BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

WJM cocok untuk memotong plastik, makanan, insulasi

karet,karpet dan headliners, dan tekstil. Bahan yang keras (Harder)

seperti seperti kaca, keramik, beton, dan komposit tangguh dapat

dipotong dengan menambahkan

abrasive ke airan jet air bertekanan pada mesin air jet abrasive

(AWJM),yang pertama kali dikembangkan pada tahun 1974 untuk

membersihkan logam sebelum pengobatan permukaan

logam. Penambahan abrasive ke air jet ditingkatkan untuk

penghapusan material dan menghasilkan kecepatan tingkat

pemotongan antara 51 dan 460 mm / min. Umumnya, AWJM

pemotongan 10 kali lebih cepat dibandingkan konvensional

mesin metode material komposit.mengklaim bahwa air jet abrasive

lebih kuat daripada jet air murni kali.

Perkakas pemotong logam jenis Abrasive Water Jet

Machining (AWJM) saat ini tiba-tiba saja menjadi populer di

pasaran karena mesin ini bisa melakukan pekerjaan cepat untuk

program kendali komputer (CNC) dan bisa membuat waktu

pengerjaan berjalan singkat. Mesin ini cepat untuk mengatur,

menelusuri bagian-bagian suku cadang yang tergolong rumit dan

menawarkan perpindahan cepat di sekitar medan kerja. Mesin ini

dilengkapi dengan alat yang bisa digunakan baik untuk operasi

primer ataupun sekunder dan bisa membuat bagian rumit dengan

cepat dari hampir semua keluaran suku cadang dari berbagai

bahan dan jenis material.

1

Gambar 1.1 Mesin AWJM CNC

Salah satu keunggulan utama ari mesin ini adalah bahwa

mesin pemtong logam jenis ini tidak membuat panas material,baik

itu benda kerja maupun area kerja. Segala macam bentuk rumit

mudah dibuat dengan AWJM. Mesin ini dengan cepat telah berubah

menjadi mesin pembuat uang,dalam arti kata banyak keuntungan

finansial dari penggunaan mesin ini untuk proses produksi.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari pengetahuan tentang seluk beluk mesin

pemotong logam Abrasive Water Jet machinig (AWJM) adalah

sebagaui berikut:

1. Agar pembaca/mahasiswa memiliki persiapan untuk bersaing di

dunia usaha khususnya dibidang produksi.

2. Agar pembaca/mahasiswa tidak canggung andai bertemu

dengan mesin ini baik didunia kerja atau bukan,dan telah

memiliki dasar pengetahuan tentang mesin AWJM ini.

2

BAB II

Abrasive Water Jet Machining (AWJM)

2.1 Pengertian

Abrasive Water Jet Machining (AWJM) adalah suatu mesin

pemotong logam yang teah dikembang menjadi mesin dengan

sistem kendali komputer (CNC),dimana gerakan pemtongannya

ialah penembakan air bertekanan tinggi ke benda kerja yang mana

dircampur dengan pasir abrasive.Sehingga ketika campuran ini

menyentuh material kerja,terjadilah proses pemotongan logam

akibat gesekan dan tekanan tinggi oleh air dan pasir abrasive

tersebut.

Gambar 2.1 Mesin AWJM

2.2 Prinsip Kerja Mesin AWJM

Penting untuk memahami bahwa jet abrasif bukan hal yang

sama seperti jet air biasa meskipun mereka hampir sama.

Teknologi Jet Air pemotong logam telah ada sejak awal 1970-an

atau lebih, dan jet abrasif memperpanjang konsep tentang sepuluh

tahun kemudian. Teknologi Keduanya menggunakan prinsip

menekan air dengan tekanan yang sangat tinggi, dan

memungkinkan air untuk mengalir melalui suatu celah kecil yang

biasanya disebut lubang pencekik (orifice).Jet air menggunakan

3

daya keluaran dari tekanan air dari celah orifice untuk memotong

barang lembut seperti permen, tetapi tidak efektif untuk memotong

bahan lebih keras seperti logam.

Gambar 2.2 Pemotongan material lunak oleh mesin Jet air

Sedangkan pada AWJM sistem penekanan air nya tergolong

mirip,hanya saja pada tekanan air tersebut dicampurkan pasir

garnet yang tajam,dinamakan juga pasir abrasive (abrasive dalam

bahasa ingrris berarti menggosok,mengikis..).sehingga bisa

dikatakan konstruksi tool-nya sedikit berbeda dengan tool jet air

biasa.

Gambar 2.3 Pasir garnet

Konstruksi tool untuk AWJM bisa dilihat pada gambar

Gambar 2.4 dibawah ini.Bahwa tool pada AWJM ini memiliki 2

saluran masuk an satu saluran keluar. Dalam AWJM, aliran air jet

4

juga berfungsi untuk mempercepat partikel abrasif, bukan

air untuk menyebabkan pengikisan(removal) material melainkan

pergesekan partikel . Setelah jet air murni dibuat,

abrasive ditambahkan baik menggunakan metode injeksi atau

penangguhan

ditunjukkan pada. Parameter penting dari abrasive adalah

material struktur dan kekerasan, perilaku mekanik, bentuk butiran.

ukuran butir, dan distribusi.

Gambar 2.4 Tool untuk AWJM

Proses pemotongan logam oleh AWJM ini bisa diihat pada

gambar dibawah ini.Terlihat pasir abrasive yang diboncengi oleh air

bertekanan tinggi menabrak permukaan material sehingga butiran

halus pasir-pasir abrasive tersebut mengikis secara partikel dari

permukaan material benda kerja,karena terus

menerus,makapelepasan materila berangsur sedikit demi

5

sedikit.Karena didorong oleh air yang bertekan dan berkecepatan

tinggi,proses ini menjadi lebih cepat.

Gambar 2.5 Skema Pemotongan logam Oleh AWJM

Gambar 2.6 Proses Pemotongan logam Oleh AWJM

Air yang masuk ke inlet tool biasanya bertekanan antara

20000 dan 60000 Pounds Per Square Inch (PSI). Ini dipercepat

melalui dinding kecil di lubang orifice yang biasanya berdiameter

0,18 hingga 0.4 mm. Hal ini menciptakan variasi bentuk kecepatan

yang sangat tinggi dari aliran air tersebut. AWJM menggunakan

suatu saluran lain pada tool dimana saluran ini akan dihubungkan

dengan ruang campur (Mixing) di dalam tool.Orifice sauran itu juga

6

dibentuk dengan diameter tertentu sinar yang sama air untuk

mempercepat partikel kasar yaitu pasir granite sehingga dengan

kecepatan yang cukup dpat melakukan pengikisaan permukaan

materila sehingga terjadilah prosses pemotongan logam.

2.3 Bagian-Bagian Utama Mesin AWJM

Komponen dari mesin pemotong logam AWJM meliputi :

• Sistem Abrasive Pengiriman

• Sistem Kontrol

• Pompa

• Nozzle

• Sistem Motion

Gambar 2.7 Bagian-bagian dari mesin AWJM

7

Gambar 2.8 Mekanisme sistem aliran dan transportasi pada AWJM

Gambar 2.9 Konstruksi susunan komponen-komponen AWJM

konvensional

2.4 Tool dan Pompa Supply

1. Nozzle

Tool digunakan sebagai media penembak dari aliran air + pasir

abrasive bertekanan tinggi.Tool disini juga bisa dikatakan sebagai nozzel

yang mana nozzle itu dapat didefinisikan sebagai pemercepat aliran

fluida.

8

Gambar 2.10 Bagian-bagian Nozzle pada AWJM

Gambar 2.11Nozzle standar OMAX

2. Pompa Supply hydraulic

Proses pemotongan jet air dimulai dengan pompa intensifier, yang

menciptakan tekanan ultra tinggi (lebih dari 50.000 psi) tekanan air yang

dibutuhkan untuk memotong bahan keras.Pompa intensifier

menggunakan tekanan hidrolik atas sistem air. Sebuah motor besar

tenaga kuda drive dengan pompa hidrolik dapat menciptakan kekuatan

tekanan hidrolik pada piston dalam silinder. Tekanan hidrolik diperkuat

9

oleh rasio silinder hidrolik yang lebih besar yang dimana akan mendorong

piston kecil ke silinder yang telah diisi dengan air, sehingga menciptakan

tekanan air ultra-tinggi.

Gambar 2.12 Motor Penggerak untuk penghasil tekanan hidrolik

3. Air-Jet-Intensifier

Air bertekanan dikirim ke kepala pemotongan oleh salah satu

tabung dengan tekanan tinggi atau sedang.

Gambar 2.13 water jet Intensifier

10

Gambar 2.14 Pompa tripleks tenaga kuda (crankshafts)

Air tekanan tinggi diterapkan pada sebuah lubang dengan diameter

yang khas mulai dari 0,005 inchi ke 0,020 inchi. Lubang ini dibuat dalam

sebuah diamond atau safir yang digunakan untuk menahan abrasi air

yang bertekanan tinggi. lubang menciptakan aliran air berkecepatan dan

bertekanan tinggi yang digunakan untuk memotong material.

Setelah air keluar dari orifice yang kasar dimana dapat

ditambahkan untuk aliran air sebagai alat potong untuk bahan yang

keras. Ketika memotong bahan yang keras, termasuk baja, stainless steel,

aluminium, batu, kayu, plastik, gelas, dan sebagainya, itu merupakan

pemotongan actual yang menggunakan jenis tindakan seperti

menggergaji mekanis.

Gambar 2.15 Proses AWJM seperti penggergajian mekanis

2.5 Sistem Pengiriman Abrasive

                   Abrasive merupakan sebuah laju aliran sederhana dari pasir

granite yang halus secara konstan.Semua itu diperlukan untuk

kelancaran proses pemotongan yang akurat. Sistem konstruksi

pengiriman abrasive yang modern dirancang untuk menghilangkan

getaran dan penggumpalan pasir granite.Hal ini merupakan persoalan

11

yang rawan pada padatan sistem metering katup pengiriman abrasive

konstruksi sebelumnya.

Gambar 2.16 Sistem metering katup pengiriman abrasive

2.6 Sistem Kontrol

Secara historis, mesin pemotongan jet air abrasif telah

menggunakan sistem kontrol tradisional CNC yang mana sering dikenl

dengan nama "G-code". Namun, ada gerakan cepat dari teknologi ini

untuk sistem jet abrasif, terutama untuk aplikasi mesin jangka pendek

dan terbatas untuk produksi toko. G-code merupakan pengendali yang

dikembangkan untuk memindahkan alat pemotong kaku, seperti pabrik

akhir atau pemotong mekanis. Tingkat umpan untuk alat ini umumnya

diselenggarakan konstan atau bervariasi hanya dalam kenaikan tersendiri

untuk sudut dan kurva. Setiap kali perubahan dalam tingkat pemasukan

perintah(Command) pemrograman.

12

Gambar 2.17 Contoh pemakaian CNC G-Code

Air jet atau jet abrasif pasti bukan merupakan alat pemotong

kaku yang menggunakan tingkat feed konstan akan menghasilkan berat

undercutting atau lancip di sudut-sudut dan di sekitar kurva. Selain itu,

perubahan langkah membuat diskrit tingkat masukan juga akan

mengakibatkan pemotongan tidak rata di mana transisi terjadi. Perubahan

dalam tingkat pakan sudut dan kurva harus dibuat lancar dan secara

bertahap, dengan laju perubahan ditentukan oleh jenis bahan yang

potong, ketebalan, geometri bagian dan sejumlah parameter nozzle.

2.7 Proses kemampuan

Variabel proses umum termasuk tekanan, diameter nozzle,

penyanderaan jarak jenis, kasar, nomor grit, dan laju benda kerja pakan.

Sebuah abrasive jet memotong air melalui lembaran 356,6-mm-tebal

beton atau baja perkakas 76,6-mm-tebal plat di 38 mm / menit dalam

single pass.Kekasaran permukaan yang dihasilkan berkisar antara 3,8 dan

6,4 pM, sementara toleransi dari ± 0,13 mm diperoleh. Repeatability dari

± 0,04 mm, kuadrat dari 0,043 m mm /, dan kelurusan 0,05 mm per

13

sumbu. Foundry pasir sering digunakan untuk memotong dan gerbang

bangun. Namun, garnet, yang merupakan bahan abrasif yang paling

umum, adalah 30 persen lebih efektif daripada pasir.

Gambar 2.18 Suku cadang hasil dari proses AWJM

Selama mesin dari kaca tingkat pemotongan 16,4 mm3/min

tercapai yang 4 sampai 6 kali untuk logam. Kekasaran permukaan

tergantung pada benda kerja bahan, ukuran grit, dan jenis abrasive.

Bahan dengan laju penyisihan tinggi menghasilkan kekasaran permukaan

yang besar. Untuk alasan ini, butiran halus digunakan untuk mesin logam

lunak untuk mendapatkan kekasaran yang sama sebagai yang keras.

Penurunan kekasaran permukaan, di lebih kecil ukuran butir, berkaitan

dengan mengurangi kedalaman potong dan pelat badan kaku chip lintas

bagian. Selain jumlah yang lebih besar dari butir per unit bubur volume,

semakin banyak yang jatuh pada area permukaan unit. Sebuah cairan

pembawa yang terdiri dari air dengan aditif anti korosi telah kerapatan

yang jauh lebih besar daripada udara. Hal ini memberikan kontribusi

untuk ercepatan lebih tinggi butir gandum dengan kecepatan yang lebih

tinggi dan meningkat akibat Tingkat penghasilan geram. Selain itu,

menyebar cairan pembawa atas permukaan Proses mekanis 45 Side feed

14

Tekanan generasi Abrasive reservoir Air nozzle Fokus tabung Machining

kepala Air Benda kerja Air Abrasive penyimpanan Lumpur Penangguhan

Suspensi nosel Feed Tengah Gambar 2.27 Injection dan jet suspensi.

pengisian rongga dan membentuk sebuah film yang menghambat

tindakan mencolok butir. Menonjol dan bagian atas penyimpangan

permukaan adalah yang pertama terpengaruh, dan meningkatkan kualitas

permukaan. Kaczmarek (1976) menunjukkan bahwa penggunaan air jet

udara satu untuk mendapatkan izin, rata-rata, nomor kekasaran yang

lebih tinggi demi satu, dibandingkan dengan efek dari jet udara. Dalam

WJM tinggi kecepatan Inconel, Hashish (1992) menyimpulkan bahwa

kekasaran meningkat pada tingkat umpan yang lebih tinggi serta di

lumpur yang lebih rendah aliran tarif. Advanced air jet dan mesin AWJ

sekarang tersedia di mana beban komputer desain dibantu komputer

(CAD) gambar dari lain sistem. Komputer menentukan titik awal dan akhir

dan urutan operasi. Operator kemudian masuk jenis material dan alat

offset data. Komputer menentukan tingkat pakan dan melakukan

pemotongan. sistem mesin lainnya beroperasi dengan modem dan CAD /

computer-aided manufacturing (CAM) kemampuan yang memungkinkan

transfer dari CATIA, AUTOCAD, IGES, dan format DXF. Komputer

menjalankan sebuah program yang menentukan, dalam hitungan detik,

bagaimana meminimalkan sampah ketika memotong dari balok atau plat

2.8 Limbah AWJM

Waterjets yang lebih ramah lingkungan  Abrasivejets biasanya

menggunakan garnet sebagai bahan abrasif. Garnet adalah mineral non-

reaktif yang lembam secara biologis. Satu-satunya masalah dengan

waterjets adalah ketika Anda memotong bahan yang berbahaya (seperti

timah). Waterjets lebih aman karena tidak ada asap berbahaya, seperti

logam menguap, dan tidak ada resiko kebakaran. Jarak antara akhir nosel

waterjet dan bahan biasanya sangat kecil, walaupun hati-hati diperlukan

ketika nozel waterjet dinaikkan.

15

2.9 Keuntungan AWJM dibandingkan EDM

EDM singkatan dari Electrical Discharge Machining dan digunakan

untuk mesin elektrik bahan konduktif, seperti baja dan titanium. Busur

listrik cepat discharge antara elektroda dan bahan benda kerja.Rangkaian

busur menghilangkan logam dengan pelelehan dan menguap itu, pada

dasarnya mengikis logam menggunakan listrik. Partikel yang memerah

pergi dengan terus menerus beredar non-melakukan fluida, seperti air

deionisasi atau minyak tanah. EDM dapat membuat bentuk rumit dalam

bahan keras yang sulit untuk mesin dengan menggunakan metode

tradisional.

Keuntungan WATERJETS adalah, meskipun bagian atas

dapat dilakukan dengan menggunakan EDM, namun waterjets jauh lebih

cepat untuk membuatnya dari pada meggunakan EDM. Waterjets bisa

dianggap seperti mesin EDM super-cepat dengan kurang presisi. Ini

berarti bahwa banyak bagian dari kategori yang sama, bahwa EDM akan

melakukan dapat melakukannya lebih cepat dan lebih murah di

abrasivejet, jika toleransi tidak ekstrim. Teknologi baru memungkinkan jet

Abrasive untuk memperoleh toleransi hingga + / 003 "-. (0.075mm).

BAB III

ICE JET MACHINING (IJM)

3.1 Pendahuluan

16

Kelemahan utama dari WJM adalah rendahnya efisiensi transfer

energy antara jet dan benda kerja. Hal ini menghasilkan tingkat potong

rendah,yang membatasi penggunaan air jet untuk memesin material yang

relatif lembut. Untuk setiap pembentuan bahan untuk kepentingan

rekayasa, AWJM memang dapat digunakan. Namun, efisiensi energi AWJM

masih rendah. Pencampuran air dan abrasive jet terbatas untuk diameter

minimum yang dapat digunakan.disamping itu walaupun limbah AWJM

bisa ditangani,akan tetapi dampak negatife cukup besar terhadap

lingkungan.IJM merupakan salah satu solusi dari kelemahan ini.

3.2 Proses Deskripsi

Dalam mesin es jet (IJM), abrasive akan diganti dengan partikel es

yang membentuk jet es. Karena kekerasan partikel es kurang daripada

abrasive, tingkat material yang akan dipisahkan lebih rendah dari yang

diharapkan,dibandingkan dengan AWJM. Namun demikian, pengurangan

biaya dan dampak terhadap lingkungan tergolong amat baik. IJM

digunakan dalam makanan,

elektronik, medis, dan ruang industri di mana kontaminasi

mustahil diharapkan terjadi.

Partikel es yang dihasilkan baik menggunakan pembekuan aliran (<500

pM) atau

partikel es pasokan (> 500 pM) di ambil dari air sungai. Dalam kasus

terakhir es

kubus, dipasok dari sebuah icemaker, diberi hantaran untuk sebuah

penggiling. Solid CO2

ditambahkan untuk mencegah serpihan es untuk mencair seperti

ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.Es yang telah hancur kemudian

dihantarkan melalui nosel mesin. Sebelumnya nosel airan

17

Gambar 3.1 bagian IJM menurut Geskin et al. (1995).

Air tersebut juga didinginkan dengan melewati kumparan yang terendam

nitrogen cair. Geskin et al. (1995) melaporkan sebuah peningkatan yang

substansial dalam karakteristik mesin dikarena oleh jebakan es di dalam

nosel pemotong (lihat Tabel 2.7).

BAB IV

Magnetic Abrasive Finishing (MAF)

18

4.1 Pendahuluan

Proses Polishing yang dibantu oeh medan magnet(Magnetic

Abrasive Finishing) adalah proses nonkonvensional di mana kekuatan

proses memesin dikendalikan oleh medan magnet. Dengan demikian,

proses polishing finishing dicapai tanpa perlu biaya yang mahal,cukup

kaku untuk menjaga ketelitian,sangat presisi, minim getaran yang tak

diinginkan,dan peralatan mesin yang bekerja bebas dari kesalahan

dengan memasukkan elemen magnetik polishing yang diperlukan ke

dalam peralatan mesin yang ada.

Ada dua jenis polishing yang dibantu medan magnet: magnet

abrasif finishing (MAF), yang menggunakan sikat abrasive magnetik

untuk proses-proses akhir setelah selesai permesinan, dan polishing

float magnetik (cairan magnetis penggilingan), yang menggunakan

cairan magnetik yang merupakan dispersi koloid subdomain partikel

magnetik dalam suatu pembawa zat cair dengan abrasive. Meskipun MAF

berasal di Amerika Serikat selama empat puluhan, akan tetapi MAF itu

merupakan bekas rancangan Uni Soviet dan Bulgaria yang banyak

memiliki kegiatancpembangunan yang terjadi diakhir lima puluhan dan

enam puluhan. Selama delapan puluhan orang Jepang mengikuti

pekerjaan dan penelitian yang dilakukan untuk berbagai aplikasi

polishing.

4.2 Sistem mesin

Sebuah silinder benda kerja dijepit ke dalam cekaman dari

kumparan yang menyediakan gerakan berputar. benda kerja bisa berupa

(baja) magnet atau bukan magnetik seperti material keramik, garis

medan magnet melalui benda yang dikerjakan. Gerak getaran aksial

diperkenalkan di medan magnet oleh osilasi gerak kutub magnet relatif

terhadap benda kerja. A campuran abrasive halus diadakan dalam bahan

19

ferromagnetic (magnet abrasif konglomerat, Gambar. 2,30) yang

memperlihatkan antara benda kerja dan kepala magnetik dimana proses

finishing diberikan oleh medan magnet. Biasanya ukuran dari pasir

abrasive magnetik yang masih kasar adalah 50 sampai 100 mikron dan

abrasivenya itu sndiri berada pada ukuran 1 sampai 10 mikron.

Gambar 4.1 MAF skematis.

Gambar 4.2 Tipikal magnetik abrasif konglomerat.

Dengan bahan kerja nonmagnetik, abrasive magnetik dihubungkan satu

sama lain secara magnetis antara kutub N magnet dan kutub S sepanjang

garis kekuatan magnet, abrasive membentuk magnet fleksibel yag bisa

bergeser kearah mana pun.Dalam rangka mencapai sirkulasi seragam

20

dari abrasive, pasir abrasive magnetik diaduk secara berkala. Fox et al.

(1994) menyatakan seperti tabel berikut bahwa beberapa kondisi MAF

yang menyebabkan kedua permukaan dan tepi finishing:

4.3 Bahan proses penghapusan

MAF beroperasi dengan sikat kasar magneto dimana butir abrasive

mengatur diri dengan partikel besi yang membawa mereka untuk

bergerak fleksibel memenuhi dengan kontur permukaan kerja yang

diinginkan. Partikel abrasif dipertemukan secara rapat terhadap

permukaan benda kerja, sedangkan gerak osilasi pendek stroke dilakukan

dalam arah aksial benda kerja. kontak kuas MAF bertindak atas

permukaan menonjol unsur-unsur yang membentuk permukaan dalam

arah penyimpangan. Sementara permukaan cacat seperti goresan, noda

keras, berbaring baris, dan tanda alat bisa dihilangkan, kesalahan bentuk

seperti meruncing, perulangan, dan goresan tanda dapat diperbaiki

dengan kedalaman terbatas 20 mikron.

Jalur penghapusan material dan permukaan akhir tergantung pada

kecepatan keliling benda kerja, kerapatan fluks magnetik, bekerja

clearance, bahan benda kerja , ukuran konglomerat abrasive magnetik

termasuk Jenis abrasive yang digunakan, dan ukuran butir dan fraksi

volume konglomerat.

Permukaan selesai rata-rata (Ra) dari batang tanah dapat

diselesaikan untuk sekitar 10 nm. Meningkatnya fluks kerapatan magnetik

dapat meningkatkan tingkat finishing. Tinggi penghapusan dan kecepatan

21

Roller Sampai dengan 1,3 m / s, kerapatan medan magnet Tesla (T)

adalah 0-0,53, Tekanan magnetik Abrasive tipe 80% Fe (40) + 20% SiC

(1200) adalah 0-30 kPa, Getaran frekuensi Pelumas kering adalah 12-25

Hz.

Peyelesaian yang terbaik diperoleh dengan meningkatkan getaran

aksial amplitudo dan frekuensinya. Getaran aksial dan kecepatan rotasi

memiliki pengaturan tersendiri untuk dipertimbangkan sehingga diperoleh

pola terbaik yang akan memberikan hasil terbaik dan menyelesaikan

tingkat penghapusan yang tinggi. Pada tahun 2004 telah dianjurkan

tingkat tegangan tinggi sekitar 11,5 V, kesenjangan kerja rendah sekitar

1,25 mm, dan kecepatan rotasi tinggi sekitar 180 rpm.

4.4 Aplikasi

1. Poles bola dan rol.

Finishing Konvensional bola keramik, ialah untuk aplikasi bantalan,

menggunakan kecepatan rendah dan diamond polishing abrasive (dengan

intan) sebagai media polishing. Waktu proses yang lama dan

mengeluarkan biaya yang cukup mahal dari hasil abrasive berlian karena

memang untuk biaya pemrosesan tinggi. Berlian abrasive pada beban

tinggi dapat mengakibatkan lubang dalam, goresan, dan microcracks.

Akibatnya tingginya biaya pengolahan dan kurangnya mesin yang

memiliki keterbatasan sistem mungkin bentuk kendala saat ini. Untuk

meminimalkan permukaan kerusakan, kondisi polishing yang lembut

sangat diperlukan, yaitu rendahnya tingkat hantaran maka akan

dikendalikan kekuatan dan abrasive untuk prose yang tidak lebih sulit

daripada bahan kerja. Perkembangan terakhir di MAF melibatkan

penggunaan medan magnet untuk dukungan slurries abrasif dalam

memoles bola keramik dan bantalan rol (Gbr. 2.31). Sebuah medan

magnet, biji-bijian mengandung abrasive dan sangat feromagnetik

22

partikel halus dalam cairan tertentu seperti air atau minyak tanah,

mengisi ruang dalam cincin panduan. Bola keramik antara drift poros dan

pelampung. The abrasif butir, bola keramik, dan float (terbuat dari

nonmagnetik material) ditangguhkan oleh kekuatan magnet. Bola adalah

preset terhadap poros penggerak berputar dan dipoles oleh mekanik

abrasi tindakan. Karena kekuatan diterapkan oleh butiran abrasif adalah

sangat kecil dan terkendali, tindakan polishing sangat halus. The proses

ekonomis, dan permukaan yang dihasilkan mempunyai cacat sedikit atau

tidak ada.

Gambar 4.3 Magnetic finishing bola.

2. Finishing permukaan tube.

Sistem perpipaan gas dan cair yang dituntut Bersih perlu memiliki

kemampuan dalam mencegah kontaminan dari mengumpulkan bahan-

bahan yang diproduksi. Bila pipa yang ramping, sulit untuk menghasilkan

permukaan yang halus dengan cara menghemat biaya. Elektrolit finishing

memiliki banyak masalah yang terkait dengan tingginya biaya

23

pengendalian proses kondisi dan membuang elektrolit tanpa pencemaran

lingkungan.

Gambar 2.32 menunjukkan tampilan dua dimensi skematik dari

internal finishing dari sebuah tabung nonferromagnetic menggunakan

MAF. The magnetik abrasive, di dalam tabung, yang dipusatkan terhadap

zona finishing oleh magnet lapangan, menghasilkan gaya magnet yang

diperlukan untuk finishing. Dengan memutar tabung pada kecepatan yang

lebih tinggi, abrasive magnetik membuat batin permukaan halus. Gambar

2.33 menunjukkan kasus tabung ferromagnetik finishing dimana fluks

magnetik sebagian besar mengalir ke tabung (bukan melalui bagian

dalam tabung) karena permeabilitas magnetik tinggi mereka. Dalam

kondisi demikian, hampir tidak abrasive tetap dalam penyelesaian zona

ketika tabung diputar. Geskin et al. (1995) mencapai cermin finishing dan

dihapus Bentuk tanpa menurunkan akurasi dari bentuk.

Gambar 4.4 Magnetic finishing tabung bukan magnetik.

24

Gambar 4.5 Magnetic finishing tabung magnetik.

3. Aplikasi MAF lainnya.

Proses ini dapat diterapkan di banyak bidang lainnya antara lain :

1. Polishing komponen halus seperti papan sirkuit tercetak.

2. Penghapusan lapisan oksida dan lapisan pelindung.

3. Chamfering dan menghaluskan roda gigi.

4. Otomatis polishing bentuk rumit.

5. Poles permukaan datar.

BAB V

Elektrokimia Drilling

5.1 Pendahuluan

Pengeboran Elektrokimia (ECDR) menghasilkan diameter mulai dari 1

sampai 20 mm, dengan menggunakan tingkat pakan dari 1 hingga 5 mm /

menit. Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 4,21, sebuah elektrode tubular

digunakan sebagai alat katodik. elektrolit ini dipompa dari pusat alat dan

keluar melalui celah samping mesin, terbentuk antara dinding alat dan

lubang dibor. Machining terjadi pada saat kepadatan tinggi di celah

interelectrode frontal antara permukaan alat dan benda kerja. Side

pembubaran elektrokimia bertindak lateral antara dinding samping alat

25

dan komponen. Yang dihasilkan diameter lubang Oleh karena itu lebih

besar dari alat oleh Cd overcut, yang

Gambar 5.1 ECDR konfigurasi.

dapat dihitung, seperti ditunjukkan pada Gambar. 4.22, dengan :

Cd=dw−dt

Dimana dt adalah diameter alat dan dw adalah diameter benda kerja.

Untuk akurasi mesin tinggi dan kebesaran diametral kecil, pakan tinggi

Tingkat direkomendasikan. Dalam kondisi seperti itu, tingkat

penghapusan yang tinggi dan kualitas permukaan yang lebih baik juga

terjamin. Metode makan elektrolit mempengaruhi overcut.Dalam hal ini,

modus arus balik elektrolit di bawah tekanan belakang 0,6-2

MPa,ditunjukkan pada Gambar. 4.22, mengurangi overcut. Prosedur ini

flushes jauh produk-produk gas dari elektrolisis dari celah mesin tanpa

26

mencapai zona sisi-mesin. Peningkatan tekanan kesenjangan

meningkatkan konduktivitas elektrolit, yang meningkatkan proses

pembubaran karena peningkatan mesin saat ini. Tekanan tinggi

mengurangi ukuran gelembung gas hidrogen, yang menurut Rumyantsev

dan Davydov (1984), meningkatkan konduktivitas elektrolit. tekanan

elektrolit kembali jugamenghilangkan garis aliran dalam mesin

permukaan. Kerugian utama dari sistem tersebut, selain perkakas biaya,

adalah peningkatan kekuatan hidrolik. Soliman et al. (1986) dan Rashed

et al. (1986) menyimpulkan bahwa menggunakan isolasi alat yang tepat

mengurangi efek samping-mesin, yang dalam gilirannya membatasi

pelebaran kesenjangan samping. Pasivator elektrolit seperti sebagai

NaNO3 dapat menghasilkan overcuts lebih kecil, yang meningkatkan

proses akurasi. Laju aliran elektrolit memiliki efek diucapkan pada

overcut. Penggunaan alat berputar selama ECDR dapat mengurangi

kesalahan bundar karena kondisi homogen menjamin aliran elektrolit

dalam kesenjangan samping. Dalam ECDR bagian dari arus melalui hasil

kesenjangan interelectrode dalam pembubaran anodik pada tingkat yang

diatur oleh hukum Faraday tentang Isolasi, Elektrolit masuk, Tekanan

ruang, Elektrolit masuk

Gambar 5.2 Lubang pengeboran menggunakan kembali tekanan.

27

elektrolisis. Youssef et al. (1989) melihat bahwa mesin arus

linier dengan kecepatan umpan alat meningkat. Memicu terjadi pada kritis

feed rate dimana kecepatan maju alat terhadap benda kerja yang

lebih besar dari laju disolusi anodik. Dalam keadaan seperti ini,

kesenjangan frontal menurun ke nilai kritis di mana memicu terjadi,

menyebabkan kerugian, baik alat dan benda kerja. Kerja eksperimental

dari Rashed et al. (1976) merekomendasikan penggunaan tegangan

kesenjangan antara 20 sampai 25 V untuk menghemat energi dan

mengurangi biaya produksi. Mereka menggambarkan kebesaran

diametral Cd dengan persamaan empiris berikut:

Cd=0.225V 0,74−0.056a

di mana V adalah tegangan kesenjangan (V) dan adalah pakan alat

tingkat (mm menit-1). Selama ECDR sebagian besar arus mesin hilang di

kesenjangan samping. Untuk alasan ini rasio tingkat penyisihan

eksperimental dengan yang teoritis merupakan efisiensi saat ini. Lancar

efisiensi lebih rendah dari 100 persen mungkin terkait dengan evolusi gas

dan pembentukan lapisan oksida pasif yang membatasi proses

pembubaran. Pada sisi lain, efisiensi saat ini lebih besar dari 100 persen

terutama terkait dengan detasemen granular, dari anoda, karena butir

elektrolitik batas serangan. EC lubang pengeboran tidak dibatasi untuk

lubang melingkar sejak alat memiliki apapun penampang bisa

menghasilkan yang sesuai bentuk dalam benda yang dikerjakan.

5.2 Elektrolit Berbentuk Tube

ialah Berbentuk tabung mesin elektrolitik (STEM),maka didasarkan

pada pembubaran tersebut,proses terjadi ketika beda potensial listrik

28

dikenakan antara anodik benda kerja dan alat katodik. Karena kehadiran

medaan listrik dalam elektrolit, sering menjadi asam sulfat, menyebabkan

permukaan anoda akan dihapus. Setelah ion logam terlarut dalam larutan,

mereka dihapus oleh aliran elektrolit. Seperti ditunjukkan dalam Gambar.

4,23

Gambar 5.3 STEM skematis.

McGeough (1988), alat ini silinder melakukan dengan insulasi

lapisan di bagian luar dan dipindahkan ke benda kerja pada tertentu laju

umpan sementara tegangan diterapkan di celah mesin. Dengan cara ini

cylindrically lubang berbentuk diperoleh. STEM Oleh karena itu, variasi

modifikasi dari ECM yang menggunakan asam elektrolit. Rumyantsev dan

Davydov (1984) melaporkan bahwa Proses ini mampu menghasilkan

lubang kecil dengan diameter sebesar 0,76 untuk 1,62 mm dan rasio

kedalaman-to-diameter 180:1 di elektrik konduktif bahan. Sulit untuk

lubang mesin kecil seperti menggunakan ECM normal sebagai presipitat

tak larut yang dihasilkan menghalangi aliran jalan elektrolit.

Konfigurasi sistem mesin ini mirip dengan yang digunakan dalam

ECM. Namun, harus tahan asam, akan kekakuan yang kurang, dan

memiliki periodik polaritas terbalik pasokan listrik. Alat elektroda katodik

29

terbuat dari titanium, dinding luar yang memiliki lapisan isolasi untuk

mengizinkan hanya frontal mesin dari benda kerja anodik. Operasi normal

tegangan 8 sampai 14 V dc, sedangkan mesin saat ini mencapai 600 A.

Metals Handbook (1989) melaporkan bahwa ketika larutan elektrolit

asam nitrat (15% v / v, temperatur sekitar 20 ° C) dipompa melalui celah

(Di 1 / menit L, 10 V, alat pakan laju 2,2 mm / menit) untuk mesin-

mmdiameter 0,58 lubang dengan kedalaman 133 mm, yang overcut

diametral yang dihasilkan 0,265 mm, dan lubang conicity 0.01/133.

Proses ini juga menggunakan konsentrasi 10% asam sulfat untuk

mencegah lumpur dari menyumbat katoda kecil dan menjamin aliran

bahkan elektrolit melalui tabung. Sebuah pembalikan polaritas berkala,

biasanya pada 3 sampai 9 s mencegah akumulasi dari produk-produk

permesinan undissolved pada permukaan katoda bor. Tegangan balik bisa

diambil sebagai 0,1-1 kali tegangan mesin depan. Berbeda dengan EDM,

EBM, dan proses LBM, STEM tidak meninggalkan lapisan panas yang

terkena dampak, yang bertanggung jawab untuk mengembangkan

microcracks.

30

Karena proses menggunakan elektrolit asam, penggunaannya terbatas

untuk pengeboran lubang di stainless steel atau bahan tahan korosi

lainnya di jet mesin dan bagian turbin gas seperti :

- Turbin blade lubang pendingin

- Bahan Bakar nosel

- Setiap lubang di mana perombakan EDM tidak diinginkan

- Mulai lubang untuk kawat EDM

- Pengeboran lubang untuk logam tahan korosi konvensional rendah

machinability

31

- Pengeboran minyak di bagian bantalan mana EDM menyebabkan

keretakan

Gambar 4.4 menunjukkan bentuk turbulators yang dimesin dengan

intermiten bor muka selama STEM. Para turbulators biasanya digunakan

untuk meningkatkan transfer panas dalam lubang mesin-pendingin turbin.

Keuntungan

- Rasio kedalaman-to-diameter setinggi 300.

- Sejumlah lubang besar (sampai 200) dapat dibor dalam jangka yang

sama.

- Lubang nonparallel dapat di mesin.

- Lubang Buta bisa dibor.

- Tidak ada layer menyusun kembali atau cacat metalurgi yang

dihasilkan.

- Dan lubang berbentuk melengkung serta slot dapat diproduksi.

Keterbatasan

- Proses ini digunakan untuk logam tahan korosi.

- STEM lambat jika lubang tunggal harus dibor.

- Aspecial tempat kerja dan lingkungan yang diperlukan ketika menangani

asam.

- Limbah berbahaya yang dihasilkan.

- Kompleks mesin dan sistem perkakas yang diperlukan.

5.3 Pemboran Electrostream (kapiler)

Electrostream (ES) (kapiler) pengeboran adalah teknik ECM khusus

digunakan untuk memproduksi lubang halus yang terlalu dalam untuk

memproduksi oleh EDM dan terlalu kecil untuk bor oleh STEM. Alat katodik

32

yang digunakan adalah terbuat dari kaca nozel (,025-0,50 mm diameter).

Gambar 5.4 pendinginan lubang Turbulated diproduksi oleh STEM

Diperlukan diameter. Proses ES berbeda dari STEM, yang

menggunakan titanium dilapisi tabung sebagai alat katodik. Untuk

melakukan mesin arus melalui elektrolit asam yang mengisi kesenjangan

interelectrode, kawat elektroda platina dipasang di dalam kaca nozzle

(Gambar 4.25). Solusi asam sulfat, nitrat, atau klorida dengan konsentrasi

12 sampai 20% wt yang elektrolit yang umum digunakan. The tipe

elektrolit yang digunakan tergantung pada kondisi benda kerja. Dalam hal

ini hal, solusi klorida digunakan untuk aluminium dan paduan terkait,

sedangkan larutan asam sulfat direkomendasikan untuk Pelindung,

Inconel, Rene paduan, dan karbon dan stainless steel. Suhu elektrolit

biasanya 40 ° C untuk asam sulfat dan 20 ° C untuk sisanya. tekanan

elektrolit antara 275 dan 400 kPa yang direkomendasikan. Selama

33

permesinan, aliran elektrolit negatif dibebankan dandisemprotkan

terhadap benda kerja anodik. Suhu asam, tekanan, konsentrasi, dan laju

alir harus dipantau secara hati-hati untuk mesin memuaskan. Sebuah

celah tegangan 70-150 V yang digunakan, yang 10 kali lebih besar

daripada ECM normal. Banard (1978) dibor baris kecil dari lubang

pendingin (0,127-1,27 mm diameter) di bilah turbin, dengan rasio

kedalaman-to-diameter hingga 50 ke 1, yang lebih tinggi dari yang

dihasilkan oleh pengeboran konvensional. Proses juga digunakan untuk

menghasilkan saluran pendinginan berjalan pada sudut 45 ° terhadap

permukaan pisau dan memiliki diameter kurang dari 0,8 mm seperti

ditunjukkan pada Gambar. 4,26 dan 4,27. Wire EDM mulai lubang kurang

dari 0,5 mm dapat juga akan dibor menggunakan ES.

Proses kemampuan. Feed tarif untuk rentang pengeboran ES dari 0,75

menjadi 2,5 mm / min. Tingkat pakan tergantung pada material yang

akan mesin terlepas dari jumlah lubang yang akan dibor secara

bersamaan. Mirip untuk ECM, tingkat removal yang lebih besar terkait

dengan tingkat umpan yang lebih besar dan

Gambar 5.5 ES pengeboran skema.

34

Diameter alat. Selain itu, tingkat removal yang lebih besar telah

dilaporkan untuk titanium paduan daripada baja. toleransi normal dalam

± 10 persen dari diameter lubang yang dihasilkan. Toleransi kedalaman

lubang normal adalah ± 0,05 mm. Tingkat toleransi lebih lanjut dapat

dikurangi dengan menggunakan khusus kontrol dan dengan logam murni.

Keuntungan

- Tinggi rasio kedalaman-to-diameter yang mungkin.

- Banyak lubang bisa dibor secara bersamaan.

- Buta dan lubang berpotongan dapat mesin.

- Ada tidak adanya perombakan dan cacat metalurgi.

- Metalurgi Serbuk bahan keras dapat diatasi.

- Lubang Burr-bebas yang dihasilkan.

Gambar 5.6 Pengeboran lubang miring.

35

Gambar 5.7 ES pengeboran di posisi tidak dapat diakses.

Keterbatasan

- Hanya dapat digunakan dengan logam tahan korosi.

- limbah berbahaya yang dihasilkan.

- Proses ini lambat ketika pengeboran lubang tunggal.

- Penanganan asam membutuhkan lingkungan khusus dan tindakan

pencegahan.

- Entri Oblique sulit.

5.4 Elektrokimia Jet Drilling

Elektrokimia jet pengeboran (ECJD) terutama digunakan untuk

pengeboran lubang halus pada rasio diameter-ke-kedalaman 1:12 yang

lebih rendah dari yang diperoleh di ES (kapiler) pengeboran (1:100).

Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 4.28, proses tersebut tidak tidak

memerlukan masuknya alat seperti dalam kasus pengeboran ES. Proses

ini, Oleh karena itu, menghindari penggunaan perkakas rapuh. Jet dari

elektrolit asam encer menyebabkan pembubaran, dan ruang yang cukup

diperlukan untuk elektrolit untuk keluar, lebih disukai dalam bentuk

36

semprot. Sebuah tegangan khas dalam kisaran 400 sampai 800 V

dianggap optimal. Menurut Banard (1978), batas bawah ukuran lubang

ditentukan oleh lubang terkecil yang dapat dibor di nozel katodik, yang

tekanan yang dibutuhkan untuk pompa elektrolit dalam bentuk pesawat

jet, dan jumlah overcut. Diameter lubang yang dihasilkan tergantung

pada elektrolit melempar kekuasaan. Umumnya, lubang yang dihasilkan

oleh ECJD empat kali diameter jet elektrolit. Dalam pengeboran ES lubang

kapiler diameter / rasio diameter kapiler biasanya kurang dari 2. Mm. Ini

mengindikasikan rasio 3:04 menggunakan 0,1 M HCl, 0,5-mm jet diameter

5-mm jarak nosel dari benda kerja, dan tekanan elektrolit 7 × 105 Nm-2.

Gambar 5.8 Elektrokimia pengeboran jet.

5.5 Elektrokimia Deburring

Ketika komponen logam dari mesin, maka perlu lubang bor lintas

untuk interkoneksi yang dilubangi. badan katup hidrolik adalah contoh

khas yang mana bagian dibor banyak digunakan untuk mengarahkan

aliran fluida. Di persimpangan ini menciptakan Bentuk membosankan,

yang harus dihapus (Gbr. 4,29) untuk menghindari kemungkinan mereka

37

putus dan berat merusak sistem. Gambar 4.30 menunjukkan konvensional

memotong bagian-bagian yang membutuhkan menghaluskan. Pedoman

penghapusan Bentuk membosankan dan memakan waktu. Pada 1970-an

metode energi termal (TEM) diperkenalkan untuk menghapus Bentuk

dalam sulit dijangkau.

Dalam metode ini, ketidakrataan yang terkena ledakan 2760 ° C

panas untuk milidetik, yang membakar mereka sehinnga terkikis,

meninggalkan segala sesuatu yang lain termasuk benang, dimensi,

permukaan akhir, dan sifat fisik bagian utuh. Bagian dikenakan TEM harus

dibersihkan dari chip minyak dan logam untuk menghindari pembentukan

karbon kecabulan atau penguapan chip. Bentuk dapat dihapus

menggunakan beberapa metode termasuk getaran dan laras finishing,

jatuh, air peledakan, dan aplikasi USG dan lumpur kasar. Abrasive aliran

mesin (AFM) memberikan metode yang dapat diandalkan dan akurat

menghaluskan untuk kedirgantaraan dan medis industri. AFM dapat

menjangkau daerah-daerah tidak dapat diakses dan beberapa mesin

lubang, slot, atau tepi dalam satu operasi. Awalnya dirancang pada tahun

1950 untuk menghaluskan dari kelos katup hidrolik dan badan-badan dan

polishing ekstrusi mati.

Kelemahan dari metode ini termasuk kurangnya keandalan, tingkat

logam yang rendah penghapusan, dan kontaminasi permukaan dengan

pasir. Dalam elektrokimia menghaluskan (ECDB), bagian anodik akan

deburred ditempatkan pada fixture, yang posisi elektroda katodik yang

ada di dekat kedekatan ke Bentuk. elektrolit tersebut kemudian

diarahkan, di bawah tekanan, adanya kesenjangan antara alat

menghaluskan katodik dan beram tersebut. Pada penerapan mesin arus,

duri larut membentuk radius dikendalikan. Karenakesenjangan antara duri

dan elektroda.

38

Gambar 5.9 Bentuk dibentuk di persimpangan lubang.

minimal, Bentuk dipindahkan pada kepadatan tinggi saat ini. ECDB, Oleh

karena itu, perubahan dimensi bagian dengan membuang Bentuk

meninggalkan radiusdikendalikan. Gambar 4.31 menunjukkan sebuah

lubang EC khas menghaluskan pengaturan. ECDB dapat diterapkan untuk

roda gigi, poros spline, digiling komponen, lubang dibor, dan kosong

meninju. Proses ini terutama efisien untuk komponen sistem hidrolik

seperti kelos, dan lengan distributor cairan. Mekanisme menghaluskan.

hukum Faraday tentang elektrolisis menentukan bagaimana logam akan

dihapus oleh ECDB. Kecepatan menghaluskan dapat setinggi sebagai 400

sampai 500 mm / min. ECDB menggunakan alat berputar dan makan

elektroda (Gbr. 4.32) meningkatkan proses menghaluskan dengan

menciptakan aliran turbulen di celah interelectrode. Putaran spindel

terbalik untuk meningkatkan gejolak elektrolit. kali siklus normal untuk

menghaluskan dilaporkan oleh Brown (1998) adalah antara 30 sampai

45detik setelah yang kumparan adalah

39

Gambar 5.10 Berbagai komponen yang membutuhkan menghaluskan

Gambar 5.11 Menghaluskan Lubang.

40

Gambar 5.12 Electrochemical deburring using a rotating tool

mencabut dan bagian akan dihapus. Dalam sederhana menghaluskan

ketika alat ditempatkan di atas benda kerja, duri ketinggian 0,5 mm dapat

dihapus untuk radius 0,05-0,2 mm meninggalkan kekasaran permukaan

maksimum dari 2 sampai 4 pM. Ketika Bentuk dikeluarkan dari

persimpangan dari bagian dalam perumahan, elektrolit diarahkan dan

dipertahankan di bawah tekanan 0,3 sampai 0.5 MPa menggunakan alat

khusus. alat itu memiliki wilayah kerja sebanyak.

TABLE 4.2 Machining Conditions for Deburring of Different

Materials

41

Gambar 5.13 EC deburring applications

DAFTAR PUSTAKA

1. www.waterjets.org ,

2. Processes and Materials of Manufacture by R.A. LINDBERG

3. SEMINAR TOPIC FROM www.edufive.com/seminartopics.html

4. www.pcmag.com/encyclopedia

42