tersebut dikerjakan
dengan proses ECM dan Rate of Metal Removal : 2 cm3 / min
Penyelesaian :
PEMILIHAN ELEKTROLIT
Fungsi dari pada cairan elektrolit didalam proses ECM.
1. Sebagai media untuk memungkinkan terjadinya proses pengerjaan material
2. Sebagai fluida pendingin selama proses ECM berlangsung.
3. Untuk menghanyutkan bagian-bagian dari pada material benda kerja yang telah dikerjakan
Pemilihan cairan Elektrolit berdasarkan beberapa factor sebagai berikut :
(1) Bersifat sebagai konduktor listrik
(2) Tidak beracun dan tidak membahayakan operator
(3) Mempunyai sifat kimia yang stabil, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi Elektro
Kimia yang stabil selama proses ECM berlangsung.
Cairan yang terlalu bersifat basa atau asam sekali tidak dapat dipergunakan dalam proses ECM. Karena
beberapa partimbangan sebagai berikut :
(1) Mengurangi reaksi elektro kimia pada elektroda-elektroda
( Katoda-Anoda)
(2) Korosif terhadap peralatan dari pada mesin ECM.
(3) Berbahaya terhadap operator
Maka pH dari pada cairan elektrolit diusahakan netral dan berkisar antara 4 : 10
KESIMPULAN - KESIMPULAN ECM.
1. Proses ECM bisa dipergunakan untuk segala macam : Metal, paduan logam dan material bersifat
konduktor listrik. Komposisi dan struktur kimia, titik lelah. Kekerasan dan sifat-sifat fisik material
lainnya tidak mempengaruhi proses pengerjaan ECM.
2. Bentuk permukaan benda keja yang kompeks dapat dikerjakan dengan proses ECM sehingga proses
ini cocok untuk pembuatan cetakan
3. Rate of Material removal antara proses pengerjaan Konvensional dengan proses ECM dapat
dibandingkan sebagai berikut ;
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
4. Proses pengerjaan dengan ECM meliputi operasi-operasi, diantaranya :
- finishing -deburing -honing
- contouring/profiling - deep hole drilling
5. Proses pengerjan dengan ECM bebas dari segala bentuk tegangan maupun geram sehingga
memungkinkan tidak terjadinya short-circuit antara pahat dan benda kerja
6. Surface finish yang bisa dicapai dalam proses ECM berkisar anatara : 0,2 : 0,8 m
3.2 ELEKTRO_CHEMICAL GRINDING
3.2.1 PENDAHULUAN
Ada beberapa persamaan antara proses grinding yang biasa ( conventional – grinding – process) dengan
elektro - chemical-grinding, terutama kalau dilihat dari feeding ( pemakanan) yang terjadi pada kedua
proses tersebut, dimana feedingnya dikerjakan oleh benda kerjanya. Sedangkan perbedaan pokok kedua
proses tersebut adalah bahwa pada proses gerinda konvensional pengerjaan benda kerja karena semata
– mata proses abrasi yang dilakukan oleh grinding-wheel sedangkan pada ECG prosese pengerjaan
material ( metal-removal) sebanyak 95 % karena proses pelarutan anodis oleh sel elektrolit.
Baik pada proses ECM maupun proses ECG, keduanya mempergunkan cairan elektrolit di dalam
proses pengerjaan materialnya. Perbedaan utama diantara kedua proses tersebut hanyalah gerakan
feedingnya. Pada ECM, feeding dilakukan oleh pahat sedang pada ECG feeding dikerjakan oleh benda
kerjanya.
PRINSIP DASAR DARI PADA ECG
Pengerjaan material ( metal-removal) dalam Electro Chemichal Grinding meliputi beberapa proses :
(1) 95 % karena proses peralatan anodis dan sianya adalah karena
(2) Proses Abrasi
(3) Pelepasan lapisan-lapisan yang telah teroksidasi
Didalam proses ECG, batu gerindanya berfungsi sebagai katoda dan benda kerja sebagai anoda dari sel
elektrolit yang terbentuk oleh cairan elektrolit yang berda diantara kedua benda tersebut di atas.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Besarnya celah yang efektif anatara batu gerinada dengan benda kerja : 25 m. Batu gerinda terdiri
dari partikelabrasive tersebut direkat dengan mempergunkan material konduktif. Tegangan pada power
– supply : 4 : 9 Volt.
Fungsi dari pada abrasive pada grinding-wheel, diantaranya :
1. Merupakan solator anatara benda kerja dengan pahat sehingga tidak terjadi hubung singkat ( short –
circuit) diantara kedua bedadi atas.
2. Untuk membuang lapisan-lapisan penghalang (passive layer ) yang berada diantara pahat dengan
benda kerja
3. Untuk proses pengerjaan material benda kerja.
Dengan mempergunakan proses ECG, surface finish yang bisa dicapai sekitar 0,4 : 0,5 m dan
ketelitian benda kerja yang bisa dihasilkan sekitar : 15 m. Proses elektro kimia yang terjadi pada ECG
adalah sama dengan yang tejadi pada ECM, demikian juga halnya dengan karakteristik – karakteristik
lainnya adalah sama pula dengan ECM.
HAL - HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN PADA ECG
1. Untuk menjaga ketelitian dimensi benda kerja maka besarnya arus listrik yang mengalir selama
proses pengerjaan berlangsung tetap dijaga konstant
2. Eksentrisitas dari pada grinding wheel terhadap sumbu perputarannya harus dibuat seminimum
mungkin. Karena eksentrisitas sebesar 20 m akan menyebabkan pertambahan lebar celah antara
benda kerja dengan grinding wheel sebesar 10 : 30 m
3. Luas permukaan kerja antara grinding wheel dengan benda kerja diusahakan seluas mungkin,
karena ini berarti akan memeperbesar arus listrik yang mengalir, berarti memepertinggi rate of
metal removal.
IV. ELEKTRO – DISCHARGE – MACHINING (EDM)
( SPARK – EROTION – MACHINING
4.1 PENDAHULUAN
Proses EDM adalah proses pengerjaan material yang dikerjakan oleh sejumlah loncatan bunga api
lisrik yang terjadi pada celah antara katoda ( pahat ) dengan benda kerja ( anoda ). Loncatan
bunga – bunga api listrik tersebut terjadi secara tidak kontinyu tetapi secara periodic terhadap
waktu.
Kondisi inilah yang merupakan perbedaan secara prinsip antara proses WDM dengan Electrical
Arc Machining, dimana pada proses Elektrical Arc Machining terjadi busur api listrik kontinyu.
Perbedaan lainnya adalah pada proses EDM locatan bunga api listrik tersebut terjadi diantara
pahat dan benda kerja yang terendam dalam fluida dielektrikum pada tegangan listrik lebih besar
dari 20 Volt sedang pada Electrical Arc Machining beda tegangan lebih kecil dari 20 Volt.
Proses EDM memiliki beberapa kemampuan didalam proses pengerjaan material diantaranya
yang terpenting ialah :
(1) Kemampuan untuk mengerjakan material metal atau paduan yang sangat keras dan tidak
mudah dikerjakan denganproses pengerjaan konvensional biasa. Sehingga dengan demikian
proses EDM ini memegang peranan penting didalam pembuatan suatu cetakan ( dies) dan
perkakas ( pahat) yang dibuat dari baja yang dikeraskan : Tungsten-Carbide,Stellite dan
material-material eksoktik ( misalnya ; Hastalloy, Nitralloy, waspalloy, Nimonic, Undimet,
dan lain-lain ) khusus untuk industri ruang angkasa.
(2) Kemampuan untuk mengerjakan bentuk-bentuk permukaan benda kerja yang kmpleks
( complicated – shape-work-piece).
Proses pengerjaan dengan EDM dapat dikelompokkan secara garis besar kedalam bentuk –
bentuk proses-sebagai berikut :
(1) Sinking - proses
(2) Cutting – proses
(3) Grinding – proses
Drilling
Die – sinking
SINKING by EDM
CUTTINGby EDM
GRINDING by EDM
Proses EDM
Slincing dengan pahat yang berupa keeping
yang berputar
Slincing dengan pahat yang berupa pita
metal
Cutting dengan pahat yang berupa kawat
External – grinding
Internal – grinding
Gerida – permukaa atau gerinda bentuk
interval involute
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
4.2 PRINSIP-PRINSIP DASAR PADA EDM
Secara keseluruhan proses pengerjaan material dengan EDM adalah suatu proses yang cukup
kompleks. Pahat dan bevda kerja berada didalam cairan dielektrik yang ada dasarnya bersifat
sebaaagai media – isolator. Untuk memungkinkan terjadinya loncatan bunga api listrik malka
beda tegangan listrik diantara kedua benda tersebut diatas ( umunya pahat bermuatan negatif dan
benda kerja bermuatan positif) harus melampui “ break –down-voltage” celah dielektrik tersebut
“ Break –down- voltage” ini tergantung pada :
(1) Jarak pada dua posisi yang terdeat antara pahat dengan benda kerja
(2) Sifat isolator daripada cairan dielektrikum
(3) Tingkat polusi yang terjadi pada celah – dielektrikum tersebut
Skema mesin EDM
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Proses terjadinya loncatan bunga api listrik diantara katoda dan anoda.
(1) Pengaruh muatan medan listrik yang ada diantara pahat dengan benda kerja menyebabkan
terjadinya pergerakan dari pada ion positif dan electron, masing-masing menuju kutub-kutub
yang berlawanan. Akhirnya terbentuklah suatu saluran – ion yang bersifat kondusif
(2) Pada kondisi tersebut, maka arus listrik bisa mengalir melalui saluran – ion tersebut dan terjadilah
loncatan bunga api listrik.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Proses terbentuknya saluran –ion tersebut dapat diuraikan sebagai berikut ;
(1) Dengan adanya medan listrik antara pahat dengan benda kerja electron – electron bebas yang
terdapat pada permukaan bebas yang terdapat pada permukaan pahat akan tertarik menurut Anoda
( benda kerja). Didalam pergerkannya menuju Anoda, maka electron- electron yang berenergi
kinetis ini akan bertubrukan dengan molekul-molekul dieltrik tersebut
(2) Didalam proses tubrukan antara electron-bebas dengan molekul dielektrik tersebut, terjadi dua
macam keadaan :
(a) tubrukan biasa, dimana electron tersebut berkurang energi kinetisnya
(b) bila Energi Kinetis electron-bebas tersebut demikian tingginya sehingga terjadi tubrukan
yang menghasilkan electron baru yang berasal dari molekul dielektrik tersebut. Maka
molekul dielektrik yang telah kehilangan elektronnya itu, akan menjadi ion bermuatan
positip dan akan tertarik kearah Katoda.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Mekanisme pengerjaan material benda kerja ( metal-removal) didalam proses elektro Dicharge
Machining dapat diuraikan sebagai berikut :
Setiap loncatan bunga – api listrik yang terjadi, menyebabkan suatu pemusatan aliran electron yang
bergerak dengan kecepatan yang tinggi dan menumbuk permukaan benda kerja.
Bagian dari permukaan benda kerja ini akan mengalami kenaikan temperatur sekitar : 8000oC – 12000o
C dan akan menyebabkan pelelehan local pada bagian tersebut. Kondisi seperti ini terjadi juga pad
permukan pahat. Pada sat yang bersamaan terjadi juga penguapan ( vaporization) baik pada permukaan
benda kerja, pahat maupun dielektrik. Kenaikan temperatur menyebabkan membesarnya volume
maupun tekanan gelembung uap tersebut.
Setelah terjadinya loncatan bunga api listrik maka aliran listrik terhenti, menyebabkan penurunan
temperatur secara mendadak, mengakibatkan gelembung uap tersebut mengkerut dan menyebabkan
bagian material yang leleh tersebut akan terpancar keluar dari permukaan meninggalkan bekas-bekas
berupa kawah-kawah halus pada permukaan material. Bagian-bagian yang terpencar ini secepatnya
membeku kembali berbentuk parikel-partikel halus yang terbawa pergi oleh aliran cairan dielektrik.
Proses erosi yang terjadi pada permukaan –permukaan electrode (pahat dan benda kerja) adalah
asimetris. Proses erosi yang terjadi pada pahat menyebabkan keausan pahat sedangkan proses
pengerjaan material (metal – removal) adalah proses erosi pada permukaan benda kerja. Proses erosi
yang asimetris pada permukaan elektroda-elektroda tersebut tergantung kepda : polaritas, konduktivitas
panas dari pada material elektroda, titik lelah, interval waktu dan intensitas dari locatan bunga api
listrik yang terjadi. Dengan mengatur parameter-parameter trsebut diatas memungkinkan untuk
memperoleh proses erosi sebanyak 99,5 % terjadi pada permukaan benda kerja sedang 0,5 % terjdi
pada pahat.
Proses erosi asimetris tersebut disebabkan karena : kecepatan tumbukan oleh ion-ion positif terhadap
katoda adalah lebih rendah dari pada kecepatan tumbukan oleh electron-elektron terhadap Anoda. Total
enersi tumbukan oleh seluruh electron adalah lebih besar dibandingkan dengan energi tumbukan oleh
ion-ion.
4.3 RANGKAIAN LISTRIK DASAR DARI EDM DAN PRINSIP KERJANYA
Untuk menyediakan energi listrik secara periodick pada celah diantara pahat dengan benda kerja,
maka semuanya ini diatur dengan mempergunakan suatu rangkaian elektronik. Terdapat beberapa
macam rangkaian listrik untuk keperluan tersebut, tetapi pada dasarnya, kesemuanya
memepergunakan satu ka[asitor yang berfungsi untuk menyimpan energi listrik yang nantinya
dilepakan untuk proses pengerjaan material benda kerja.
Jenis rangkaian elektronik ini serta keuntungan / kerugiannya dapat dilihat pada table berikut ini
Tabel 4.1 Rangkaian generator EDM
Jenis rangkaian Elektronik
EDM
Keuntungan-keuntungannya Kekurangannya
1. Basic - sederhana
- murah
- terbatas
untuk frekuensi loncatan
bunga api listrik yang
rendah
- Surface
finish kasar pada RMR
yang tinggi
2. Tahanan – kapasitor (RC) - sederhana,kompak
- bisa diandalkan ( reliable)
- Frekwensi tnggi
- Masih murah
- untuk surface finish yang
baik maka RMR harus
rendah
3. Rotary-impulse generator
(RIG)
- mampu untuk RMR yang
tinggi
- surface finish kasar
4. Controlled pulse vacuum
tube
- pengaturan
frekuensi tinggi mencegah
short circuit
- RMR yang
baik
- Keausan
pahat yang rendah
- karakteristi
k anatara lampu tabung
berlawanan dengan celah
anoda-katoda: celah : arus
listriktinggi tegangan
listrik rendah.
Lampu tabung : arus
listrik rendah, tegengan
tinggi
- Membutuh
kan komponen listrik yang
lain untuk mengkompisir
kelemahan diatas
5. Controlled pulse transitor - keuntungan sama seperti
pada no.(4) dan efisiensi
yang lebih tinggi
Rangkaian elektronik EDM jinis tahana –kapasitor atau Resistace-Capacitance ini, biasanya
disebut juga dengan nama : relazation – type atau kadang-kadang rangkaian Rusia. Dari jenis-
jenis rangkaian elektronik diatas maka yang umum dipergunakan ialah :
(a) Jenis relaxation
(b) Rotary impulse generator
(c) Contolled pulse – circuit
Skema rangkaian-rangkaian Elektronik pada EDM
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxKeteran
gan singkat masing-masing rangkaian elektronik tersebut diatas adalah sebagai berikut :
1. Rangkaian BASIC :
Apabila saklar ( switch) S, berada pada posisi 1 maka arus listrik mengalir mengisi kapasitas
C. Apabila tegangan listrik dikapasitor C telah melampaui break down voltage dari celah
dielektrikum, maka saklar S berpindah ke posisi 2. Akibatnya terjadialah pelepasanenergi
listrik dalam bentuk loncatan bunga api listrik pada celah dielektrikum tersebut.
2. Rangkaian Relaxation
Untuk mengatasi persoalan gerakan mekanis dari sector yang terdapat pada rangkaian BASIC,
maka saklar tersebut diganti dengan tahanan R pada rangkaian R-C tersebut. Didalam
operasi-normal ( tidak terjadi short-circuit), maka harga tahanan R mempengaruhi cepat –
lambatnya pengisian kapasitor. Apabila break - down – voltage telah dilampui, maka
terjadialah pelepasan energi – listrik pada celah dielektrikum tersebut. Kemudian proses
pengisian kapasitas C terulang kembali.
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
3. Rotary Impulse Generator
Didalam rangkaian elektronik ini, energi-listrik disuply oleh sebuah “ rotary –motor
generator” yang menghasilkan impulse – impulse energi-listrik yang polaritasnya berubah-
ubah. Dengan memepergunakan sebuah dioda D, maka terjadi pengisian ( charging) kapasitor
C pada setengah siklus ( CYCLE) yang pertama. Pada setengah cycle berikutnya tidak terjadi
pengisian kapasitor, tetapi tengah-listrik dari generator bersama-sama dengan tegangan listrik
yang ada sebelumnya pada kapasitor dipergunakan untuk menimbulkan loncatan bunga api
listrik pada celah dielektrikum.
Note :
Pada ketiga jenis rangkaian – elektronik diatas tidak terdapat suatu alat yang dapat membatasi
( atau memutuskan- cut off) arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut bila terjadi
short – circuit ( hubung-singkat) anatar pahat dengan benda kerja. Maka pada rangkaian –
rangkaian selanjutnya dipergunakan vacuum – tube dan pulse- generator ( oscillator sebagai
pembatas arus jika terjadi hubungan singkat)
4. Controlled – pulse dengan vacuum – tube ( atau transistor). Rangkaian ini terdiri dari
bermacam-macam konfigurasi, diantaranya :
- Oscillator controlled pulse Vacuum – tube
- Vacuum tube transfomator
- Oscillator controlled vacuum – tube dengan 2 buah power supply
- Controlled – pulse transitor
Pada prinsipnya dalam rangkain –rangkaian tersebut, terdapat suatu pembangkit sinyal-pulse (
pulse-generator) pada umnya berupa suatu oscillator.
Sinyal yang berasal dari oscillator ini dihubungkan dengan kisi ( grid) dari vacuum – tube
tersebut.
Diadalam keadaaan normal ( tidak ada hubungan singkat), tahanan listrik vacuum-tube
tersebut rendah sehingga arus listrik rendah mudah mengalir dan mengisi kapasitor secara
normal. Tetapi jika terjadi hubungsingkat anatara pahat dengan benda kerja, maka oscillator
akan berfungsi sedemikian rupa sehingga vacuum – tube mempunyai tahanan yang cukup
besar ( sekitar 1000 ohm) menyebabkan arus listrik yang mengalir dalam rangkaian menjadi
renah sehingga pahat maupun benda kerja tidak rusak.
4.4 ANALISA BEBERAPA RANGKAIAN ELEKTRONIK YANG DIPERGUNAKAN PADA
MESIN EDM
Analisa pada rangkaian “ Relaxation”
Skema rangkaian “ Relaxation”
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Secara skematis rangkaian : relaxation” ini terdiri dari :
(a). Sirkuit pengisian ( charging-circuit)
(b). Sirkuit pelepasan ( discharging-circuit)
(c). Bagian pelonvatan bunga api - listrik.
Dalam hal ini notasi-notasi yang dipergunakan :
Vo : tegangan power-suply untuk mengisi kondensator C ( volt)
Vc : tegangan pada kapasitas C ( volt)
Rc : tahanan pengisian ( ohm)
C : kapasitasdari kapasitor (Farad)
Besarnya arus listrik Ic yang mengalir pada sirkuit- pengisian :
Jikalau ditinjau dari prosses pengisian muaatan listrik pada kapasitor :
Dari persamaan (1) dan (2), didapat hubungan :
………………………………………(3)
Bila persamaan (3) diintegrasikan, akan diperoleh persamaan sebagai berikut :
…………………………………………………………..(4)
dimana : Km = suatu konstanta.
Masukkan syarat batas, untuk menentukan Km,
Pada t = 0 Vc = 0 Didapat Km = ln Vo
Bila konstanta ini dimasukkan kedalam persamaan (4), didapat :
Suku (Rc . C) dinamai : time – constant dari sirkuit pengisi. Dalam hal ini time constant tersebut
adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengisi kondensator mencapai harga sebesar 0,638
tegangan pengisian ( Vo ).
Besarnya arus listrik pengisi Ic , dapat ditentukan sebagai berikut :
, jika persamaan (5) dimasukkan kedalam persamaan disamping ini, maka diperoleh :
Kondisi untuk maksimum yang diberikan kedalam sirkuit pelepasan :
Pengisian energi – listrik kedalam kapasitor C, dapat dinyatakan sebagi berikut :
dEn = Ic . Vc dt, masukkan persamaan (5) dan (7)kedalam persamaan ini maka diperoleh
hubungan sebagi berikut :
Untuk memperoleh energi-total yang disimpan didalam kapasitor, maka persamaan (8)
diintegrasikan :
dimana,
= RcC dan
K = suatu konstanta
Untuk menentukan konstanta K, masukkan syarat batas kedalam persamaan (9) sebagai berikut :
Pada t = 0 En = 0
didapat :
Persamaan (10) bisa dianggap sebagi persamaan dari energi yang diberikan kepada rangkaian
pelepas ( dischsrging circuit).
Untuk sela waktu t = tc maka daya-listrik rata-rata yang diberikan kepada rangkaian pelepas ini
dapat dinyatakan sebagai berikut :
Untuk mengetahui daya maksimum, maka persamaan (11) didiferensiasikan terhadap ( ),
sebagai berikut :
. Akhirnya didapat suatu hubungan bahwa :
= 1,26
Bila harga = 1,26 dimasukkan kedalam persamaan (5), akan didapat :
Arti dari pada harga-harga tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Kesimpulan :
Untuk pelepasan daya listrik maksimum maka tegangan listrik pada kapasitas harus sekitar tiga
perempat kali tegangan dari power-supply
Analisa pada bagian sirkuit pelepasan dapat dilakukan dengan bantuan gambar skema rangkaian
berikut ini :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Dalam hal ini RLS adalah tahanan total dari bagian peloncatan bunga api listrik ( discharging
portion) yang terdiri dari tahanan elektroda kabel ddisingkat RL dan tahanan dari saluran ion (RS)
Jadi RLS = RL + RS
Id = arus pelepasan energi-listrik yang dapat diturunkan sebagi berikut :
Besarnya Id dapat pula diketahui dari hubungan tegangan kapaasitas Vc dengan tahanan RLS
sebagai berikut :
akhirnya dengan memperhatikan persamaan (14) didapat hubungan –hubungan sebagi berikut :
jika persamaan ini dintegrasikan maka akan diperoleh persamaan
sebagai berikut :
dimana K1 adalah suatu konstanta.
Untuk menentukan harga K1, masukkan syarat batas sebagai berikut :
t = 0
Vc = Vco, diperoleh K1 = Ln Vco, apabila harga K1 dimasukkan kedalam persamaan (17) akan
diperoleh :
Jika persamaan (18) dimasukkan kedalam persamaan (15), akan diperoleh :
Arti fisik dari persamaan (18) dan (19), dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Besarnya enerji yang didisipasikan pada tahanan RLS dapat ditentukan sebagai berikut :
Modifikasi rangkaian Relaxation dalam bentuk rangkaian R-L-C.
Bentuk rangkaian RLC dapat dilihat sebagai berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Dengan penembahan elemen – induktif dibagian discharging-circuit menyebabkan terjadinya
frekuensi pelapasan energi-listrik ( frekuensi-peloncatan-bunga-api-listrik).
Analisa terhadap rangkaian R-L-C menghasilkan suatu hubungan sebagai berikut :
Kesetimbangan energi bagian sirkuit pelepsan :
max sehingga
dimana : Id max adalah pelepsan listrik maksimum sirkuit pelepasan
L adalh induktansi dari inductor tersebut.
Bila er adalah tegangan induktif yang timbul pada inductor, maka :
atau, Vc + er = Id Rls
Dalam hal ini dimasukkan kedalam pers (22), akan diperoleh
atau :
Terdapat beberapa keadaan yang dapat dikaji dari persaman (23) yang mana kesemuanya ini
tergantung pada harga-harga : L, C dan RLS
(a). Jika L << (RLS dan C) maka diperoleh harga Vc seperti pada persamaan (1)
(b). Jika harga RLS 0, akan didapat hubungan sebagai berikut :
: merupakan getaran (isolasi)
bebas dengan frekuensi osilasi :
dimana : fd adalah frekuensi pelepasan energi listrik.
(c). Dalam keadaan yang sebenernya maka kondisssi yang terjadi berada antara (a) dan (b), yakni
merupakan bentuk osilasi yang terendam.
Pentuan Rate of Metal Renovak pada rangkaian R-C
Dari persamaan (5) diperoleh hubungan sebagai berikut :
atau,
Sehingga dengan demikian frekuensi pengisian muatan listrik pada kapasitor :
Untuk setiap loncatan bungan api listrik maka besarnya enerji yang dilepaskan adalah
Total enerji per sec =
Jadi Rate of Metal Removal pada mesin EDM dengan mempergunakan rangkain R-C ini adalah :
dimana :
Persamaan (28), memperlihatkan bahwa RMR berbanding terbalik dengan Rc. Apabila Rc
diperkecil akan menaikkan harga RMR, tetapi harga Rc tidak boleh lebih kecil dari pada harga Rc
kritis.
Harga Rc kritis adalah suatu limit bawah dari tahanan Rc sedemikian rupa sehingga apabila Rc <
RcKritis, akan mengakibatkan terjadinya busur listrik ( electrical arcing ) yang akan merusak
pahat dan benda kerja.
EVALUASI DARI RATE OF METAL REMOVAL
Proses pengerjaan material ( metal-removal) pada benda kerja adalah karena terjadinya
pembentukan kawah-kawah (craters) yang halus pada permukaan benda kerja itu. Apabila
parameter –parameter lainnya dijaga konstant, maka besarnya kawah yang terjadi tergantung pada
enerji yang dilepaskan didalam proses pelepasan bunga api listrik itu.
Untuk analisa perhatikan gambar berikut ini :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Dalam hal ini :
Wp = pulsa enerji (Joule)
Wp =
K1 . K2 = Konstanta yang tergantung pada macam-macam elektroda dan cairan dielektrik
Hc = tinggi kawah (mm) Dc = diameter kawah (mm)
Volume dari kawah yang terjadi adalah :
, dalam hal ini :
Dengan memasukkan harga-harga : hc dan Dc , kedalam persaman untuk Vc, maka diperoleh
hubungan :
Misalnya suatu proses EDM. Elektroda-pahat : tembaga maka K1 = 4
Cairan dielektrik : Kerosin maka K2 = 0,45
Secara teoritis, besarnya kawah yang terjadi dapat ditentukan dengan mempergunakan
rumus (31) :
Jadi
Apabila frekuensi loncatan bunga api listrik fc per sec maka Rate of Metal Removal per second :
Dengan mensubtitusikan persamaan (26) kedalam persamaan (33) maka dapat hubungan sebagai
berikut :
Persamaan RMR ( persamaan 34) adalah RMR untuk rangkaian R-C
Untuk rangkaian-rangkaian lainnya maka bentuk umum persamaan RMR adalah :
Dimana frekuensi pengisian kapasitor :
Pengaruh dari masing-masing komponen elektronik tarhadap RMR, dapat dilihat pada grafik-
grafik berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Pengaruh kapasitor terhadap RMR untuk suatu harga Rc yang konstant.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Parametre-parameter pada persamaan (35)
K’, m adalah harga-harga yang bergantung dari jenis rangkaina sedang harga n adalah :
0 < n < 1
EVALUASI DARI KETELITIAN PROSES PENGERJAAN DENGAN EDM EFFEK
TAPERING
Untuk evaluasi dari efek tapering ini maka prosesnya bisa ditinjau sebaagia berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Rumus empiris dari efek tapering yang terjadi pada proses pembuatan lubang :
dimana : d = diameter pahat
D = diameter maksimum daripada tapering yang terjadi
= deviasi dari jari-jari lubang pada jarak h’ dari jung pahat
max = deviasi maksimum yang terjadi
K3 = konstanta
H = tebalnya benda kerja
Tapering yang terjadi pada lubang :
Atau :
Persamaan (37) menunjukkan Tp yang terjadi pada posisi : h’ = H
Sehingga rumus-rumus untuk tapering :
Tp = Ko d2
Dimana :
OVER-CUT
Over –cut adalah suatu deviasi yang menunjukkan bahwa besarnya ( diameter) lubang yang
dikerjakan dengan proses EDM ini, lebih besar dari pada ukran elektrodanya. Hal in terjadi
karena selama proses berlangsung terjadi dari loncatan-loncatan bunga api listrik dalam arah
radial dari pahat.
Besarnya over – cut ini adalah tergantung kepada panjang loncatan bunga api listrik yang terjadi.
Pengaruh besarnya arus listrik dan frekuensi pelepasan bunga api listrik terhadap over-cut dapat
dilihat secara skematis pada gambar berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Perbedaan diantara efek tapering dan over-cut dapat dilihat pada gambar berikut ini ;
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Rumus empiris tentang over-cut yang diperoleh dari percobaan Lazerenko adalh :
Over-cut =
Dimana AL, BL adalah konstanta yang dapat dilihat pada tabel berikut :
Material
B. Kerja-pahat
AL BL
Vc Vc
100 V 150 V 100 V 150 V
C – 30, Cu
T – 15 – K- 60 , Cu
Cu, cu
0,035
0,030
0,032
0,0426
0,044
0,045
0,015
0,015
0,045
0,025
0,020
0,210
Ketelitian pengerjaan juga dipergunakan oleh ketelitian didalam pembuatan dan pemasangan
pahat pada tool-holder
SURFACE-FINISH
Surface finish didalam proses EDM terutama tergantung kepada energi-listrik yang terkandung
pada setiap loncatan bunga api listrik.
Pengaruh besarnya arus dan frekuensi terhadap surface-finish dapat dilihat pada gambar berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Terlihat bahwa :
Untuk besar arus listrik yang konstant, maka mempertnggi frekuensi pelepasan bunga api listrik
akan menghasilkan surface finish yang lebih baik.
Hubungan antara surface-finish dan besar arus listrik yang mengalir pada suatu frekuensi
pelepasan bunga apai tertentu dapat dilihat pada grafik berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Terlihat bahwa untuk suatu surface –finish yang tertentu bisa diperoleh dengan :
(a). Frekuensi tertentu dan arus yang dirubah
(b). Arus tertentu dan frekuensi yang dirubah
Didalam praktek maka surface finish tersebut dinilai menurut standard pabrik yang memproduksi
mesin EDM tersebut.
Misalnya untuk mesin EDM buatan CHARMILLES, maka hubungan kekasaran permukan
tersebut, dapat dinyatakan sebagai berikut :
Tabel 4.3. Bilangan Charmilles dan Ra
No. CHARMILLES
(CH)
Ra
(m)
CH Ra
(m)
CH Ra
(m)
20
21
22
23
24
25
1
1,12
1,26
1,4
1,6
1,8
26
27
28
29
30
31
32
2
2,2
2,5
2,8
3,2
3,5
4
33
34
35
36
37
38
39
40
4,5
5
5,6
6,3
7
8
9
10
KARAKTERISTIK DARI PERMUKAAN BENDA - KERJA YANG DIKERJAKAN DENGAN
EDM
Pada dasrnya proses pengerjaan pada EDM adalah karena terjadinya panas pada benda kerja dimana
loncatan bunga api listrik, sehingga temperaturnya mencapai 8000 s/d 12000 o C. Temperatur yang
sangat tinggi ini tentu akan mempengaruhi karakteristik dari permukaan benda kerja tersebut dan hal
ini tergantung terutama kepada : jenis materialnya. Efek dari pengaruh panas terhadap permukaan
benda kerja dapat dilihat sebagai berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Keterangan gambar :
1. Lapisan leleh dan beku kembali.
Sebagian dari lapisan ini telah terlempar keluar karena susutnya gelembung uap. Sisanya masih
melekat pada material induk .
2. Lapiasan yang mengalami pengerasan.
Pengerasan terjadi karena adanya :
- effek quenching
- effek kandungan karbon yang tinggi pada lapisan ini
3. Lapisan lunak ( annealed layer).
Bagian lapisan ini memiliki struktur yang berubah dan kekerasan yang lebih lunak sedikit dari
material induknya. Semuanya ini adalah karena efek thermal – annealing yang terjadi selama proses
berlangsung.
Tebalnya lapisan (3) ini tergantung pada enerji yang terkandung pada bunga api listrik tersebut.
Misalnya untuk pengerjaan baja perkakas dengan kekerasan 63 Rc dan elektroda dari tembaga diperoleh
tebal lapiasan ini sebagai berikut :
Waktu pelepasan I1 I2
Bunga api listrik 12,5 A 25 A
400 s 35 m 70 m
25 s 12 m 25 m
4 s 6 m 10m
Hubungan antara kekerasan dan tebal lapiasan –lapisan diatas dapat dilihat pada diagaram berikut :
Data ini didapat pada proses EDM, material benda - kerja :
Baja perkakas (63 Rc) )
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
MATERIAL - PAHAT
Secara teoristis setiap material yang bersifat konduktor-listrik dapat dipergunakan sebagai elektrda pahat didalam proses EDM. Didalam hal ini elektroda yang baik adalah memiliki titik leleh yang tinggi dan tahanan listrik yang rendah.Material pahat ddidalam proses EDM dapat dikatagorikan dalam tiga kelompok yakni :1. Material pahat dari metal
a. Tembaga
Massa jenis : 8,9 g/cm3. Titik leleh : 1083 oCTahanan jenis : 0,0167 mm2 /m
b. Tellurium – Copper Chromiun – CoperZinc - Coper Dengan penembahan unsure-unsur tellurium, Chromium atau Zine akan memperbaiki machininability material paduan –tembaga ini terhadap proses-proses pengerjaan tradisional, sehingga pahatnya mudah dikerjakan misalnya dengan membubut,frais dan gerinda. Dibandingkan dengan pahat tembaga, maka material tembaga paduan ini mempunyai keausan yang lebih inggi (15 s/d 25 %) dan RMR 10 % lebih rendah untuk kandungan enerji pada loncatan bunga api yang sama.
c. Tembaga-Wolfram (CuW)
Prosentasr kandungan Tembaga – Wolfram : 50 – 50 % atau 20 – 80 %. Dengan bertambahnya kandungan Wolfram akan mengurangi keausan paghat tetapi proses pembuatan pahat dengan metoda konvensional akan menjadi lebih susah.Sifat Mekanis / Listrik dari elektroda Cu WTahanan jenis : 0,045 0,055 mm2 / mKekerasan : 85 – 240 kg / mm2
Rapat jenis : 15 – 18 g / cm3
Penilaian terhadap elektroda Cu W- Secara keseluruhan material Cu W mudah dikerjakan- Sangat kokoh ( exellent rigidity)- Tidak terjadi deformasi selama proses machining- Surface finish bagus- Cocok untuk pemakaian pahat yang membutuhkan ketelitian yang tinggi- Harga termasuk mahalPemakaian :- Untuk mengerjakan material WC- Untuk proses pengerjaan yang teliti- Pembuatan lubang yang dalam- Untuk pengerjaan sisi - sisi yang tajam
d. Paduan alumunium Untuk suatu proses pengerjan “cavity” tiga dimensi dengan surface – finish yang tidak begitu halus, missal-nya CH 36 (Ra = 10 m) maka akan lebih menguntungkan biala dipergunakan pahat dari paduan alumunium yang lebih dikenal dengan nama SILUMIN.Komposisi kimia :AL : 85 % ; Si : 11 % ; Mg : 0,4 – 0,6 % ; Zn : 1 %; Ti ; 1 %; Mn + Fe + Cu : 1 %Penilaian pahat SILUMIN- Pembuatan pahat menjadi lebih mudah, karena material dapat dituang dengan mudah- Proses –proses konvensional dapat pula dipergunakan didalam pembuatan pahatnya- Biasanya dipergunakan didalam proses pembuatan cavity dengan volume yang besar ( 500
cm 3 ) dengan benda kerja : baja perkakas maupun paduan khususe. Kuningan
Didalam praktek, walaupun pembuatan pahat daripada kuningan sangat mudah dikerjakan dengan proses konvensional tetapi pahat – kuningan ini didalam proses xx jarang dipergunakan
karena laju keausannya cukup tinggi. Pahat kuningan ini, umumnya dipakai didalam mengerjakan material benda kerja dari paduan Titanium.
f. Tungste n (wolfram)Biasanya dipergunakan untuk proses pembuatan lubang yang kecil (microhole) atau sebagai kawat elktroda pada mesin EDM
g. Baja (Steel)Material ini bisa juga dipergunakan sebaaaaaagai elktroda ( pahat), tetapi efisiensinya rendah dibandingkan dengan elektroda tembaga atau grafit.
2. Elektroda Non Logam
GrafitSifat Mekanis dan Elektris dari GrafitTahanan jenis : 8 – 15 mm2 / mRapat jenis : 1,6 - 1,85 gr / cm 3
Titik didih : 3600 0 CKoefisien muai panjang : 2 – 4 x 106 / 0 C (1/6 dari tembaga )u = 200 – 700 kg / cm2
Besar butir : 0,01 – 0,045 mm
Rapat jenis dari grafit juga mempengaruhi Rate of Metal Removal dalam proses EDMRapat jenis yang rendah ( 1,6 sampai 1,7) mengahasilkan RMR yang tinggi sedangkan rapat jenis yang tinggi ( 1,8 sampai 1,85) menurunkan RMR.
PENILAIAN TERHADAP ELEKTRODA GRAFITKebaikannya :a. Tidak terpengaruh oleh kejutan – panas
( thermal – shock) yang terjadi pada waktu proses berlangsung dan sifat-sifat mekanisnya tetap.b. Tidak terjadi distorsi selama proses pembuatan pahatc. Mudah dikerjakan dengan metoda pengerjaan konvensionald. Murahe. Dibandingkan dengan elektroda dari metal, maka elktroda grafit relatif ringan sehingga tidak
memberatkan pemegang pahatKeburukannya :b. Materialnya abrasive, sehingga pada waktu proses pembuatan pahat, mesin
perkakas dilindungi dari debu grafitc. Grafit adalah getas, sehingga harus berhati-hati, sewaktu membuat pahat
dengan sisi-sisi yang tajam
PEMAKAIAN GRAFIT DIDALAM PROSES EDMa. Elektroda grafit bisa dipergunakan pada mesin EDM yang memepergunakan rangkaian “relaxation”b. Material benda kerja : tungsten – Karbida, susah dikerjakan dengan mempergunakan elektroda
grafitc. Didalam proses EDM, dimana keausan dan kekuatan pada sisi-sisi yang taajam ( sharp-corner)
adalah merupakan parameter yang kritis maka dipergunakan eleektroda grafit dengan kerapatan jenis yang tinggi
3. Material elektrodaYang merupaakan kombinasi antara metal dan non-metalTembaga – Grafit
Sifat elektris dan mekanis
Tahanan – jenis : 3 – 5 mm2 / m Rapat jenis : 2,4 - 3,2 gr / cm 3
Ultimate – Strength : 700 – 900 kg / cm 3
Penilaian terhadap pahat adalah dengan metoda : Konvensional (bubut, gerinda, freis).
Penilaian terhadap eeleektroda : Tembaga – grafit
Sifat – ssifat baik elektroda Tembaga – grafit adalah sama dengan yang dimiliki oleh elektroda
grafit, dengan kelebihaan sebagai berikut :
Proses pembuatan pahat lebih mudah dari pada grafit karena materialnya tidak getas, sehingga
cocok untuk elektroda yang kecil dengan bentuk yang kompleks
Kekurangnnya sama seperti pada elektroda grafit deean harganya lebih mahal.
Pemakaian didalam proses EDM.
Dibandingkan terhadap elktroda grafit, maka tembaga – grait memiliki kelebihan-kelebihan sebagai
berikut :
a. Bisa dipakai untuk mengerjakan material : tungsten-karbida
b. Dapat dipergunakan untuk rangkaian “ relaxation”
c. Keausan pahat lebih rendah
d. Menghasilkan surface finish yang bagus sehingga cocok untuk fine finishing.
KEAUSAN PAHAT :
Didefinisikan sebagai “material – removal” yang terjadi pada pahat. Terdapat tiga macam keausan
pahat pada pahat :
(a). Keausan frontal. (b). Keausan Linear
(Frontal-wear) (Linear – Wear)
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXxxxxxxx
(c). Keausan Volume-relatif x 100
Didefinisikan sebagai
Didalam praktek maka pengertian keausan volume – relatif (relative – volumetric wear ) yang sering
dipergunakan.
FLUIDA DIELEKTRIK
Fungsi dari fluida dielektrik didalam proses EDM adalah sebagai berikut :
(a) Sebagai pendingin antara pahat (elektroda) dengaan benda kerja
(b) Dalam keadaan terionisasi, fluida dielektrik ini adalah semacam
konduktor sehingga memungkinkan terjadinya loncatan bunga api listrik
(c) Sebagai media - pendingin didalam proses quenching pada permukaan benda kerja
(d) Untuk membawa pergi geram-geram yang terjadi didalam proses pengerjaan material
(e) Membantu proses pengerjaan material
Fluida dielektrik yang dipergunakan dalam proses EDM harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai
berikut :
(a). Memiliki viskositas yang optimum
(b). Tidak menghasilkan gelembung-gelembung uap atau gas yang berbahaya bagi kesehatan operator,
selama proses berlangsung
(c) Tidak mudah terbakar (non-inflammable)
Macam-macam fluida –dielektrik yang dipergunakan dalam proses EDM.
Pada dasarnya terdapat dua macam fluda-dielektrik yakni :
1. Air (aqua-destilata )
Dipergunakan terutama untuk proses pengerjan yang kecil-kecil (micromachining) misalnya
pengerjaan dengan mesin EDM yang mempergunakan elektroda kawat.
2. Liquid dengan senyawa hidrokarbon
(a) Minyak –mineral (mineral oils)
Minyak mineral dipergunakan secara luas dalam proses EDM dan memeberikan hasil yang baik
bila kedalam minyak ini tidak ditambahkan lagi zat pencampur (additives)
Viscositas minyak – mineral ini perlu diperhatikan denga pertimbangan sebagai berikut : bila
viskossitasnya tinggi, maka cairan dielektrik akan susah mengalir melalui celah yang sempit
tetapi sebaliknya akan memberikan efisiensi pengerjaan yang tinggi untuk proses yang kasar
(rough-machining).
Parameter lain yang penting adalah titik-api; dimana titik apa yang rendah akan menyebabkan
mudahnya pembentukan gelembung-gelembung uap yang mengakibatkan menurunnya RMR
dalam proses EDM tersebut.
(b) Kerosene
Viskositasnya rendah sehingga cocok untuk pengerjaan finishing dan superfinishing. Untuk
proses EDM denga benda kerja dari tungsten karbida dianjurkan mempergunakan kerosene
sebgai fluida dielektrik
PEDOMAN PEMILIHAN FLUIDA-DIELEKTRIK :
Benda kerja : Tungsten – karbida – fluida dielektrik : Kerosene ( dan sejenisnya).
Pengerjaan bagian-bagian dengan ukuran menengah (size part) surface – finish
<CH 35
-Minyak mineral
Viskositasnya : 6- 12 Cst
Pengerjaan bagian-bagian dengan ukuran besar ( large – part) Surface – finish >
CH 36
- minyak mineral
Viskositasnya : 12- 20 Cst
Tabel 4.4 Fluida Elektronik
Merk Viskositas
Cst
Pada 20 o C
E0
Titik Api
(0C)
1. BP Dielectric 250 6 1,48 120
2. Castrol HONILO 409 6,4 1,52 135
3. CHEVRON EDM Fluid 71 5,7 1,46 116
4. ESSO MENTOR 20 / SOMENTOR 43 7,4 1,6 124
5. ESSO LECTOR 40 6,8 1,55 132
6. ESSO UNIVOLT 64 20 2,9 156
7. Fuchs RATAR FE 5,6 1,46 115
8. GULF Mineral Seal Oil 5,8 1,48 132
9. KEROSENE 2 - 78
10. Mobil Oil Velocite 4 9 1,75 118
FLUSHING
Flushing adalah sirkulasi yang tepat dari pada cairan dielektrik yang mengalir pada celah antara pahat
denga brnda kerja. Flushing memegang peranan penting didalam proses EDM ini, karena metode
flushing yang tepat akan mempertinggi efisiensi prosess pengerjaan material.
Sejauh mana pengaruh Flushng didalam proses Edm dapat diuraika nsebagai berikut:
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Pada permulaaaaaan proses dimana sama sekali belum terjadi peloncatan bunga api listrik , maka fluda
dielektrik pada celah antara pahat dengan benda kerja merupakan medium-isolator yang sempurna.
Selanjutnya dengan terjdinya loncatan bunga api listrik maka percikan –percikan material benda kerja
masuk terbawa didalm cairan dielektrik.
Kondisi ini akanmengurangi kemampuan isolasi dari fluida dielektrik tersebut, sehingga selanjutnya
mempermudah prosess terjadinya pelonvatan-peloncatan bunga api listrik lainnya,
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Tetapi apabila tidak terjadi Fluishing, maka lambat laun terjadilah prosess penimbunan partikel-partikel
benda kerja pada celah antara pahat dengan benda kerja sehingga terjsdilah keadaan sebagai berikut :
- terjadilah prosess peloncatan bunga api listrik secara tidak normal
- timbulnya efe hubung singkat antara pahat denagn benda kerja
- terjadinya busur api listrik anatara pahatdenagn benda kerja yang bisa merusak kedua benda
tersebut.
Sehingga untuk menghindari hal-hal diatas dibutuhkan flushing dari caitran dielaektrik yang berada
pada celah tersebut.
Metoda Fluishing
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXX(1). Fluishing – injeksi (injection fluishing)
Didalam metoda ini cairan dielektrik disemprotkan kedalam celah melalui suatu saluran yang
dibuat pada benda kerja atau pada pahat.
Kelemahan dari pada system ini adalah kecenderungan terhadap efek tapering akibat mudah adanya
peloncatan –peloncatan bunga api listrik pada sisi-sisis elektroda sewaktu aliran dielektrik plus
partikel-partikel benda kerja melewati celah tersebut.
(2). Fluishing – penghisapan (suction-fluishing)
Didalam beberapa hal, mis. Proses pembuatan cetakan, maka efek tapering tersebut dibutuhkan
pada bagian-bagian yang membutuhkan self –aligment.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Tetapi jika efek – tapering tersebut, memang tidak dibutuhkan, maka hal ini dapat dilakuakan
dengan mempergunakan metoda Fluishing-penghisapan. Cairan dielektrik bisa dihisap melalui
saluran yang dibuat pada benda kerja maupun yang dibuat pada pahat.
(3). Fluishing – sisi (side-fluishing)
Metoda ini dipergunakan bila tidak memungkinkan membuat saluran dielektrik baik melalui benda
–kerja maupun pahatnya. Didalam metoda ini dipergunakan nozel yang bisa mengarahkan aliran
dielektrik sedemikian rupa sehingga terjadi fluishing yang baik pada pengerjaan materal benda
kerja.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xMetoda fluishing sisi ini di kombinasikan pada waktu-waktu tertentu dengan menaikka-
menurunjkan elektroda pahat sehingga terjadi efek pemompaan cairan dielektrik yang berda pada
celah pahat-benda kerja sehingga membantu terjadinya sirkulasi yang baik dari cairan dielektrik
tersebut.
(4). Fluishing- kombinasi ( combination-fluishing)
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Metoda ini dalah merupakan kombinasi antara penghisapan dengan injeksi.
Biasanya dipergunakan pada waktu proses pembuatan cetakan yang besar-besar dimana dibutuhkan
elektroda pahat yang besar pula.
TINJAUAN TEKNOLOGI PENGERJAAN DENGAN MESIN EDM
Didalam suatu perencanan pengerjaan dengan mesin EDM, terdapat beberapa hal yang perlu
diperhatiakan diantarannya :
1. Urutan proses pengerjaan : (a) Pengerjaan kasar (roughing)
(b) Semi-finishing
(c) Finishing
2. Pemilihan material untuk pahat
3. Pengaturan beberapa parameter yang mempengaruhi karakteristik prosess EDM.
(a) Pada mesin EDM yang mempergunakan rangkaian “relaxation” (RC atau RLC) maka
parameter dasar aaadalah : besarnya kapasitas dari kapasitornya
Nilai kapsita ini akan memepengaruhi :
i. Surface – finish
ii. Rate of metal removal
iii. Keausan – pahat
iv. Celah (gap) antara pahat dengan benda kerja
Parameter sekunder didalam rangkaian reLAKSASI (relaxation) ini adalah :
(1). Besarnya arus Listrik
Ini dapat diatur dengan mengubah nilai tahanan yang terdapat pada sirkuit-pengisian
( charging circuit) sehingga dengan demikian mengubah waktu pengisian ( charging-
time) kapasitor, berarti pengubahan frekuensi peloncatan bunga api listrik.
(2). Pengaturan Servo
Pengaturan ini akan merubah besarnya celah-frontal (frontal-gap) antara pahat dengan
benda kerja
Parameter-tetap
Dalam rangkaian RLC, parameter tetap adalah berupa penentuan polaritas dari benda kerja
dan pahat.
Ummnya pahat di hubungkan dengan polaritas negatif dan benda kerja dengan polaritas
positif
(b). Mesin EDM yang mempergunakan generator – pulsa generator)
(1) Parameter-parameter dasar
Mempengaruhi karakteristik proses EDM :
- Surface finish
- Celah peloncatan bunga api-listrik
- RMR
- Keausan pahat
Parameter dasar terdiri dari :
( i ). Polaritas pahat benda kerja.
Hal ini tergantung pada material pahat dan benda kerja.
( ii ). Tingkat – intensitas ( intensity-level) arus listrik
Didalam praktek tingkat intensitas dinyatakan dalam angka-angka tertentu yang mempunyai
hubungan dengan besarntya arus sebagai berikut :
Tingkat – intensitas : 1/32 = 0,75 A; 1/16 = 1,5A ; 1/8 = 3A; 1/4 = 6,25 A ; 1/2 = 12,5 A ; 1 =
25 A ; 2 = 50 A ; 4 = 100 A ; 8 = 200 A ; 16 = 400 A
( iii ) Waktu pelepasan enerji – listrik, TA.
Periode terjadinya alira listrik –listrik melalu gap (celah)
Didalam praktek, hubungan antara setiap posisi dari pada TA dengan waktu adalah sebagai
berikut :
TA ; 1 = 2 s 5 = 12 s 9 = 200 s
2 = 3 s 6 = 25 s 10 = 400 s
3 = 4 s 7 = 50 s 11 = 800 s
4 = 6 s 8 = 100 s 12 = 1000 s
(2) Parameter Sekunder
Terdiri dari :
( i ). Servo
Apabila servo diperbesar ini berarti celah-frontal (frontal – gap) menjadi sempit
tanpa mengubah celah dalam arah lateral.
Dengan menyempitnya celah frontal akan menurunkan “break-down-voltage”
pada celah tersebut, memperpendek waktu ionisasi dielektrik dan mempertinggi
aliran arus listrik rata-rata untuk proses pengerjaan (average-machining current).
Keadaan yang sebaliknya akan terjadi bila proses EDM berlangsung dengan
celah yang sempit akan menyebabkan bertambahnya keausan pahat dan
kecepatan pengerjaan akan berkurang.
( ii ) Waktu – sela ( interval-time), TB
Didefinisikan sebagai waktu sela antara pulsa-pulsa. Perioda ini adalah
merupakan perioda pengisian kapasitor dan pendinginan dari pada celah.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Tidak tergantung kepada polaritas dan material baik benda kerja maupun pahat,
maka keausan pad apahat selalu lebihkecil bila dipergunakan TB yang lebih
singkat . Karena itu maka maksimum perbedaan posisi antara TB dengan TA
adalah : 3. Misalnya : TA = . TB = 3.
4. Under –sizing dan penentuan panjang elektroda
Under-sizing didefinisikan sebagai pengecilan dari pada ukuran elektroda ( pahat) untuk
mengkompensasikan panjang loncatan bunga api listrik.
( a ). Under-sizing pada pahat untuk pengerjaan kasar.
Ukuran untuk under-sizing ini ditentukan oleh batas jarak diametral loncatan bunga api
listrik (diametral-limit-sparking-distance) yang tergantung dari penentuan nilai-nilai
parameter lainnya.
Factor keamanan untuk under – cut juga dimaksudkan kedalamnya ; besarnya biasanya :
0,1 0,3 mm tergantung kepada ketelitian elektroda, keahlian dan peralatan yang
dipergunakan untuk membuat elektroda tersebut.
( b ). Under – sizing pada pahat untuk proses finshing
Penentuan under-sizing dalam hal ini, adalah dengan memepertimbangkan keadaan-
keadaan sebagi bertikut :
( i ). Setelah finishing masih ada proses polishing.
Under-sizing adalah sebesar batas jarak loncatan bunga api listrik ( mean
sparking distance).
Misalnya pada proses pembuatan cetakan
( ii ). Setelah finishing tidak ada proses polishing
Under-sizing adalah sebesar jarak rata-rata loncatan bunga api listrik ( mean
sparking distance). Misalnya pada proses pembuatan perkakas potong.
Beberapa pengertian yang penting :
jarak diametral bunga – api – listrik (diametral sparking distance)
perbedaan diantara dimensi elektroda – pahat dan dimensi lubang yang
dikerjakan oleh pahat tersebut.
Batas jarak diametral loncatan bunga api listrik ( Diametral limit sparking
distance kolom F ) perbedaan dimensi elektoda dengan dimensi
lubang diukur dari dasar kawah yang
tejadi.xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Jarak rata-rata diametral loncatan bunga api listrik ( diametral – mean
sparking distance – kolom E ) Perbedaan dimensi elektroda dengan
dimensi lubang diukur dari garis median kawah-kawah yang terjadi.
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
( c ). Penentuan panjang maupun untuk finishing maupun elektroda untuk roughing
Notasi-notasi yang dipergunakan didalam perhitungan / penentuan panjang elektroda
maupun waktu pengerjaan.
C : koefisien yang diberikan dalam kolom C pada table AGMO
Hm : panjang pengerjaan (mm)
Igm : arus listrik rata-rata untuk proses pengerjan(dibaca dari amperemeter)
P : parameter dari lubang ( m )
R : spesifik dari RMR (mm3 / min A )
Sf : luas frontal sisa ( residual – frontal - frontal ) (mm2)
Sft : Luas frontal total (mm2)
Spm : Luas frontal pre – machining (mm2)
Sd : Luas permukaan yang terbentuk (mm2)
Tt : waktu pengerjaan total ( min)
Roughing Semi Finishing
finishing
F– F’ batas jarak diametral loncatan
bunga api listrik (mm)
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Tabel AGMO- KURVA AGMO
Didalam praktek pabrik pembuat mesin ADM tersebut membuat semacam pedoman
sehingga para pemakai mesin tersbut bisa memilih-menetukan parameter-parameter
didalam proses Edm ini sedemikian rupa sehingga proses pengerjannya menjadi
optimum. Untuk mesin ADM buatan CHARMILLES, kurva pedoman tersebut disebut
sebagi kurva AGMO, diperoleh dengan mengadakan percobaan standart pada berbagai
kedudukan dari parameter-parameter yang mempengaruhi proses EDM tersebut.
Kurva AGMO tersebut, menunjukkan hubungan antara RMR dengan surface finish
pada berbagai posisi TA ( waktu pelepasan-dist – charging time ) dan pengaruhnya
terhadap keausan pahat pada suatu tingkat intensitas arus listrik yang konstant, Didalam
praktek besaran-besarn TA terdapat dalam kolom A, harga surface finish ( dalam
bilangan CH) pada kolom G, RMR pada kolom M dan volume – relatif keausan pahat
pada kolom O sehingga table yang bersangkutan lebih dikenal dengan table AGMO .
Sehingga dengan demikian penentuan panjang elektroda,
koefisiennya bisa dilihat pada kolom C table AGMO yang bersangkutan
( 5 ). JUMLAH ELEKTRODA YANG DIPERGUNAKAN
Didalam suatu proses pengerjaan dengan EDM adalah menguntungkan apabila dipergunakan
lebih dari satu tingkat pengerjaan didalam usaha mencapai suatu harga surface finish yang
tertentu. Tingkat-tingkat pengerjaan tersebut biasanya meliputi : roughing, seni finishing dan
finishing.
Masing-masing tingkat pengerjaan ini membutuhkan elektroda dengan ukuran tertentu.
Umumnya apabila surface – fish yang dibutuhkan berada diantara CH 12 dan CH 23, maka
dibutuhkan tiga tingkat pengerjaan kecuali untuk lubang-lubang kecil dimana 2 tingkat
pengerjaan telah cukup.
Apabila surface – finish yang dibutuhkan dari yang akasar sampai CH 27, maka 2 tingkat
pengerjaan telah cukup ( roughing dan finishing).
Sebagai suatu pedoman umum : perbedaan surface – finish untuk dua macam tingkat
pengerjaan tidak boleh lebih dari 8- 15 bilangan CHARMILLES.
Conto : Roughing CH 10 semi – finishing CH 10 Finishing : CH 15
CH 47 CH 32 CH 22
CH 45 CH 30
( 6 ). EVALUASI WAKTU PENGERJAAN
Formola dasar untuk penentuan waktu-pengerjaan :
…………………………………………………………
( 1)
(a). Proses pengerjaan kasar ( roughing)
( i ). Luas permukaan frontal : Sfe : Sft – Spm ………………………. ( 2 )
( ii ). Volume material benda kerja yang harus dikerjakan :
Ve = Sfe - hm………………………………….……………………. ( 3 )
( iii ). Kecepatan prses pengerjaan ( Me ) atau RMR
Apabila luas permukaan frontal adalah besar maka ini berarti arus yang
mengalir adalah maximum, maka harga RMR bisa diambil dari kolom M.
Apabila luas permukaan ini kecil, maka pergunakan harga spesifik RMR
( kolom R ) yang kemudian dikalikan dengan rapat –arus –listrik yang bisa
dilihat dari table beriku :
Tabel 4. 5. Jenis elektroda dan rapat arus
Elektroda Rapat – arus ( A / cm2 )
Material Polaritas -
elektroda
Baja Tungsten-
karbida
Cu
Gr
Gr
Cu W
Silumin
+
+
-
+ atau –
+
15 25
10 12
6 8
8 15
2 5
15 25
-
-
15 25
-
( iv ). Waktu pengerjaan : ………………………………………… (4)
(b). Proses semi finishing dan finishing
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
( i ). Luas permukaan –frontal.
Semi – finishing …………………… ( 5)
Didalam semi finishing : Fsf dan Esf adalah kecil sekali sehingga persamaan (5) dapat
disesrhanakan :
………………………………….. (6)
Finishing :
Bila hanya dipergunakan 2 tingkat pengerjaan (roughing –
finishing) :
……………………………………………… (7)
Bila hanya dipergunakan 3 tingkat pengerjaan (roughing – semi
finishing -finishing) :
……………………………………………… (8)
( ii ). Volume material yang dikerjakan :
Semi – finishing : Vsf = Sfsf . hm…………………………………………. (9)
Finishing : Vf = Sff . hm………………………………………….. (10)
( iii ). Kecepatan proses pengerjaan ( Msf) dan (Mr)
Dengan mengalikan spesifik Me pada kolom R dengan arus maksimum yang mengalir
pada permukaan frontal.
Apabila proses finishing berlangsung pada tingkat intensitas : 1/8 ( 3A) atau ¼ ( 6,25
A) maka harga Mf diambil dari kolom M
( iv ). Waktu pengerjaan : Semi – finishing,
…………………………………… ……… (11)
Finishing :
…………………………….. (12)
Contoh soal proses pembuatan lubang
1. Data : Material benda kerja baja perkakas yang dikeraskan Surface finish yang diinginkan : CH
24
Tapering maksimum yang diijinkan : 0,10 mm
Sebelum dikeraskan maka terlebih dulu pada benda kerja dibuat dengan diameter : 18 mm
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
2. Penentuan junlah tingkat pengerjaan . Mengingat surface finish yang diinginkan adalah : CH
24, maka dipilih 2 tingkat pengerjaan sebagai berikut :
Finishing : CH 24
Roughing : maka surface – finishingnya diantara
CH 24 + 8 = CH 32
CH 24 + 15 = CH 39
3. Pemilihan material –elektroda
Berdasarkan bentuk dan ukuran bagian yang akan dikerjakan dan berdasarkan harga elektroda
maka dipilih : grafit.
Elektroda ini dipergunakan baik pada roughing maupun finishing
4. Penentuan parametet proses
( a ). Polaritas
Berdasarkan table AGMO polaritas elektroda adalah negatif
Luas permukaan frontal = 5,45 cm2
Penentuan tingkat intensitas arus listrik bisa dilihat dari tabelberikut :
Tabel 4.6. Luas permukaan dan intensitas arus
Luas permukaan
frontal ( cm 2 )
Intensitas - arus
Gr +
Gr -
Cu +
Cu W +
Silumin +
0 – 0,1
0,4 – 0,25
0,25 – 1
1 – 4
1/8 – 1 / 4
1 / 4 – 1 / 2
1 / 2 – 1
1 – 2
1 /8 – ¼
0,1 – 0,25
1 / 2 – 2
1 / 2 – 1
4 – 15
16 – 64
> 64
2 – 4
4 – 8
8
1 – 2
1 – 2
1 - 2
2 – 4
4 - 8
Dipilih tingkat intensitas : 2 (50A) untuk roughing.
Sedang pada finishing karena surface – finishing = CH 24, maka tingkat intensitasnya
dipilih : ¼
( c ). Waktu pelepasan : TA
Dari kurva AGMO dapat ditentukan TA = 6 untuk CH 37 ( roughing)
Sedang untuk finishing : TA = 1
( d ). Flushing diilih cara flushing - penghisapan
5. Under sizing dan panjang elektroda
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Design elektroda adalah seperti gambar diatas.
Lf : panjang pahat untuk bagian finishing
= hm x 1,3 x 0,75 = 20 mm diambil : 25 mm
Le : panjang pahat untuk bagian roughing
= (hm + 0,75 hm) = 35 mm diambil : 40 mm
panjang x lebar
f = 39,96 x 19,96 (mm)
e = 39,28 x 19,28 (mm)
6. Waktu pengerjaan
(a). Roughing
(i) Luas permukaan frontal :
(ii) Volume material yang akan dikerjakan
(iii) Kecepatan pengerjaan
Dari kurva AGMO : Me = 550 mm3 / min
(iv)
(b). Finishing
(i). Luas permukaan frontal
1. Volume material yang harus dikerjakan
Vf = 33,20 = 660 mm3
2. Kecepatan pemotongan
Intensitas arus : 3 A
Mf = 3.7 = 21 mm3 / min ( bisa pula dilihat dari kurva AGMO)
Dari kurva : ( Mf) max = 20 mm3 / min
3.
(c). Waku pengerjaan total : Tt = Te + Tf – 20 + 33 = 55 min
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Pedoman tentang analisa waktu pengerjaan dan perencanaan elektroda pada mesin EDM
I. Penentuan jumlah tingkat pengerjaan : roughing
Semi finishing
Finishing
a. Lihat dari bilangan CH : CH 22 : tiga tingkat pengerjaan
CH 22 : dua tingkat pengerjaan
b. Perbedaan bilangan CH antara 2 tingkat pengerjaan 8 15
II. Pemilihan material Elektroda
(Datanya biasanya diberikan)
Perhatian : (a) Macam material benda kerja
(b) Profil dari bagian benda kerja yang akan dikerjakan : dalamnya lubang;
diameter; die-punch
(c) Tapering yang diijinkan akan mempengaruhi jenis : finishing.
III. Penentuan parameter pengerjaan ( parameters – setting)
1. Perhatiakan : a. Material benda kerja / material elektroda
b. Pemilihan polaritas elektroda (pada grafit pertimbangan persoalan
keausan pahat)
2. Untuk setiap tingkat pengerjaan, hitung luas bidang frontal yang akan dikerjakan .
Dari table 4.6 dan 4.8 tentukan tingkat intensitas (intencity-leved) yang dibutuhkan
3. Dari butir (1) + (2) pilih tabel AGMO serta data yang sesuai :
Perhatikan dari data dari kolom-kolom pada table AGMO.
Kolom C : penentuan panjang elektroda, kombinasikan dengan data dari table (3)
Kolom E/E’ + E’/F’ : penentuan safety cut
Kolom M : rate of metal removal untuk proses : semi finishing dan finishing
Kolom O : untuk data keausan pahat ; dipergunakan apabila tidak ada data pada kolom C
Kolom R : rate of metal –removal spesifik, dipergunakan untuk proses roughing
IV. Penentuan waktu pemotongan
1. Tentukan atau hitung pada masing-masing tingkat pengerjaan. Perhatikan kolom M dan
kolom E dari table AGMO
2. Hitung volume pengerjaan material
3. Pergunakan rumus-rumus berikut :
Waktu pemotongan : …………………………………….. (1)
Proses pengerjaan roughing ;
Luas permukaan frontal : Sfe = Sft – Spm …………………………………………. (2)
Volume pengerjaan : Ve = Sfe – hm…………………………………. ……………. (3)
Waktu pengerjaan : ……………………………………………………… (4)
Proses semi finishing :
Luas permukaan frontal : ……………………………. (5)
Se : Safety – cut = Fe - Ee
P : perimeter ( panjang dari keliling profil yang akan dibuat)
Volume pengerjaan : Vsf = Sfsf . hm
Proses finishing :
(a). Hanya 2 tingkat pengerjaan ( roughing dan finishing)
……………………………………………………………
(6)
Harga Se selalu ditambah dengan : 0,2 mm
(b). Tiga tingkat pengerjaan : roughing – semi finishing-finishing
……………………………………………………………
(7)
Safety cut untuk semi finishing (Ssf) maupun untuk finishing (Sf) selalu ditambah dengan : 0,1
mm
Note : Untuk injection –fluishing, maka : E dan F diganti dengan E’ dan F’
Penentuan ukuran elektroda :
1.a. Untuk “male” elektroda : total under sizing = safety cut + under cut : (roughing dan
semi finishing)
Under – cur : 0,1 0,3 mm
Untuk elektroda – finishing tidak ada under – cut.
b. Perhitungan panjang elektroda perhatikan kolom C (tabel AGMO) dalam factor dalam
tabel 3
Perhatian apakah : elektroda bertingkat atau elektroda tunggal.
2.a. Untuk “female” elektroda :
Total over-sizing = safety cut + over cut
Over – cut : 0,1 0,3 mm
Elektroda – finishing tidak ada over cut.
b. Keausan elektroda kecil sekali, sehingga factor dalam table 3 selalu dibagi dengan 3
Tabel 4.7 Koreksi elektroda bersudut
0 – 150 15– 300 30– 450 45– 600 60– 900 90
1 xxx 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,75
2 xxx 1,1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
Tabel 3 adalah data dari factor-faktor yang erat hubungannya dengan kolom C dalam
table AGMO yang dihubungkan dengan persoalan keausan pada elektroda.
Apabila pada table AGMO, data dalam kolom C tidak ada, maka pergunakan lah
pedoman sebagi berikut :
Data kolom C = 2 x volume keausan pahat (%) (lihat kolom o table AGMO) apabila
radial – cut >0,8 mm
Data kolom C = 4 X volume keausan pahat (%), apabila radial cut <0,8 mm
Contoh 2 : “Deep-through-hole-machining”
DATA :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Benda kerja : baja yang dikerjakan
Surface finish : CH 22, setelah proses EDM dilakukan pengerjaan polishing.
Taper : 10 m maksimum
Sebelum dikeraskan benda kerja dilubangi terlebih dulu untuk fasilitas flushing
Diameter lubang 10 mm
Direncanakan untuk membuat suatu lubang persegi seperti terlihat dalam gambar.
Material elektroda yang tersedia : Cu, Grafit, CuW,CuGr
Perencanaan Pengerjaan :
(1). Jumlah tingkat pengerjaan:
Dari teori untuk surface-finish : CH 22, dibutuhkan 3 tingkat pengerjaan.
Finishing : CH 22
Semi finishing : CH 30 CH 37 daerah bilangan CH ini , untuk memberikan
fasilitas mencari parameter pemotongan yang optimum
Roughing : CH 38 CH 45
(2). Pemilihan material elektroda untuk setiap tingkat pengerjaan
Dalamnya lubang : 75 mm dengan parameter 20 x 20 dan tapering yang
diijinkan maksimum : 10 m. Untuk lubang yang dalam dan tapering yang
terbatas timbul persoalan flushing.
Hal ini dapat diatasi dengan mempergunakan “suction-flushing” dan elektroda
yang pendek. Dari teori dianjurkan panjang “suction flushing” an elektroda
yang pendek dari teori dianjurkan panjang elektroda maksimum 20 mm
Sehingga :
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
(3). Penentuan parameter pengerjaan dan waktu pengerjaan
(a). Untuk roughing :
Luas permukaan frontal : Sfe = Sft - Spm
Luas permukaan frontal total : Sft = 20 x 20 = 400 mm2
Luas permukaan sebelum machining :
Sfe= 400 – 95.03 = 304.97 mm2
Perhatikan tabel berikut ini :
Tabel 4.8. Tingkat intensitas dan luas bidang frontal
Luas bidang
permukaan
Tingkat intensitas (intensity – level) yang
dianjurkan
Elektroda
Gr (+)
Gr(-)
Elektroda
Cu (+)
Cu (-)
Elektroda
Silumin (+)
0 – 0,1 cm2
0,1 – 0,25 cm2
0,25 – 1 cm2
1 – 4 cm2
4 – 16 cm2
16 – 64 cm2
64 cm2
1/8 1/4
1/4 1/2
1/2 1
1 2
2 4
4 8
8
1/8 1/4
1/4 1/2
1/2 1
1/2 2
1 2
1 2
1 2
-
-
-
-
-
2 – 4
4 – 8
Jadi Sfe terletak diantara : 1 4 cm 2 , elektroda : GR (+), maka harga
intensity-level ditentukan 2 karena untuk roughing dubutuhkan harga
RMR yang tinggi.
Untuk proses roughing ini : material benda kerja : baja
material elektroda : Gr (+)
intensity – level : 2
Kemudian tentukan table AGMO yang sesuai dengan syarat-syarat diatas.
Dalam table AGMO tersebut, terdapat beberapa data sebagai berikut :
A G M O R
(CH) (%)
6 37 340 2 9,2
7 39 380 1 9,5
8 40 390 0,5 9,0
9 42 360 - 8,0
Dalam proses roughing ini (CH 38 45) diinginkan RMR yang tinggi dan
keausan yang rendah. Data yang dekat dengan CH 38 adalah CH 37, CH
39 dan CH 40.
Data CH 37 memberikan RMR yang rendah dan keausan pahat yang
tinggi. Dalam hal ini , karena luas Sfe kecil maka harga RMR dilihat dari
kolom R, sehingga antara data CH 39 dan CH 40 diambil CH 39 karena
spesifik lebih besar dari CH 40.
Jadi TA = 7 CH=39 0=1% R= 9,5
Waktu pengerjaan : Sfe = 304,97 mm2
Tabel 4,9 Elektroda dan rapat arus listrik
Elektroda Rapat arus listrik (A/cm2)
Material Polaritas Baja Tungsten-Karbida
(WC)
Cu
Gr
Gr
Cu W
Silumin
+
+
-
+
+
15 25
10 12
6 8
8 15
2 15
15 25
-
-
15 25
-
Untuk elektroda : Gr (+) pada baj, maka rapat arus : 10 12 A /cm 2
Untuk membandingkan dengan besarnya arus listrik berdasarkan tingkat
intensitas (intensity-level) maka dalam hal in datanya diambil : 12 A/ cm 2
Besar arus listrik yang mengalir melalui bidang frontal =
Untuk tingkat intensitas = 2 besarnya arus listrik = 50 A.
Kecepatan pemotongan = ( Besar arus listrik sebenarnya) x (kolom R )
RMRe = 36,6 x 9,5 = 347,67 (mm3/min)
Volume pengerjaan kasar : Ve = Sfe . hm =304,97 x 75 =22872,75 mm3
b. Semi finishing :
Perhatikan rumus :
Perhatikan tabel AGMO untuk proses roughing :
Data untuk kolom F = 0>36 mm. Data untuk kolom E = 215 mm
Safety cut : Se = F – E = 0,36 – 0,215 = 0,15 mm
Perimater : P = 20 +20+20+20 = 80 mm
Untuk perkiraan harga Sfsf = maka Ssf bisa diabaikan karena table AGMO
untuk proses semi-finishing masih belum ditentukan.
Jadi :
Didalam proses semi-finishing ini, elektrodanya CuW dengan material
dasarnya dalah : Cu , sehingga pada tabel (1) data bisa diambil untuk
elektroda Cu saja.
Dari tabel 4.8, tingkat intensitas untuk luas 12 mm2 adalah 1/4.
Kemudian cari tabel AGMO yang memenuhi persyaratan untuk proses
semifinishing ini :
Diperoleh data-data sebagai berikut :
A E
(mm)
F
(mm)
G
(CH)
M
(mm3/min
O
(%)
R
(mm3/mia A
4
5
6
7
5
0,06
0,07
0,085
0,095
1,105
0,088
0,105
0,13
0,15
0,17
26
28
29
31
32
14
20
22
19
12
28
15
6
2
0,8
3,6
4,1
4,0
3,4
2,7
Dalam preoses roughing, CH 38. Proses semi finishing direncanakan CH :
30 37. Didalam proses semi finishing ini, maka luas permukaan frontal
sudah cukup mampu menampung besarnya arus li
strik (note : untuk lubang yang dalam dengan diameter kecil, maka luas
permukaan frontal harus dihitung terlebih dahulu, untuk menentukan apakah
RMR diambil dari kolom M atau R. Sehingga harga RMR : diambil dari
kolom M. Pertimbangan perhitungan untuk pengambilan CH 29 :
- CH 29 masih dalam range yang diijinkan (bedanya 9 CH dengan CH 38)
- Orientasi perhitungan dengan memperhatikan luas permukaan frontal
selalu mencari harga RMR yang tertinggi (lihat kolom M atau kolom R)
Waktu pemotongan didalam proses semi-finishing :
Rumus :
Se dan Ssf adalh “safety-cut” masing-masing untuk proses pemotngan kasar
(notasi e) dan pemotongan semi finishing (notasi sf). Safety cut dihitung
dari perbedaan antara kolom F dan E.
Perhatian :
Didalam contoh no 1, safety cut diambil 0,4 mm dan factor keamanan ini
kelihatannya terlalu banyak dan ini disebabkan karena pertimbangan-
pertimbangan sebagai berikut :Elektroda yang dipergunakan adalah grafit
dengan polaritas negatif dan dari tabel AGMO terlihat kondisi ini
memberikan keausan pahat ayng besar, sehingga apabila safety cut kecil
akan menyebabkan pahat cepat aus.
Se = Fe – Ee = 0,36 – 0,215 = 0,15 mm
Ssf = Fsf –Esf =0,13 – 0,085 =0,05 mm. Khusus dalam pengerjan tiga tingkat
maka dalam proses semi finishing dan finishing apabila dari perbedaan (Fsf –
Esf) harganya lebih kecil dari 0.1 mm, maka harga perbedaan tersebut
dibulatkan menjadi : 0,1 mm.
Jadi Ssf = 0,1 mm
Kecepatan potong proses semi finishing :
Perhatikan : Untuk proses semi finishing maupun finishing maka harga
RMR diambil datanya dari kolom M karena pada kedua
proses tersebut uas permukaan frontal sudah cukup mampu
menempung besarnya arus listrik sesuai denga tingkat –
intensitas yang telah dipilih.
Perhatikan proses semi finishing dalam soal ini :
Dari teori diketahui bahwa kandungan Cu pada CuW sekitar 20% - 50 %.
Dari tabel AGMO : RMR (kolom M) = 20 mm3 / min. Asumsikan : Cu =
20 %
Kecepatan potong semi finishing : Msf = 20 – 0,20 X 20 = 16 mm3/min
Jadi waktu pemotongan :
c. Proses Finishing
Penentuan tabel AGMO untuk proses finishing.
Rumus : , dalam hal ini :
Ssf = 0,1 mm (lihat semi finishing)
Lihat tabel (1) untuk elektroda Cu, akhirnya ditentukan tingkat
intensitasnya : 1/8. cari tabel AGMO dengan kondisi sebagai berikut :
Elektroda Copper (+), material benda kerja : baja, tingkat intensitas : 1/8.
Surface finish yang ingin dicapai adalah : CH 22, darai tabel AGMO didapat
data sebagai berikut :
A C
(.Xhm)
E
(min)
F
(mm)
G
(CH)
M
(mm3/min)
O
(%) ( mm3/minA)
1
2
3
1,3
1
0,9
0,034
0,37
0,04
0,049
0,054
0,058
21
22
23
1
2
3,4
25
20
15
0,77
1,45
1,88
Vf = Sss x hm = 5,8 x 75 = 435 mm3
Dari tabel AGMO, kecepatan pengerjaan ( lihat kolom M) :
2 mm3 / min
Jadi : Mf = 2 0,2 x 2 = 1,6 mm3 / min
Waktu pengerjaan :
Waktu pengerjaan total = Te + Tsf + Tf = 65,79 + 37,5 + 271,88 = 375,17 min.
(4). Perencanaan Elektroda
Apabila material elektroda untuk setiap tingkat pengerjaan sama maka bisa
direncanakan sebuah elektroda dipergunakan untuk 2 tingkat pengerjaan (lihat
contoh soal no. 1). Sebaliknya apabila masing-masing tingkat membutuhkan
perencanaan elektroda yang tersendiri.
Notasi untuk pahat elektrosa pada proses EDM :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Dialam soal no 2 ini, karena material pahat untuk proses pengerjaan kasar dan
pengerjaan finishing adalah berbeda, maka pada masing-masing tingkat
pengerjaan direncanakan sebuah pahat. Soal no. 2 ini adalah proses “Deep-
through-hole-machining” dimana menurut teori panjang pahat (L) maksimum
adalah : 20 mm.
(a). Proses roughing :
Le = hm . C. Co. Dari tabel AGMO yang bersangkutan :
C = 0,5. Dari tabel 3, Co = 0,75. Keausan pahat kolom O = 1%
(Le )teoritis = 75 x 0,5 x 0,75 = 28,1 mm ( masih lebih panjang dari 20 mm )
Ve = 22872,75 mm3 (lihat proses roughing)
Keausan pahat = 0,01 x 22872,75 = 228,7 mm3
Sfe = 304 mm2. Dianggap keausan utama terjadi pada ujung pahat,
sehingga pahat memendek sebesar =
Dalam hal ini panjang direncanakan : (Le)design = 20 +0,75=20,75 mm
Didalam ssoal lubang persegi yang akan dibuat, mempunyai ukuran sisi :
20 mm. Untuk proses EDM, ukuran pahat elektroda diperkecil
( “undersizing”), mengikuti hubungan sebagi beriku :
Toatal Undser-sizing = safety cut + undser cut
Under –cut ini dimaksudkan sebagai suatu factor keamana terhadap
kesalahan pemasangan pahat dan keteletian elektroda.
Besarnya under-cut berkisar sekitar :
0,1 mm ( untuk semi finishing) – 0,3 mm (roughing).
Faktor under-cut tidak ada dalam proses finishing
(Total undersizing)e = 20 0,46 = 19,55 mm
panjang : a> (hm – Le), jadi a>37,5 mm
Dalam hal ini a dipilih : 50 mm
(b). Proses semi-finishing :
(Lf)teoritis = hm . C.Co. Dari tabel AGMO : C = 0,4
Keausan pahat = 6 %
Lihat Co dari tabel 3, Co = 0,75
=75 x o,4 x 0,75 = 22,5 mm
Perhatikan :
Didalam “deep-through-hole-machining” , untuk proses semi finishing,
lubangnya sendiri telah terbentuk sewaktu proses roughing, sehingga
keausan pada ujung elektroda relatif kecil sekali.
Apabila perhitungan (Le) teoritis lebih besar dari 20 mm, maka panjang
elektrodanya ditetapkan : 20 mm. (Total under-sizing)sf = Ssf + 0,1 = 0,1 +
0,1 = 0,2 mm (Lsf)design = 20 mm
(ukuran sisi pahat)sf= 20-0,2=19,8 mm
(c). Proses Finishing
Tabel AGMO yang bersangkuran : C = 1. (Lf)teoritis = 75 mm.
Jadi panjang elektroda : (Lf)design = 20 mm
Total undersizing = Sf=jarak limit oanjang bunga api (kolom F) = 0,054
mm. (ukuran sisi pahat)f = 20 – 0,054 = 19,946 mm
A > (75-19,1946). Dalam hal ini a dipilih = 60 mm.
5. Analisa pembuatan pahat untuk mesin press (press tool and punch)
I. Material pahat yang akan dibuat adalah : baja.
Maka pemilihan elektrodanya dalam proses EDM, adalah :
(a). GRAFIT atau Copper, bila elearrence antara pahat “ puch”
dengan cetakan kurang dari 0,1 mm
(b). Copper bila clearence antara pahat “ puch” dengan cetakan antara :
0,1 dan 0,3 mm
(c) Elektroda pelengkap (auxiliary-elektrode) selalu dibuat dari pahat
copper dengan tabel 3 6 mm.
II. Material pahat yang akan dibuat adalh karbida
tungsten (tungsten-carbise tool)
Dalam hal ini maka material elektroda maupun elektroda pelengkap
adalah Copper-tungsten (Cu W).
PERENCANAAN PAHAT
Data dari pada pahat mesin press yang akan dibuat dengan mesin EDM
adalah sebagai berikut :
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Material : baja yang dikeraskan
Taper : 0,01 mm (maksimum)
Surface finish : CH 26
Sebelum pengerjaan : Lubang 12 mm
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Material : baja yang dikeraskan
Taper : 0,01 mm (maksimum)
Surface finish : CH 27
Sebelum pengerjaan : berupa balok segi empat ukuran
32 x 18 mm
Clearence : 0,05 mm
TINGKAT PELAKSANAAN PERENCANAAN PAHAT
1. Penentuan jumlah tingkat pengerjaan :
Surface – finish DIE : CH 26 Dari teori disebutkan untuk CH > 22
cukup dengan 2 tingkat pengerjaan : Roughing
Finishing
Surface – finish PUNCH : CH 27
PAHAT SURFACE FINISH
Roughing Finishing
DIE
PUNCH
CH 41 CH 34
CH 42 CH 35
CH 26
CH 27
2. Penentuan ELEKTRODA dan Polaritas
Clearnce diantara DIE dengan PUNCH : 0,05 mm dan keduanya
dibuat dari : Baja
Menurut teori maka elektroda untuk pembuatan DIE : GRAFIT
Elektroda pelengkap untuk pembuatan PUNCH : Copper (berupa
pelat).
Penentuan polaritas elektroda :
Dalamnya DIE : 20 mm dan tidak begitu krtitis, sehingga polaritas
elektroda grafit bisa negatif yang akan memberikan RMR yang tinggi.
Elektroda pelengkap dari copper dan menurut teori, polaritasnya selalu
positip.
Flushing untuk pembuatan DIE : Suction – Fluching sedang untuk
PUNCH : injection flushing.
3. Analisa
Pembuatan DIE :
(a). Proses Roughing
Sfe = Sft –Spm Luas permukaan frontal total :
Luas permukaan pre-machining :
Sfe = 448 113,1 = 334,9 mm2 = 3,349 cm2
Dari tabel (1) lihat contoh soal 2, untuk elektroda grafit (-), maka
tingkat intensitas (intensity-Level) dipilih 2.
Pilih tabel AGMO yang memenuhi kondisi diatas (grafit-baja,
polaritas, intensity-level).
Diperoleh data sebagai berikut :
C E F G M O R
(..xh) (mm) (mm) (CH) (mm3/min) (%) (mm3/min A)
5 1 0,137 0,24 35 430 16 18
6 1 0,178 0,32 37 550 15 20
7 0,9 0,23 0,41 40 600 15 20
8 0,9 0,30 0,53 43 550 15 20
Dalam proses roughing pemilihan RMR didasrkan pada kolom
R, karena luas permukaan frontal belummampu menampung
besar arus listrik yang mengalir melalui permukaan tersebut.
Pemeriksaan besarnya arus listrik untuk proses roughing :
Lihat tabel : 4.9
Sfe = 3,3 cm2 . Besarnya arus listrik = 3,3 x 8 = 26,4 A
Sedangkan pada tingkat intensitas (intensity-level) :
2, generator EDM menyediakan arus listrik : 50 A (jadi
perhitungan RMR memang benar berdasarkan kolom R).
kecepatan potong : Me = R x (Besar arus listrik) =
20 x 26,4 = 528 mm3 / min
(b). Proses Finishing :
Safety –cut : Se = Fe - Ee = 0,32 – 0,178 = 0,14
Perhatian :
Didalam proses ini hanya dipergunakan 2 tingkat pengerjaan
maka safety cut proses roughing selalu ditambah : 0,2 mm
Jadi safety-cut yang sebenarnya :
(Se)o = 0,14 + 0,2 = 0,34 mm
Perimeter die :
Vff = Sff . hm = 21,04 x 20 = 420, 83 mm3
Perhatikan : Tabel 4.8 dengan mempertimbangkan factor-faktor :
finishing.
Elektroda grafit dan Sff, maaka diambil : tingkat
intensitas = ¼.
Pilih tabel AGMO yang memenuhi kondisi-kondisi diatas
C E F G M O R
(..xh) (mm) (mm) (CH) (mm3/min) (%) (mm3/min A)
2 1,2 0,046 0,09 26 24 29 8,5
3 1,1 0,052 0,09 27 28 27 9,5
Kecepatan pengerjaan : Mr = 24 mm3 / min. (diambil dari kolom
M)
Jadi Tt = Te + Tf = 12,69 + 20 = 32,69 min
(c ). Perencanaan ukuran elektroda untuk pembuatan DIE
Note : Baik untuk proses Roughing maupun finishing
dipergunakan elektroda Grafut, maka dibuat sebuah
pahat bertingkat yang berfungsi untuk roughing dan
tingkat lain untuk finishing (lihat contoh soal no 1)
seperti yang diperlihatkan dalam gambar ini.
Pahat ini sekalian dipergunakan untuk membuat elektroda
lengkap.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Elektroda untuk roughing
Total under –sizing = safety cut + under cut (Se)o = 0,34 mm
Safety under –cut dipilih = 0,3 mm
(range dari pada under-cut adalah 0,1 0,3 mm)
Total under –sizing = 0,34 + 0,3 = 0,64 mm
(a)e = 30 – 0,64 = 29,36 mm
(b)e = 16 – 0,64 = 15,46 mm
Note :Total under-sizing dilakukan terhadap sisi a dan sisi b (sisi
yang terbesar).Karena elektroda ini dipergunakan juga
untuk mengerjakan punch-tool, maka perhitungan
panjang elektroda untuk DIE baru bisa dihitung setelah
tebal pahat elektroda pelengkap diketahui.
Elektroda untuk finishing : Total under-sizing = safety-cut saja
dalam proses finishing.
Sf = Ff – Ef = 0,09 – 0,046 = 0,04 mm (lihat tabel AGMO untuk
finishing)
Jadi : (a)f = 30 0,04 = 29,96 mm
(b)f = 16 0,04 = 15,96 mm
4. ANALISA PEMBUATAN PUNCH DENGAN ELEKTRODA
PELENGKAP
Bahan baku : balok baja perkakas yang telah dikeraskan ( heat-
treatment) dengan ukuran 32 x 18 (mm).
Clearance = 0,05 mm. Tinggi (hm) : 40 mm
Material elektroda pelengkap Copper untuk pengerjaan kasar
(roughing) maupun finishing. Masing-masing pengerjaan
membutuhkan elektroda tersendiri.
Perhatian : Berlainan dengan contoh soal (1), (2) maupun
pembuatan DIE dimana elektrodanya adalah
“male-electrode” (elektroda-laki-laki), maka pada
pembuatan punch ini dipergunakan jenis “female-
electrode” (elektroda perempuan) dengan
keistimewaan sebaagai berikut :
- pada ukuran elektroda dikerjakan : Over-
sizing (perbesaran ukuran) dan bukan under
sizing
- Keausan linear dari pada female elektroda
kecil sekali, sebesar 1/3 kali keausan pada
male electrode.
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
(a). Proses roughing :
ao = 32 – 0,05 = 29,95 mm
bo = 16 – 0,05 = 15,95 mm
Sfe = SFT – Spm
Sft = 32 x 18 = 576 mm2
Spm = 29,95 x 15,95 = 464,94 mm2
Sfe = 576 = 464,94 = 111,1 mm2
Lihat tabel 4.9 elektroda Cu (+), maka tingkat intensitas dipilih : 1
Dipilh tabel AGMO yang memenuhi kondisi-kondisi di atas,
didapat data-data sebagi berikut :
A C E F G M O R
(..xh) (mm) (mm) (CH) (mm3/min) (%) (mm3/min A)
6 0,8 0,178 0,23 35 150 24 6,7
7 0,7 0,21 0,27 36 150 14 7,0
8 0,6 0,255 0,33 38 150 6 7,0
Pemeriksaan besar arus lisrik yang mengalir dalam proses
roughing : Lihat tabel 7,8 : Untuk Cu (+) dan baja, maka diambil
rapat arus listrik diambil 20 A/cm2
Besar arus listrik = 20 x 1 20 A
Untuk tingkat intensitas : 1 besar arus listrik yang tersedia dalam
mesin EDM : 25 A
Jadi RMR dipilih berdasarkan : kolom R pada tabel AGMO yang
bersangkutan
Kecepatan pengerjaan : Me = 20 X 7,0 = 140 mm3 / min.
(harganya harus lebih kecil dari pada kolom M)
(b). Proses finishing :
, injection-flushing :
Se = Fe’ - E’
e = 0,27 – 0,21 = 0,06 mm
(Se)o = 0,06 + 0,2 mm ( ingat proses pengerjaan dua tingkat)
p=87,1 mm
Vff = Sff x hm = 13,94 x 40 = 557,44 mm3
Perhatikan tabel 4.9 elektroda Cu (+), Sff, maka dipilih tingkat
intensitas ¼
Cari tabel AGMO yang memenuhi kondisi-kondisi diatas,
didapat data-data sebagai berikut : (perhatikan CH finishing).
A C E F G M O R
(..xh) (mm) (mm) (CH) (mm3/min) (%) (mm3/min A)
4 0,8 0,075 0,093 26 11 28 3,6
5 0,5 0,085 0,11 28 20 15 4,1
6 0,4 0,1 0,13 29 22 6 4,0
Kecepatan potong : Mf = 14 mm3 / min ( diambil dari kolom M)
Jadi
Total waktu pengerjaan PUNCH : Tt = Te + Tf
31,37 + 39,82 = 71,55
min
5. Analisa ukuran elektroda-pelengkap untuk membuat PUNCH
Note : Clearence antara die-punch = 0,05 mm
Total over sizing = safety –cut + over-cut
Range over-cut = under-cut yakni : 0,1 0,3
(a). Elektroda pelengkap untuk roughing :
Safety-cut = (Se)o = 0,26 mm
Over-cut diambil : 0,3 mm
Total over sizing = 0,26 + 0,3 = o,56 mm
Ukuran punch-tool : ao = 30 – 0,05 = 29,95 mm
bo = 16 – 0,05 = 15,95 mm
ukutan elektroda pelengkap untuk roughing :
a = 29,95 + 0,56 = 30,51 mm
b = 15,95 + 0,56 = 16,51 mm
Perhatikan tabel 3 dan tabel AGMO untuk menghitung.
Panjang elektroda, Le.
(b). Elektroda pelengkap untuk finishing :
Safety –cut : F’ – E’ = 0,093 – 0,075 = 0,018 mm
0,02 mm
Total over sizing = 0,02 mm (ingat finishing tidak ditambah
over-cut)
Ukuran Elektroda pelengkap untuk finishing :
a = 29,95 + 0,02 = 29,97 mm
b = 15,95 + 0,02 = 15,97 mm
Perhatikan tabel 3 dan tabel AGMO yang bersangkutan untuk
menghitung panjang elektroda :
Note : dalam perencanaan ini Le dan Lf sedikit lebih panjang
dari range yang biasanya dipakai
(3 6 mm)
6. Proses pengerjaan elektroda pelengkap
Dari analisa (3) diatas, direncanakan elektroda Grafit tersebut
disamping dipergunakan untik membuat DIE juga dipakai untuk
mengerjakan elektroda pelengkap.
Dari analisa (4), diketahui bahwa elektroda pelengkap terdiri dari 2
buah yakni elektroda pelngkap untuk proses roughing dan
elektroda pelengkap untuk proses finishing.
Data-data :
Elektroda pelengkap proses roughing :
Material : Copper
Surface-finish : CH 26
Jadi ada 2 tingkat pengerjaan
Yakni : proses roughing an proses finishing
Elektroda pelengkap untuk proses finishing :
Material : Copper
Surface –finish : CH 26
Dua tingkat pengerjaan : roughing dan finishing
Pada proses pembuatan elektroda-elektroda pelengkap ini
dipergunakan : injection-flushing
I. Elektroda pelebgkap untuk proses roughing
Pengerjaan Surface – finish
Roughing CH 41 CH 34
Finishing CH 26
Dari data pada 5 – a diperoleh :
a = 30,51 mm
b = 16,51 mm
hm = 7 mm
(a). Pengerjaan roughing :
Sfe = Sft – Spm – Spm = 0,
= 471,71 mm2
Dari tabel 4.8, elektroda GR (-), data Sft dipilih tingkat intensitas :2
Pilih tabel AGMO untuk GR (-)/ copper yang memenuhi kondisi
diatas.
Didapat data sebagi berikut :
A E’ G M O
(mm) (CH) (mm3/min) (%)
5 0,135 35 60 38
6 0,15 37 70 38
8 0,19 40 100 38
9 42 110 38
Sfe = 471,72 mm2
Ve = Sfe . hm = 471,72 x 7 = 3302,04 mm3
Karena kolom R ada maka kecepatan potong diambil dari kolom
M.
(b). Pengerjaan finishing :
Dari tabel AGMO diatas data Fe’ tidak
ada.
Didalam kasus ini dianggap : Fe’ = Ee
’
(Se)o = 0,2 mm ( 2 tingkat pengerjaa)
. Menurur tabel 4.8 ka tingkat
intensitas : . Tetapi tabel AGMO yang tersedia untuk tingkat
intensitas yang rendah adalah :
Dari tabel AGMO ini untuk : CH 26 didapat data :
Mf = 22 mm3 / min. Keausan pahat relatif = 75 %
Vf = Sfsf x x hm = 8,9 x 7 = 62,3 mm3
Tabel AGMO untuk elektroda grafit yang berpolaritas negatif
dengan material benda kerja cooper.
A C E E’ G M O Keterangan
…xhm mm mm CH mm3/min %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,052
0,058
0,06
0,065
0,075
0,085
0,095
0,11
0,062
0,066
0,07
0,074
0,085
0,093
0,112
0,115
24
25
26
27
28
30
31
32
34
16
20
22
25
26
25
22
17
90
80
75
70
80
80
100
130
Elektroda : GR(-)
Benda kerja :
Cooper
Tingkat intensitas :
A C E E’ G M O Keterangan
…xhm mm mm CH mm3/min %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,065
0,070
0,075
0,085
0,09
0,12
0,18
0,13
0,08
0,085
0,09
0,095
0,105
0,12
0,13
0,15
27
27,5
28
30
31
33
35
36
38
20
26
30
38
48
52
52
50
40
60
55
54
54
52
60
63
80
100
Elektroda : GR(-)
Benda kerja :
Cooper
Tingkat intensitas : 1
A C E E’ G M O Keterangan
…xhm mm mm CH mm3/min %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,08
0,85
0,09
0,095
0,11
0,15
0,14
0,16
0,1
0,11
0,115
0,12
0,135
0,15
0,17
0,19
30
31
32
33
35
37
38
40
42
30
35
40
48
60
70
95
100
100
50
45
40
39
38
38
38
38
38
Elektroda : GR(-)
Benda kerja :
Cooper
Tingkat intensitas : 2
Jadi : Tt = 33 + 2,8 = 35,8 min
II. Elektroda pelengkap untuk proses finishing.
Pengerjaan
Roughing
Finishing
Surface-finish
CH CH 34
CH 26
Dari data 5-b,
diperoleh data :
a = 29,97 mm
b = 15,97 mm
hm = 8 mm
Inject-flushing
Pengerjaan roughing :
Sfe = Sft - Spm . Spm = 0
Sft = 29,97 x 15,97 =
Jadi Sfe = Sft = 446,62 mm2 = 4,5 cm2
Dari data-data (I) diatas, terlihat bahwa :
Sfe (I) Sfe (II)
Hm (I) hm (II)
Karena kondisi-kondisi pengerjaan lainnya juga sama maka
dapat disimpulkan bahwa Tt (I) = Tt (II)=35,8 min
III. Pemeriksaan ukuran elektroda Grafit terhadap ukuran
elektroda –elektroda pelengkap untuk roughing dan
finishing :
Lihat data 3 c diatas:Grafit:Roughing (a)e = 29,36 mm
(b)e = 15,36 mm
Finishing (a)e = 29,96 mm
(b)e = 15,96 mm
Dinyatakan diatas bahwa elektroda Grafit diatas,
dipergunakan juga berturut-turut untuk membuat elektroda
pelengkap untuk roughing dan elektroda pelengkap untuk
finishing.
Perhatian : Disatu pihak elektroda Grafit mengalami under
sizing dan dilain pihak elektroda pelengkap
mengalami over-sizing.
Elektroda pengkap untuk roughing : a = 30,51 mm
b = 16,51 mm
Dalam hal ini, terlihat bahwa ukuran elektroda Grafit jauh
lebih kecil daripada ukuran elektroda pelengkap.
Proses pengerjaan elektroda pelengkap untuk roughing bisa
diuraikan sebagai berikut :
- Pertama lubang dibuat oleh bagian roughing dari pada
elektroda Grafit
- Kemudian lubang terebut diperbesar oleh bagian
finishing dan untuk mencapai ukuran seperti yang
sebenarnya maka meja kerja mesin EDM perlu
digerakkan relatif terhadap pahat sebesar :
(a – af) – E’ dan (b – bb) – E’ dimana E’ safety cut diambil
dari kolom (E/E’)
pada tabel AGMO
(GR (-)/ Copper.
Jadi meja EDM digerakkan dalam arah “a” =
(30,51 – 29,96)-0,07 = 0,48 mm
Meja kerja EDM digerakkan dalam arah “b” = 0,48 mm
Elektroda pelengkap untuk Finishing :
Ukuran a = 29,97 mm
B = 15,96 mm
Ukuran elektroda Grafit untuk proses finishing hampir
sama dengan ukuran elektroda pelengkap finishing,
sehingga meja kerja perlu digerakkan lagi relatif terhadap
pahat.
7. Perhitungan panjang elektroda Grafit untuk proses pengerjaan DIE
dan Elektroda pelengkap.
Perhatikan tabel (3), tabel AGMO yang bersangkutan :
(a). Panjang bagian roughing :
- Pembuatan DIE :
Led = hm .C.Co + hm = 20 x 1 x0,75 + 20 = 35 mm
- Pembuatan elektroda pelengkap untuk roughng :
Ler = hm . C. Co
(Note : dalam hal ini Le2 tidak perlu ditambah hm lagi, karena
Le1 telah ditambah hmO)
Dimana : hm = 7 mm
C = volumetric keausan pahat (%) x 4 =
0,38 x 4 1,5
Co = 0,75
Jadi : Ler = 7 x 1,5 x 0,75 = 7,88 mm
- Pembuatan elektroda pelengkap untuk finishing :
Ler = hm . C. Co dimana : hm = 8 mm
C = 1,5 , Co = 0,75
Jadi : Ler = 8 x 1,5 x 0,75 = 9 mm
(Le) roughing = 35 + 7,88 + 9 = 51,88 mm
(b). Panjang bagian finishing
- Untuk pembuatan DIE
Lfd = hm . C. Co
Dimana : hm = 20 mm
C = 1,2
Co = 0,75
Lfd = 20 x 1,2 x 0,75 = 18 mm
- Untuk pembuatan elektroda pelengkap untuk proses
roughing
Lfr = hm . C. Co hm = 20 mm Keausan pahat = 75%
C = 4 x 0,75 = 3
Co = 0,75
Lfr = 7 x 3 x 0,75 = 15,75 mm
- Untuk pembuatan elektroda pelengkap untuk proses
finishing :
Lff = hm . C. Co hm = 20 mm
C = 3
Co = 0,75
Lfd = 8 x 3 x 0,75 = 18 mm
Jadi :
(Lf) finishing = Lfd + Lfr + Lff
= 18 + 15,75 +
= 51,75 mm