Pengertian CNC

5/19/2018 Pengertian CNC

1/44

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mesin Konvensional

Mesin Konvensional adalah suatu jenis mesin perkakas yang dalam proses

kerjanya bergerak memutar benda kerja dan menggunakan mata potong

pahat sebagai alat untuk menyayat benda kerja tersebut. Yang dimaksud dengan

Konvensional itu sendiri yaitu Pahat lebih keras dari benda kerja.

Alat potong (pahat) yang dipakai untuk membentuk benda kerja akan

disayatkan pada benda kerja yang berputar. Umumnya pahat dalam keadaan

diam,sedangkan benda kerjanya diam.Dalam kecepatan putar sesuai perhitungan,

alat potong akan mudah memotong benda kerja sehingga benda kerja mudah

dibentuk sesuai yang diinginkan. Dikatakan konvensional karena untuk

membedakan dengan mesin-mesin yang dikontrol dengan komputer Computer

Numerically Controlled (CNC) atau pun kontrol Numerik Numerical Control dan

karena jenis mesin konvensional mutlak diperlukan keterampilan manual dari

operatornya.

Pada kelompok mesin konvensional juga terdapat bagian-bagian otomatis

dalam pergerakannya bahkan juga ada yang dilengkapi dengan layanan sistem

otomatis, baik yang dilayani dengan sistem hidraulik, pneumatik, ataupun

elektrik. Ukuran mesinnya pun tidak semata-mata kecil karena tidak sedikit mesin

konvensional yang dipergunakan untuk mengerjakan pekerjaan besar seperti yang

dipergunakan pada industri perkapalan dalam membuat atau merawat

porosbaling-baling kapal yang diameternya mencapai 1.000 mm.

Mesin konvensional dibagi menjadi beberapa bagian yakni

- Manual

-

Semi Otomatis

- Otomatis


2/44

Gambar 2.1Mesin Bubut Konvensional

http://mesinbubutkonvs.files.wordpress.com/2013/03/mesin-bubut.jpg

2.1.1 Manual

Mesin Konvensional Manual adalah proses pengerjaannya sebagian besar

dikerjakan oleh operator dan sebagian kecil oleh mesin. Ciri utama dari mesin

ini Mesin konvensional memiliki beberapa jenis diantaranya : Mesin bubut

konvensional, Mesin freis konvensional, Mesin skrap konvensional, Mesin

Gurdi.

A. Mesin bubut konvensional

Pembubutan merupakan proses pembentukan material atau benda kerja

dengan cara membuang sebagia material dalam bentuk geram akibat gerak

relatif pahat terhadap benda kerja, dimana benda kerja diputar pada spindle dan

pahat dihantarkan ke benda kerja secara translasi.Prinsip kerja proses bubut

yaitu gerak potong dilakukan oleh benda kerja secara rotasi,sedangkan gerak

makan dilakukan oleh pahat secara translasi.
http://mesinbubutkonvs.files.wordpress.com/2013/03/mesin-bubut.jpghttp://mesinbubutkonvs.files.wordpress.com/2013/03/mesin-bubut.jpghttp://mesinbubutkonvs.files.wordpress.com/2013/03/mesin-bubut.jpg


3/44

Elemen dasar proses bubut :

Kecepatan potong (Vc)(m/min)

Kecepatan makan (Vf)

Vf = f.n.Zph (mm/min)

Waktu pemotongan (Tc)

TVf

ZLteff

. (min)

Tc =Vf

Lt (min)

Kedalaman potong (a)

2

DiDoA

(mm)

Kecepatan penghasilan geram

Z = f.a.Vc ( cm3/min)

B. Mesin Frais Konvensional

Pengefreisan merupakan proses pembentukan material atau benda kerja

dengan cara membuang sebagian material dalam bentuk geram akibat gerak relatif

pahat terhadap benda kerja,dimana pahat bergerak secara rotasi dan benda kerja

secara translasi.

Berikut adalah prinsip kerja mesin freis:

1.

Input

Terdapat dua penggerak utama dari mesin freis yaitu motor listrik I dan

motor listrik II. Dimana motor listrik I meneruskan daya melalui transmisi roda

gigi untuk menggerakkan spindle, arbordan pahat. Sedangkan motor listrik II

1000

.. nDVc


4/44

meneruskan daya melalui transmisi roda gigi untuk menggerakkan meja dan

benda kerja.

2.

ProsesGerak potong dilakukan oleh pahat yang berasal dari putaran spindle

secara rotasi dan gerak makan dilakukan oeh benda kerja yang berasal dari

gerakan meja kerja secara translasi.

3. Output

Benda kerja yang sudah dibentuk sesuai dengan keinginan

Geram (sisa hasil pemotongan)

Gambar 2.2 Mesin Frais Konvensional

Sumber :http://2.bp.blogspot.com/-SSCNy3w5AJQ /T0WUiJgsa5I/AAAAAAAAAIw/2LvB6cULqEw/s1600/a.JPG
http://2.bp.blogspot.com/-SSCNy3w5AJQhttp://2.bp.blogspot.com/-SSCNy3w5AJQ


5/44

C. Mesin Skrap Konvensional

Penyekrapan merupakan proses pembentukan material atau benda kerja

dengan cara membuang sebagian material dalam bentuk geram akibat gerak relatif

pahat terhadap benda kerja,dimana pahat bergerak secara translasi dan benda kerja

secara translasi.

Mesin skrap (Shaping Machine) adalah mesin perkakas yang mempunyai

gerak utama bolak-balik horizontal dan berfungsi untuk merubah bentuk dan

ukuran benda kerja sesuai dengan yang dikehendaki, (Amstead, 1955). Pahat

bekerja pada saat gerakan maju, dengan gerakan ini dihasilkan pekerjaan,

seperti:

a.

Meratakan bidang, baik bidang datar, bidang tegak maupun bidang

miring

b. Membuat alur : alur pasak, alur V, alur ekor burung, dsb.

c. Membuat bidang bersudut atau bertingkat.

d.

Membentuk : yaitu mengerjakan bidang-bidang yang tidak

beraturan

Mesin skrap adalah mesin yang relatif sederhana. Biasanya digunakan dalam

ruang alat atau untuk mengerjakan benda kerja yang jumlahnya satu atau dua buah

untukprototype(benda contoh). Pahat yang digunakan sama dengan pahat bubut.

Proses skrap tidak terlalu memerlukan perhatian/ konsentrasi bagi operatornya

ketika melakukan penyayatan. Mesin skrap yang sering digunakan adalah mesin

skrap horizontal. Selain itu, ada mesin skrap vertikal yang biasanya dinamakan

mesin slotting/slotter. Proses sekrap ada dua macam yaitu proses skrap (shaper)

danplanner. Proses sekrap dilakukan untuk benda kerja yang relatif kecil, sedang

proses planner untuk benda kerja yang besar. prinsip kerja mesin skrap prosesfrais gerak potong dilakukan oleh pahat yang bergerak secara translasi dan gerak

makan dilakukan oleh benda kerja secara translasi pula.


6/44

Gambar 2.3 Mesin skrap Konvensional

Sumber :http://pudukstifarea.files.wordpress.com/2014/03/gambar-2-13-mesin-skrap.jpg

Mesin skrap dibagi menjadi dua yakni :

1. Mesin Skrap Shapper

Merupakan mesin skrap yang gerak potongnya dilakukan oleh pahat secara

translasi terhadap benda kerja.Biasanya mesin ini digunakan untuk

pengerjaan bendakerja beukuran kecil

2. Mesin Skrap Planner

Merupakan mesin skrap yang gerak potongnya dilakukan oleh benda kerja

secara translasi terhadap pahat. Biasanya mesin ini digunakan untuk

pengerjaan benda kerja beukuran besar dan kecepatannya lebih besar.

D.

Gurdi

Penggurdian adalah operasi pemesinan yang diguna-kan untuk membuat

lubang bulat pada benda kerja.Penggurdian pada umumnya menggunakan

perkakas berbentuk silinder yang memiliki dua tepi potong pada

ujungnya.Gerakan makan perkakas dilakukan dengan menekan gurdi yang

berputar ke dalam benda kerja yang diam sehingga diperoleh lubang dengan

diameter yang sesuai dengan diameter gurdi. Berikut prinsip kerja mesin gurdi:
http://pudukstifarea.files.wordpress.com/2014/03/gambar-2-13-mesin-http://pudukstifarea.files.wordpress.com/2014/03/gambar-2-13-mesin-http://pudukstifarea.files.wordpress.com/2014/03/gambar-2-13-mesin-http://pudukstifarea.files.wordpress.com/2014/03/gambar-2-13-mesin-


7/44

Gambar 2.4Mesin Gurdi Konvensional

Sumber :http://w22.indonetwork.co.id

Pada mesin Gurdi pahat potong yang digunakan berupa twist drill yang

terdiri dari dua atau lebih pahat potong tunggal, sehingga dikelompokkan

sebagai pahat bermata potong banyak. Gerakan memotong dan memahat

dilakukan oleh pahat.

E. Kerja bangku

Kerja bangku adalah proses pengerjaan terhadap benda kerja di atas

meja/bangku kerja dengan menggunakan alat alat sederhana seperti

palu,kikir,gergaji tangan dll.Proses pengerjaan ini dilakukan dengan alat alat

sederhana karena lebih ekonomis dan efisien daripada dilakukan oleh mesin

terutama untuk bentuk bentuk yang sederhana.
http://w22.indonetwork.co.id/http://w22.indonetwork.co.id/


8/44

Gambar 2.5 Kerja bangku

` Sumber : http://1.bp.blogspot.com/-lYvZuIfhDpQ /ToG4hHcvneI/

AAAAAAAAAPQ/IaybKw_0oCc/s1600/mpt603.png

2.1.2

Semi Otomatis

Semi Otomatis adalah proses permesinan dimana sebagian pengerjaannya

dikerjakan oleh operator dan sebagiannya dikerjakan oleh mesin.

2.1.2.1TU - 3A

Mesin CNC 3A (Mesin Milling) yaitu mesin CNC 3 axis atau mesin yang

memiliki gerakan sumbu utama kearah sumbu koordinat X, Y, dan Z, atau

dikenal dengan Mesin Milling CNC.

Akan tetapi mesin freis TU-3A mempunyai dua setengah derajat

kebebasan. Artinya meskipun mempunyai tiga sumbu gerakan tetapi kontrol

komputer mesin tidak mengizinkan sebuah gerkan yang dapat menyebabkan

terjadinya perubahan pada ketiga sumbu sekaligus. Hanya diperbolehkan dua

sumbu yang berubah satu kali gerakan. Mesin yang mempunyai tiga derajat

kebebasan dapat melakukan perubahan harga koordinat tiga sumbu dalam

sekali gerakan.

Gerakan pada mesin freis TU-3A adalah gerakan dalam satu bidang yang

orientasinya dapat sembarang, bukan gerakan di dalam bidang.


9/44

Spesifikasi Freis TU-3A

Merk : EMCO TU-3A

Jenis : Freis CNC

Jumlah Pahat : Satu penggantian secara manual

Bahan benda kerja : Aluminium

Spindel :Vertikal dapat diubah jadi horizontal

2.1.2.2Prinsip Kerja TU 3A

Mesin milling CNC TU-3A ini menggunakan sistem persumbuan dengan

dasar sistem koordinat Carthesius (arah jarum jam).Prinsip kerja mesin milling

CNC TU-3A adalah pisau berputar menyayat, benda kerja yang terpasang pada

meja bergerak ke arah horizontal atau melintang. Untuk arah gerakan

persumbuhan tersebut diberi lambang persumbuan sebagai berikut:

- Sumbu X bergerak ke arah horizontal

- Sumbu Y bergerak ke arah melintang

-

Sumbu Z bergerak ke arah vertikal.

2.1.2.3Tujuan TU - 3A

Setelah menjalan praktikum ini diharapkan para praktikan mendapat

gambaran tentang mesin freis CNC pada umumnya, khususnya mesin TU-3A

yang diproduksi oleh perusahaan EMCO Maier Austria.

2.1.2.4Sistem Persumbuan TU 3A

Mesin CNC TU 3A adalah mesin Training Unit yang menggunakan 3 Axis

atau sumbu. Pada sistem persumbuan ini, letak atau posisi dari sumbu mengacu

kepada posisi tegak lurus kepala tegak dengan meja mesin, ketika terjadi

pergeseran posisi kepala tegak, maka letak posisi persumbuan akan mengikuti

ke arah mana kepala tegak tersebut bergeser.


10/44

2.1.2.5Sistem Koordinat

Gerak relatif pahat terhadap benda kerja untuk membentuk suatu profil

diperintahkan oleh pemrogram berdasarkan sistem koordinat. Sistem

koordinat berarti harus ada titik acuan tertentu, yaitu suatu titik nol dari

system koordinat tersebut. Ada dua jenis sistem koordinat mesin dan sistem

koordinat benda kerja.

Gambar 2.6 Sistem sumbu pada mesin frais CNC TU-3ASumber : http://image.slidesharecdn.com/modulfraiscnc2-

131018231205-phpapp02/95/modul-frais-cnc2-2-638.jpg

Gambar 2.7 A.Sistem sumbu pada mesin Frais Tegak, B.dan mesin

frais datar

Sumber : http://image.slidesharecdn.com/modulfraiscnc2-.jpg


11/44

Gambar 2.8 Sistem Koordinat Absolut

Sumber: Modul Praktikum

Sistem koordinat mesin

Sistem koordinat mesin mengacu pada titik yang terletak pada mesin

yang letak titik tersebut dibuat atau ditetapkan oleh pembuat mesin

tersebut. Sehingga mesin tersbut tidak bisa dipindahkan oleh pembuat

program CNC. Mesin TU-3A ini tidak mempunyai hardisk atau media

penyimpan data didalam komputer mesin sehingga tidak bisa menyimpan

memori maka oleh pembuat mesin ini ditetapkan bahwa titik nol adalah

titik tempat kedudukan saat mode manual mulai diaktifkan sehingga setiap

kita memulai mode manual selalu harga koordinat yang ditujukan mesin

(0,0).

Sistem koordinat benda kerja

Letak titik nol biasanya direncanakan oleh pembuat program dan halini harus dicantumkan atau didefinisikan diawal program, tentu saja hal ini

harus dikomunikasikan dengan operator seandainya pemogram tidak sama

dengan operator.

Selain kedua sistem kordinat diatas bentuk dan posisi pahat harus juga

dikomunikasikan pada mesin supaya profil yang direncanakan sesuai

dengan yang dihasilkan mesin.

Koordinat pada mesin CNC adalah koordinat ruang sehingga ada tiga

sumbu x, y dan z. Sumbu x dan y merupakan arah horizontal benda kerja dansumbu z merupakakn arah vertikal benda kerja.

Sistem Koordinat Absolut

Titik referensi ditentukan oleh perpotongan sumbu x dan sumbu y. Jadi

koordinat semua titik mengacu pada titik (0,0).


12/44

Sistem Koordinat Inkramental

Titik referensi ditentukan oleh koordinat titik sebelumnya. Dimana titik

sebelumnya dianggap titik (0,0) dan koordinat titik selanjutnya dihitung dari

titik sebelumnya tersebut.

2.1.2.6

Jenis Pahat TU-3A

Pemotongan pada proses pemesinan dengan mesin freis terjadi

pada permukaan luar pahat atau pada bagian terluar dari pahat yang

bersentuhan dengan benda. Sedangkan dalam program pahatdianggap sebagai sebuah titik yang tidak mempunyai dimensi dalam

hal ini diameter, oleh sebab itu pemogram hendaklah memperhatikan

hal ini.

Bentuk pahat freis dapat dilihat pada gambar berikut,

perhatikan bahwa bentuk pahat juga menunjukkan fungsi pahat

tersebut pada saat terjadi proses pemotongan.

Dari bentuk pahat yang digambarkan dibawah dapat diketahui

bahwa data pahat yang harus diambil atau diukur untuk

diberitahukan pada mesin supaya kontur yang direncanakan sesuai

dengan yang terjadi adalah diameter dan panjang pahat. Khusus

untuk data diameter tidak perlu diukur sebab pahat yang dipakai

biasanya telah diketahui diameternya.

Gambar 2.9Sistem Koordinat

Incramental

Sumber: Modul Praktikum


13/44

Gambar 2.10Pahat TU-3A Umum

Sumber : Modul Praktikum

Pahat yang digunakan pada saat praktikum antara lain:

1.

Pahat Endmill yang memiliki fungsi sebagai pembentukdan pembuat profil.

2. Pahat Facing yang memiliki fungsi sebagai penghalus

permukaan dan untuk meratakan permukaan. Selain itu

kegunaan pahat facing pada mesin freis CNC TU-3A juga

memiliki kegunaan sebagai pahat untuk setting nol sumbu

Z.

3.Pahat Plloter yang memiliki fungsi sebagai pahat untukseting 0 nol sumbu benda kerja ketika akan melakukan

proses pemesinan.

2.1.2.7 Titik Aman Pahat TU-3A

Titik Aman pahat adalah suatu titik dimana pahat terbebas dari

benda kerja atau tidak bersentuhannya antara pahat dan benda kerja


14/44

sehingga pada saat mesin dijalankan tidak terjadi gerak relatif. Titik aman

pahat terbagi atas dua yaitu :

Mode manual

Untuk Sumbu X dan Y rumusnya adalah

(-(1/2 Df + JAP)-1/2Dp x Sm) sehingga Titik aman pahatnya adalah

sebesar -1700.

Untuk sumbu Z rumusnya adalah

(JAP*Sm) sehingga titik aman pahatnya sebesar 200

Mode CNC

Untuk Sumbu X dan Y rumusnya adalah

(-(1/2Df+ 2)x Sm) sehingga Titik aman pahatnya adalah sebesar -2200.

Untuk sumbu Z rumusnya adalah

(JAP*Sm) sehingga titik aman pahatnya sebesar 200

Gambar 2.11 Jarak Aman Pahat

Sumber: Pada saat pelaksanaan Praktikum


15/44

2.1.2.8 Setting Nol TU-3A

Hidupkan mesin, aktifkan mode manual perhatikan harga x,y dan z titik

kedudukan pada saat mesin mulai dinyalakan atau saat mulai diaktifkannya

mode manual, titik tersebutlah yang dianggap oleh mesin sebagai titik nol.

Setting Nol Sumbu X

Pasanglah benda kerja pada ragum. Putar spindle secara manual gerakkan

pahat searah sumbu X negative secara manual di luar benda kerja jangan

sampai terjadi proses pemotongan. Turunkan pahat secara manual sehingga

ujung pahat berada di bawah permukaan benda kerja. Sentuhkan pinggiran

pahat pada sisi benda kerja dengan menggerakkan sumbu X. Nolkan harga

sumbu X dengan menekan tombo DEL.

Setting Nol Sumbu Y

Mundurkan pahat kearah X negatif, kemudian gerakkan sumbu Y kearah

negatif sampai sisi terluar benda kerja kearah Y negatif (lihat gambar).

Gerakkan sumbu X kearah positif sehingga posisi pahat seperti terlihat pada

gambar. Gerakkan pahat searah Y positif sampai menyentuh pinggiran benda

kerja. Nolkan harga sumbu Y dengan menekan tombol DEL.

Gambar 2.12 Setting Nol Sumbu X



16/44

Gambar 2.14Penentuan sumbu Z

Sumber :Pada saat pelaksanaan

Praktikum

Setting Nol Sumbu Z

Gerakkan pahat secara manual sehingga poisi pahat berada ditengah

permukaan diatas benda kerja (spindle sudah dalam keadaan tidak berputar

agar tidak terjadi proses pemakanan pada benda kerja). Turunkan pahat

perlahan-lahan sampai menyentuh benda kerja (gunakan kertas untuk

mengecek apakah pahat sudah menyentuk benda kerja atau belum, serta

rasakan apakah pahat sudah menjepit benda kerja atau belum dengan cara

menggoyang-goyang kertas). Tekan tombol DEL agar sumbu titik tersebut

menjadi titik referensi sumbu Z.

Gambar 2.13 Setting Nol Sumbu Y



17/44

2.1.3 Otomatis

Mesin konvensional otomatis adalah suatu pengerjaan dimana sebagian

besar pengerjaan dikerjakan oleh mesin dan sebagian kecil pengerjaan

dikerjakan oleh operator.

Mesin konvensional otomatis terbagi menjadi dua, yaitu :

ATC (Automatic Tooling Changer )

APC (Automatic Pallet Changer )

1. Automatic Tooling Changer ( ATC)

Sesuai dengan struktur dari ATC, ada empat jenis untuk ditinjau: kubah-

jenis ATC, ATC cam drive, multi-axis poros ATC dan mengganti alat-alat

dalam pemotongan ATC. Automatic tolling changer (ATC) adalah sebuah

perangkat yang dapat secara otomatis melakukan perubahan alat antara pada

spindel dan alat pada magazine sesuai dengan perintah yang diberikan.

Gambar 2.15AutomaticToolingChanger

Sumber : http://www.tormach.com/uploads/images/Gallery/products/

pcnc1100/PCNC1100_Options_ATC/32279_ATC_under_lrg.jpg


18/44

2. Automatic Pallet Changer ( APC)

APC merupakan singkatan dari Automatic Pallet Change .Artinya

penggantianpalletdi lakukan secara otomatis. Untuk proses APC, harus ada 2

pallet, 1palletberada di dalam mesin dan yang lain ada di luar mesin. Untuk

palletyang berada di luar mesin di gunakan untuk memasang dansettingbenda

kerja yang belum di proses, sedangkan pallet yang ada di dalam mesin di

gunakan untuk memproses benda kerja.

Jika benda kerja selesai di setting di pallet yang ada di luar dan benda

kerja yang ada di dalam mesin sudah di proses, maka APC dapat di

lakukan.Artinya pallet yang ada di luar mesin masuk ke dalam mesin dan

palletyang ada di dalam mesin keluar secara otomatis

Gambar 2.16AutomaticPalletChanger

Sumber : http://www.bockworkholding.com/images/applications-

10TV2.jpg


19/44

2.2 Mesin Non Konvensional

2.2.1 Energi Mekanik (WaterJetMachining[WJM])

Water Jet Machining (WJM) merupakan mesin yang menggunakanpancaran air untuk memotong lembaran logam. Contoh prinsip pengerjaan

dalam mesin WJM ini adalah apabila jari diletakkan pada ujung keran air,

maka cucuran aliran dengan tekanan tinggi akan mencuci kotoran yang melekat

secara efektif. Water jet adalah sebuah alat yang digunakan dalam proses

pemotongan dingin yang menggunakan tekanan yang sangat tinggi dengan air

sebagai medianya dan tambahan bahan abrasif.

Gambar 2.17 Water Jet Machining

Sumber :www.machine-nonkonvensional.com/2039/linux

Pemotong tersebut mampu menembus hampir semua materi termasukkaca,logam dan plastic dengan ketebalan lebih dari 18 inch tanpa membentuk

bekas seperti warna pada hasil penggergajian.Bahan abrasive yang digunakan

seperti pasir karbida dan garnet(biasanya terdapat pada amplas). Water jet

digunakan dalam produksi yang tinggi diseluruh dunia,teknologi yang

mendapat pujian dari dunia antara lain penggilingan, laser, EDM, plasma dan

router.
http://www.machine-nonkonvensional.com/2039/linuxhttp://www.machine-nonkonvensional.com/2039/linuxhttp://www.machine-nonkonvensional.com/2039/linuxhttp://www.machine-nonkonvensional.com/2039/linux


20/44

Dalam teori ilmu pengetahuan, bila pancaran air diarahkan pada suatu

sasaran seperti misalnya menumbuk suatu permukaa, aliran kecepatan yang

tinggi seolah-olah dihentikan tiba-tiba, kemudian sebagian besar energi kinetik

dari air diubah menjadi energy tekanan. Kenyataanya pada permulaan bebera[a

milidetik setelah tumbukan awal dari pancaran mengenai sasaran sebelum

aliran lateral dari air dimulai, tekanan transein sesungguhnya yang ditimbulkan

tiga kalinya tekanan stagnasi normal.

Erosi terjadi bila tekanan fluida setempat melebihi tegangan ikay dari

material yang mengikat diri bersama sasaran. Dengan kata lain, pancaran

cairan pemotong mengelupas material pertama-tama oleh gaya mekanis dari

cucuran dengan kecepatan tinggi yang menimpa pada luasan kecil, dimana oleh

tekanan tersebut melampaui tekanan aliran material terpotong.

Farmer dan Attewell melaporkan hasil eksperimennya mengenai

pancaran air menimpa batu pasir. System tersebut menggunakan pancaran

bergetar dengan kecepatan 500 meter/detik dan pengaruh kecepatan terhadap

penetrasi dilaporkan. Studi dari Brook dan Summers memikirkan mengenai

pancaran air kontinyu menimpa sasaran batu pasir. Pengaruh dari SOD pada

tekanan sampai 92 MN/m2untuk pancaran dengan atau tanpa bahan tambahan

polymer.

Pancaran air bergetar telah digunakan dalam penggalian batu dan

permesinan alumunium dan tembaga. Fanz telah mencatat pentingnya

memanfaatkan pancaran cairan koheren dan telah diberikan hasil

eksperimennya pancaran cairan dengan bahan dan telah diberikan hasil

eksperimennya pancaran cairan dengan bahan tambahan polymer.

Penggunaan pancaran cairan untuk pemotongan material selain batuan

adalah juga telah dipelajari oleh beberapa ilmuan peneliti. Kemapuan

pemotongan pada tekanan sampai 10.000 atm telah dilaporkan untuk berbagai

sasaran material yang sangat luas. Material yang sangat luas tersebut seperti

kayu, tembaga, karet, alumunium, perunggu, dan baja. Studi yang baru telah

dilaporkan oleh Neusen dan La Brush, pengelupasan material yang efektif


21/44

adalah sebagai fungsi dari tekanan masuk nosel dan jarak antara nosel dan

sasaran.

Peralatan Pemotongan WJM

Diagram air jet pemotong terdiri dari bagian-bagian seperti air bertekanan

tinggi inlet, permata (ruby atau berlian), abrasif (garnet), pencampuran tabung,

penjaga, pemotong air jet, pemotong bahan. Pompa sebagai sumber tekanan dan

nosel sebagai pembentuk pancaran adalah bagian yang mendasar pada setiap

system pemotongan dengan pancaran. Perlengkapan lainnya seperti perpipaan,

fitting, dan valves. Adapun penjelasan dari peralatan-perlatan tersebut adalah

sebagai berikut:

Pompa

Gambar 2.18 Pompa

Sumber : http://img.directindustry.it/images_di/press-mg/

pompa-pistone-ultra-alta-pressione-taglio-water-jet-420-mpa-

P385647.jpg

Penekanan cairan sebesar 1500 dan 4000 Mn/m2 biasanya dilakukan oleh salah

satu dari gerakan langsung secara mekanis terhadap plumper berdiameter kecil

atau dengan penguat (internsifier).Tekanan fluida yang cukup besar menggerakan


22/44

piston berpenampang besar dimana pada langkah baliknya menggerakan ram

berdiameter kecil yang menampakan fluida pemotong.

Pada tekanan tersebut permasalahan itamanya adalah mengatasi kebocoran(sealing) akibat tekanan tinggi dari ram, sedangkan masalah kerusakan komponen

mekanis dapat dibatasi oleh unsure hidup dari perlatan tersebut. Beberapa cara

penyelesaian telah diketemukan salah satu diantaranya adalah memebrikan

paking tekanan tinggi yang dapat digantikan secara cepat dengan kemudahan

untuk mendapatkannya. Alternative lainnya conventional fabric back, paking

karet sintetis dapat dilumasi dengan menambahkanseluble oil sampai 5% kepada

air yang dipompakan. Namun oil ini mungkin tidak cocok dengan material yang

dipotong dan pembuangan limbah fluidanya dapat juga menjadikan pertimbangan

yang menyulitkan.

Ram untuk gerak bolak-balik (reciprocating ram) dapat dilingkupi dengan fitting

sleeve tertutup yang panjang. Dengan rancangan yang benar dan pembuatan yang

presisi kebocoran fluida melewati kelonggaran seal dapat dikurangi serendahnya

2% dari unit pengiriman rata-rata pada tekanan 30KN/cm2. Membuat komponen

dari logam keras menjadikan seal mempunyai umur hidup yang panjang dan

cocok untuk berbagai jenis fluida pemotong termasuk air murni.

Metode lain adalah menggunakan dua seal berkelonggaran kecil pada ram.

Melalui gerak pemakanan (feeding) pada ruang antara seal dan oli yang sangat

kental pada tekanan tinggi, kebocoran dapat terkurangi, namun sebagian kecil oli

akan tak terelakkan keluar fluida pemotong melaluisealbagian dalam (innerseal).

Perpipaan (Tubing)

Pipa tekanan tinggi yang digunakan untuk mengirim fluida dari

satu system ke komponen lainnya adalah berdinding tebal dengan

perbandingan antara diameter luar dan diameter dalam sedikitnya 5

dan kadang-kadang lebih tinggi dari 10. Pipa dapat dibuat dari baja

stainless bor dinding pejal atau dinding kompsit dengan bajastainless

didalamnya dan baja karbon sebagai kulitnya. Perpiapaan dapat


23/44

digunakan untuk melawan fluida pda tekanan lebih tinggi dari pada

tegangan yield material pipa melalui pemakian proses yang dikenal

dengan autofrottaging atauself hooping.

Gambar 2.19 Tubing

Sumber :

http://www.flowwaterjet.com/~/media/Images/waterjet/waterjet/accessories/dc

f/DCF.ashx?w=475&h=300&as=1

Penyambung Pipa (TubeFitting)

Garis kontak antara logam dengan logam adalah teknik yang biasa

dipakai untuk mendapatkan penyekatan fluida dalam penyambungan

pipa tekanan tinggi, yang diberikan oleh penarikan bentuk konis masuk

kedalam rongga yang melingkupinya (Rounded socket). Konis

mungkin dikerjakan langsung pada pipanya atau bentuk konis yang

dipasangkan dapat dipakai. Pada tekanan yang lebih tinggi, rancangan

konis yang replaceable adalah yang kebanyak digunakan.

Valves

Kebanyak valves untuk tekanan tinggi adalah tipe jarum (needle

type). Aliran utama yang melewatinya dikontrol oleh bentuk konis

yang terpasang tetap pada ujung jarum terhadap dudukannya. Seal


24/44

kelenjar (Gland Seal) biasanya dibutuhkan untuk mengurangi

kebocoran sepanjang batang tangkai.

Gambar 2.20 Valve

Sumber : http://image.cimindustry.com/a/waterjets-dual-pressure-valve.jpg

Nozzle

Nosel berari mengubah tekanan tinggi dari cairan menjadi

pancaran dengan kecepatan tinggi sesuai dengan berbagai keinginan

dari perancang. Untuk erosi minimum maka material nosel harus

sangat keras, sebaliknya untuk memberikan bentuk kontur yang halus

material harus ulet dan mudah dikerjakan. Nosel dapat dibuat darisintered diamond atausappiredan dapat digunakan untuk bagian yang

dipasangkan pada pemegang baja yang jelas membutuhkan tegangan

dan keuletan.

Diamond, tungsten carbide, dan baja special telah digunakan untuk

membuat nosel yang berkualitas. Suatu nosel dengan diameter keluar

0,05 0,35 mm akan memberikan pancaran koheren dengan panjang


25/44

Gambar 2.21Nozzle

Sumber :

http://img.directindustry.com/images_di/photo-

g/abrasive-water-jet-cutting-heads-26867-

2297951.jpg

sampa 3 4 cm. Metode untuk menaikan panjang pancaran adalah

dengan menambahkan kepada air pemotong sebanyak 1% bahan

polymer dengan mata rantai panjang (a long chain polymer) seperti

polyethylene- oxide dengan berat molekuler 4 milyar, yang akan

menghasilkan viskositas fluida yang sangat tinggi.

Dengan bahan penambah seperti itu pancaran koheren akan sampai

mencapai panjang 600x diameternya. Melewati titik pisah (break-up

point) beberapa gaya pemotongan masih memungkinkan dikonsentrasi

inti cairan dengan pancaran berlubang melingkupinya.

Rincian Proses WJM

Air dan polymer dicampur secara tepat dan campuran tersebut

dikirm ke intensifier dimana tekanan dinaikan. Penguat hidrolis (hidrolik

intesifer) menaikan intensitas tekanan air dan memberikannya ke

akumualtor hidrolis (penampung reservoir), selama itu energy tidak


26/44

dibutuhkan secara kontinyu. Selama periode tak ada proses (idle-periode)

energy disimpan didalam akumualtor dan diberikan keluar selama

pemotongan.

Air bertekanan yang datang dari akumulator dikontrol oleh papan

control darimana air itu pergi ke nosel setelah melewati valves pembuka

dan penutup (stop-star). Aliran pancaran keluar dari nosel memotong

benda kerja, dan selanjutnya dikumpulkan dalam system saluran.

Kecepatan tinggi air yang keluar dari permata menciptakan ruang hampa

yang menarik abrasif dari garis kasar, yang kemudian bercampur dengan

air dalam tabung pencampuran.

Gambar 2.22 Proses WJM

Sumber : http://www.swa.se/img/scaled/cuttinghead.jpg

Water jet adalah sebuah alat yang digunakan dalam proses

pemotongan dingin yang menggunakan tekanan yang sangat tinggi dengan

air sebagai medianya dan tambahan bahan abrasive (biasanya antara


27/44

20.000 sampai dengan 90.000 psi) dengan tekanan yang sangat tinggi

melalui lubang sempit,maka menghasilkan kecepatan yang sangat tinggi

pula(tekanan antara 20.000 dan 60.000 Pounds per Square Inch (PSI)

(1.300-6.200 bar). Ini terpaksa melalui lubang kecil di permata, yang

biasanya 0,007 untuk 0,020 dengan diameter (0,18-0,4 mm). Ini

menciptakan kecepatan yang sangat tinggi, sangat tipis berkisar (yang

adalah mengapa sebagian orang menyebut waterjets sebagai air laser)

sedekat mungkin dengan kecepatan suara (sekitar 600 mph atau 960 km /

jam).

Kegunaan WJM

WJM digunakan untuk memotong kaca, logam, non-logam kayu,

karet, marmer, granit, plastic dengan ketebalan lebih dari 18 inch tanpa

membentuk bekas warna. Material dan kecepatan ideal tergantung pada

berbagai faktor, termasuk bahan, bentuk bagian tersebut, tekanan air dan

jenis abrasive. Mengontrol kecepatan nossel abrasivejet sangat penting

untuk efisien dan ekonomis mesin.

Salah satu dari beberapa bahan yang tidak dapat dipotong dengan

jet air adalah gelas marah. Karena kaca pemarah stres, segera setelah Anda

mulai untuk memotongnya, itu akan hancur menjadi fragmen kecil-seperti

yang dirancang untuk melakukan penghancuran. Kecepatan ideal gerakan

tergantung pada berbagai faktor, termasuk bahan, bentuk bagian tersebut,

tekanan air dan jenis abrasive. Karena waterjets dipotong dengan

menggunakan air dan kasar, mereka dapat bekerja dengan berbagai bahan.

Materi ini meliputi:

a. Tembaga, kuningan, alumunium

b. Pre-pengerasan baja

c. Mild baja

d. Exotic materialss seperti titanium, Inconel dan Hastalloy 304 stainless

steel


28/44

e. Bahan rapuh seperti kaca, keramik, kuarsa, batu dan bahan-bahan

mudah terbakar

Water jet juga memainkan peran besar sebagai salah satu bagian

dalam proses manufaktur yang lebih besar. Sebagai contoh, waterjets

sering digunakan untuk mesin fitur ke bagian yang sudah ada, atau untuk

melakukan pra-mesin untuk menghilangkan material sebelum

menyelesaikan presisi mesin lain.

Keuntungan dan Kerugian WJM

Keuntungan dari proses water jetmachining ini adalah sebagai berikut:

a.

Air adalah murah, tidak beracun, langsung dapat digunakan dan

tidak menjadikan masalah pembuangannya.

b. Pancaran air mendekati secara ideal dengan pahat bermata potong

satu.

c.

Berbagai bentuk / kontur dapat dibuat. Lagipula operasi

memungkinkan dilaksanakan pada bidang horizontal maupun

vertikal.

d.

Proses memberikan hasil pemotongan yang bersih dan tajam.

e. Tidak seperti metode permesinan konvensional, metode ini tidak

menimbulkan panas. Konsekuensinya tidak ada kemungkinan

adanya welding dari material dibelakang pemotongan sebelumnya.

Juga tidak membahayakan terhadap degradasi panas material.

f. Dustless atmosphere terutama menguntungkan untuk

pemotongan material isolasi seperti fiberglass dan asbestos yang

menhasilkan debu.g.

Suara dapat diminimumkan bila unit daya dan pompa dijauhkan

dari titik pemotngan.

h. Tidak ada komponen yang bergerak sehingga mengurangi

perawatan yang dibutuhkan.

i. Pancaran membawa keluar semua sisa pemotongan sehingga tidak

ada permasalahan polusi.


29/44

j. Fluida dapat digunakan kembali (re-used) dengan menyaring

keluar bahan padat yang terbawa.

k.

Hanya jumlah sedikit fluida yang dibutuhkan (sekitar 100 150

liter/jam).

l. Dapat digunakan untuk pemotongan yang sangat presisi.

m.

Waktu yang dibubutuhkan sangat cepat.

n. Ramah lingkungan, tidak menghasilkan limbah yang merusak

lingkungan.

o.

Lebih ekonomis karena air dan bahan abrasive mudah di daur

ulang.

Kerugian dalam penggunaan waterjetantara lain:

a. Biaya awal untuk pembelian water jet tinggi,namun untuk proses

produksi selanjutnya bila dibandingkan dengan peralatan lain

sangat murah,serta menghemat waktu pengerjaan.

b. Perlu adanya perawatan khusus dan berkala,karena air yang

dicampur dengan bahan abrasive dipaksa untuk melewati lubang

yang sangat sempit sehingga butuh perhatian yang khusus agar

peralatan dalam kondisi yang baik.

2.2.2 Energi Kimia (ChemicalMachining[CHM])

Chemical machining (CHM) adalah proses pemesinan non-konvensional

dimana sebagian material dari benda kerja dibuang oleh etchant kimia yang

kuat. Aplikasi CHM di industri dimulai oleh industri pesawat terbang sesaat

setelah perang dunia 2. Penggunaan zat kimia untuk membuang bagian

material yang tidak diinginkan dari benda kerja dapat dilakukan denganbeberapa metoda dan istilah yang berbeda sesuai dengan aplikasinya. Beberapa

contoh aplikasi CHM adalah chemical milling, dan chemical engraving.

Proses CHM

Proses CHM terdiri dari beberapa tahap. Perbedaan metoda CHM terletak

pada perbedaan aplikasi dan penerapan tahapan yang ada. Secara umum

tahapan pada proses CHM ada empat, yaitu :

1. Cleaning, yaitu membersihkan benda kerja supaya material termakan

secara merata dari permukaan.


30/44

2. Masking, yaitu melapisi sebagian dari benda kerja dengan lapisan

pelindung pada bagian yang tidak akan dibuang. Pelapis dibuat dari

material yang secara kimia tahan terhadap etchant.

3. Etching, yaitu proses pembuangan material benda kerja dengan cara

merendam benda kerja dalam larutan etchant yang akan bereaksi dan

memakan bagian benda kerja yang tidak dilapisi lapisan pelindung.

Umumnya pemakanan terjadi dengan cara mengubah material benda

kerja menjadi garam yang kemudian larut dalam larutan etchant

sehingga terlepas dari permukaannya.

4. Demasking, yaitu melepas lapisan pelindung pada benda kerja.

Urutan proses CHM : (1) membersihkan benda kerja, (2) memasang maskant, (3)

melepas maskant sesuai bentuk pola yang diinginkan, (4) rendam dalam etchant,

(5) lepas maskant

Tahapan yang mempengaruhi metoda, material dan parameter proses

CHM adalah masking dan etching. Beberapa material lapisan pelindung

(maskant) antara lain polivinilklorida dan polietilen. Pemilihan zat pelarut

(etchant) tergantung pada material benda kerja, kedalaman dan kecepatan

pemakanan yang diinginkan, serta kehalusan permukaan yang diinginkan. Jenis

etchant harus disesuaikan dengan maskant yang digunakan supaya maskant

tidak bereaksi dan termakan oleh etchant. Zat yang dapat digunakan sebagai

etchant diantaranya adalah asam sulfat, natrium hidroksida dan besi klorida.

Keuntungan CHM

1. Set-up dan perkakas yang dipergunakan relatif murah

2.

Tidak terjadi bekas-bekas geram pada bagian tepi daripada

benda yang dikerjakan.

3. Pelat tipis dapat dikerjakan tanpa terjadi deformasi.

4.

Ketelitian pengerjaan bertambah dengan semakin tipisnya

benda kerja.

5.

Proses CHM tidak tergantung kepada kekerasan benda kerja.


31/44

6. Selama proses berlangsung tidak terjadi perubahan sifat fisik

material benda kerja.

7.

Proses CHM sangat fleksibel untuk segala bentuk dan ukuran.

Kerugian CHM

1. Membutuhkan keahlian operator yang relatif tinggi

2. Uap yang berasal dari etchant (zat pelarut kimia) adalah sangat

korosif sehingga peralatan yang dipergunakan dalam proses

ini harus benar-benar terlandung.

3. Dalamnya proses pengerjaan sangat terbatas

4.

Produktivitas relatif rendah

2.2.3 Energi Listrik (Electro Chemical Machin ing [ECM])

Electrochemical Machine (ECM) adalah suatu mesin perkakas yang

digunakan untuk pemakanan atau pemotongan benda kerja dengan

menggunakan proses kimia elektrik. Biasanya digunakan untuk produksi

massal dan untuk benda kerja yang memilki tingkat kekerasan tinggi atau

benda kerja yang sulit dikerjakan oleh mesin mesin konvensional. ECM

menggunakan bahan conduktif elektrik yang terbatas sehingga cocok semua

bahan benda kerja. ECM dapat memotong sudut yang kecil ataupun rongga

yang sangat sulit pada baja yang keras dan batang batang eksotis seperti

titanium, hastelloy, kovar ,inconel dan karbit. Dibawah ini adalah contoh mesin

ECM.


32/44

Gambar 2.23 Electro Chemical Machine

Sumber :

http://4.bp.blogspot.com/_wueh5RRPhOY/TLFMv_HU8zI/AAAAAAAAABQ/

5n9ptpz0hO0/s1600/huidige_techniek_foto1jpg.jpg

ECM adalah sebuah proses elektrolityc dan didasarkan pada fenomena

elektrolisis sebagai mana hokum faraday (1883). Sering diartikan sebagai

mesin yang menyepuh dengan listrik dan serupa dengan pengerjaan

menggunakan mesin dalam suhu tinggi yang diposisikan seperti elektroda dan

benda. Melalui sebuah bahan elektrolit dalam proses pemakanan yang

menggunakan katode, elktrolite dan anode sehingga dalam ECM tidak

menggunakan pahat. Peralatan potong ECM dikontrol sepanjang alur yang

diinginkan dan sangat dengan dekat dengan pengerjaan tetapi tidak sampai

menyentuh. Pemakanan bahan yang memiliki tingkat kekerasan tinggi sangat

mungkin dilakukan oleh ECM. Sepanjang tidak ada perubahan panas atau

tegangan mekanik yang dipindahkan ke benda dan dimungkinkan pula untuk

penyelesaian permukaan.

Electro Chemical Machining (ECM) adalah sebuah metode untuk

mengolah bentuk logam melalui proses elektrokimia ( proses elektrolisis dan

proses volta). Pada ECM proses elektrokimia yang digunakan adalah proses

elektrolisis yaitu proses yang dapat mengubah energi lisrik menjadi energi

kimia. Proses Elektrolisis Menggunakan Hukum Faraday I Dan II.


33/44

Proses ECM

Adanya proses peralutan anodis daripada material benda kerja maka

terbentuklah senyawa metal hidroksida yang bercampur dengan cairanelektrolit semacam lumpur. Cairan yang berlumpur ini kemudian

diendapkan dalam bak pengendap. Keluar dari bak pengendap ini, cairan

elektrolit tersebut kemudian dijernihkan dengan mempergunakan centrifuge

dan akhirnya baru dialirkan kedalam reservoir elektrolit. Dengan

mempergunakan pompa, cairan elektrolit ini dialirkan kedalam celah antara

benda kerja dengan pahat.

Pemesinan elektrokimia menciptakan komponen yang tidak

dikenakan baik materi termal atau mekanis stres dan rapuh dapat mesin

mudah karena tidak ada kontak antara alat dan benda kerja. pemesinan

elektrokimia dapat membuat bentuk 3D normal dan halus. Beberapa contoh

komponen yang dibuat menggunakan mesin elektrokimia meliputi mati,

cetakan, pisau turbin dan kompresor, gigi berlubang, lubang, slot, dll

pemesinan elektrokimia dapat memproses sebagian besar jenis bahan dan

paduan melakukan. Custom perkakas yang diperlukan dalam bentuk negatif

bagian yang diinginkan.

Berbagai teknik industri telah dikembangkan berdasarkan proses

termasuk:

Elektrokimia pemotongan

Elektrokimia ECM

Elektrokimia menggerek

Elektrokimia pengeboran

Elektrokimia menghaluskan

Skematik prosesnya seperti sebuah katode yang direaksikan dengan

anoda (elektrolite positif). Tekanan elektrolitenya diinjeksikan pada

temperature tertentu ke area pemakanan. Tingkat pemekanannya sama

pada tingkat pencairan bahan. Ataupun disesuaikan dengan titik lebur dari


34/44

benda yang akan dibuat.untuk toleransi yang digunakan didalam dan

diluarnya adalah 0,03 inci. berikut Skema dari proses ECM

Proses dalam ECM lebih luas digunakan untuk memproduksibentuk benda yang sudah sangat rumit dan presisi dengan penyelesaian

akhir permukaan yang bagus bagi material mesin seperti kipas turbin.

Secara lebih luas dan efektif pula digunakan untuk proses deburring.

Gambar 2.24 SkemaElectro Chemical Machine

Sumber : http://www.substech.com/dokuwiki/

Dalam proses deburing, ECM menggunakan teknik seperti yang

telah diuraikan diatas yaitu untuk pemakanan logam yang lebih dari proses

mesin lain,serta menghaluskan sudut tepi yang tajam.proses ini terjadi

sangat cepat dan lebih luarbiasa disbanding cara deburring konvensional

biasa yang menggunakan tangan atau proses mesin yang bukan tradisionallain sehinga menghasilkan finishing permukaan yang baik dan tidak

merusak bahan karena benar-benar sesuai rencana pengerjaan.

Proses produksi dilakukan dengan penggabunggan antara listrik dan

kimia yang disebut elecktrochemical machine.proses. Produksi yang ada

bersifat pengurangan atau penambahan dimensi dengan beragam cara.

sebagai contoh proses finishing banyak dilakukan dengan pelapisan dengan

chrome atau nikel yang lebih umum disebut electroplanting.menurut prisip


35/44

kerjanya tipe in dibagi menjadi dua yaitu elecktrochemical machining dan

elecktrochemical deburring and grinding

Salah satu tipe proses produksi yang mana pengerjaan/pengolahanbenda kerja dilakukan dengan elektrolisis dengan energi listrik dan medium

elektroliy seperti asam sulphat,coppher sulphat dan lainya. Benda kerja

difunsikan sebagi anoda dan bahan yang diuraikan seperti tembaga,chrome

sebagai anoda

Besar kecilnya penambahan atau pengurangan sesuain hukaum

Faraday yaitu masa yang berpindah merupakan fungsi dari arus arus

(amphere),waktu,jarak ,luas permukaan dan sifat katoda yang terkait dengan

e atau beda potensial katode-anode maupun resistensi elektrolinya.ECM

umumnya digunakan untuk memotong benda logam yang sangat keras dan

sulit dimensi atau geometri benda kerja yang rumit.

Dalam ECM, elektrolit berfungsi sebagai konduktor listrik dan hukum

Ohm juga berlaku untuk jenis konduktor. Yang resistensi elektrolit dapat

berjumlah ratusan ohm.

Akumulasi dalam celah mesin kecil dari logam dan produk gas dari

elektrolisis yang tidak diinginkan. Jika dibiarkan akan terjadi pertumbuhan

yang tidak terkendali, yang akhirnya akan menyebabkan hubungan pendek

antara dua elektroda. Untuk menghindari krisis ini, elektrolit dipompa melalui

celah luar elektroda sehingga produk-produk dari elektrolisis terbawa pergi.

Gerakan paksa elektrolit juga penting dalam mengurangi efek pemanasan

listrik dari kedua elektrolit, yang dihasilkan dari aliran arus dan gas hidrogen,yang masing-masing meningkat dan efektif untuk mengurangi konduktivitas.

Proses ECM ini atau lebih dikenal sebagai electroplating paling

banyak digunakan untuk menghasilkan bentuk yang rumit dengan

penyelesaian permukaan yang baik, seperti mata pisau turbin. Hal ini juga

digunakan secara luas dan efektif dalam proses deburring. Selain itu bisa

digunakan juga dalam pengeboran lubang.


36/44

Prinsip Kerja

Prinsip kerja ECM yaitu benda kerja dihubugkan dengan sumber

arus searah yang bermuatan positif sedangkan pahat dibuhungkan dengansumber arus yang bermuatan positif dan cairan elektrolit dialirkan diantara

pahat dan benda kerja. Sehingga terjadilah proses pengerjaan material benda

kerja karena adanya reaksi elektrokimia dan juga reaski kimia. Electro

Chimical Machining (ECM) terdiri dari pahat katoda dan anoda.

Syarat-syarat proses ECM yaitu pahat bermuatan negative dan benda

kerha bermuatan positif celah antara pahat dan benda kerja yang berfungsi

sebagai aliran cairan elektrolit (sel elektrolit). Sel elektrolit yang terbentuk

diantara pahat dengan benda kerja inilah yang membentuk terjadinya reaksi

elektrokimia dan reaski kimia. Fungsi dari cairan elektrolit dalam proses

ECM, yaitu:

1.

Sebagai media untuk memungkinkan terjadinya proses pengerjaan

material.

2. Sebagai fluida pendingin selama proses ECM berlangsung

3. Untuk menghanyutkan bagian-bagian daripada material benda kerja

yang telah dikerjakan.

Pemilihan cairan elektrolit berdasarkan beberapa faktor sebagai berikut:

1. Bersifat sebagai konduktor listrik

2. Tidak korosif terhadap peralatan

3. Tidak beracun dan tidak membahayakan operator

4.

Mempunyai sifat kimia yang stabil, sehingga memungkinkanterjadinya reaksi elektro kimia yang stabil selama proses ECM

beerlangsung.

Prinsip dasar dari pada ECM. adapun persyaratan untuk memungkinkan

berlangsungnya proses ECM, ialah:

1.

Pahat bermuatan negative dan benda kerja bermuatan positif.


37/44

2. Celah antara pahat dengan benda memungkan aliran cairan elektrolit yang

selanjutnya akan berfungsi sebagai suatu sel-elektrolit.

Keuntungan Proses ECM :

1.

Kerusakan permukaan pada benda kerja sangat kecil

2. Menghasilkan permukaan yang halus

3. Tingkat keausan katoda sangat kecil

4.

Kecepatan makan relatif tinggi untuk logam yang keras dan sulit sulit

untuk diproses oleh mesin konvensional

Kerugian Proses ECM :

1.

Membutuhkan energi listrik yang besar untuk mengoperasikan mesin

sehingga biaya operasi

2. Limbah elektrolit yang dihasilkan sangat berbahaya dan sulit untuk

diproses

2.2.4 Energi Thermal (ElectricalDischargeMachining[EDM])

Asal mula EDM (Electrical Discharge Machining) adalah pada tahun

1770, ketika ilmuwan Inggris Joseph Priestly menemukan efek erosi dari

percikan arus listrik. Pada tahun 1943, ilmuwan Rusia B. Lazarenko danN.

Lazarenkomemiliki ide untuk memanfaatkan efek merusak dari percikan

arus listrik untuk membuat proses yang terkontrol untuk pemesinan secara

elektrik bahan konduktif.

Dengan adanya ide tersebut, proses EDM telah lahir. Lazarenko

bersaudara menyempurnakan proses dengan cara menempatkan cairan tidak

konduktif di mana percikan listrik terjadi di antara dua konduktor, cairan

tersebut dinamakan dielektrik (dielectric). Rangkaian listrik yang membuat

peristiwa tersebut terjadi digunakan sebagai nama proses ini. Pada saat ini

telah banyak unit EDM yang digunakan lebih maju daripada milik

Lazarenko. Pada saat ini ada dua macam mesin EDM yaitu: EDM


38/44

konvensional (Biasanya disebut Sinker EDM atau Ram EDM) dan Wire

EDM.

Gambar 2.25Electrical Discharge Machine

Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/

Electrical-discharge-machine.jpg

Electric Discharge Machine (EDM) adalah suatu mesin perkakas Non

Konvensional yang proses pemotongan material (material removal) benda

kerjanya berupa erosi yang terjadi karena adanya sejumlah loncatan bunga

api listrik secara periodik pada celah antara katoda (pahat) dengan anoda

(benda kerja) di dalam cairan dielektric.

EDM telah berkembang bersama dengan Mesin Bubut, Mesin Frais,

dan Mesin Gerinda sebagai teknologi yang terdepan. EDM terkenal dalam

hal kemampuannya untuk membuat bentuk kompleks pada logam-logam

yang sangat keras. Penggunaan yang umum untuk Mesin EDM adalah

dalam pemesinan dies, perkakas potong, dan cetakan (molds) yang terbuat

dari baja yang telah dikeraskan, tungsten carbide, high speed steel, dan

material yang lain yang tidak mungkin dikerjakan dengan cara tradisional

(penyayatan). Proses ini juga telah memecahkan banyak masalah pada


39/44

pembuatan bahan exotic, seperti Hastelloy, Nitralloy, Waspaloy and

Nimonic, yang digunakan secara luas pada industri-industri pesawat ruang

angkasa.

Dengan telah ditemukannya teknologi yang maju tentang keausan

elektrode, ketelitian dan kecepatan, EDM telah mengganti proses

pemotongan logam yang lama pada beberapa aplikasi. Faktor lain yang

menyebabkan berkembangnya penggunaan EDM adalah kemampuannya

mengerjakan bentuk tipis, khususnya dalam pengerjaan ketinggian dan

ketirusan. EDM yang menggunakan kawat (Wire EDM) dapat membelah

dengan ketinggian 16 inchi (sekitar 400 mm), dengan kelurusan 0,0005

inchi ( 0,0125 mm) tiap sisi.

Pada waktu yang lalu, EDM digunakan terutama untuk membuat

bagian-bagian mesin yang sulit dikerjakan dengan proses konvensional.

Pertumbuhan penggunaan EDM pada sepuluh tahun terakhir menempatkan

proses pembuatan komponen dirancang menggunakan EDM terlebih

dahulu, sehingga EDM bukanlah pilihan terakhir, tetapi pilihan yang

pertama.

Cara Kerja

Mengetahui tentang apa yang terjadi di antara elektrode dan benda

kerja dapat sangat membantu operator EDM dalam banyak hal. Pengetahuan

dasar teori EDM dapat membantu dalam memecahkan masalah yang timbul

(troubleshooting), misalnya dalam hal pemilihan kombinasi benda

kerja/elektrode dan pemahaman mengapa pengerjaan yang bagus untuk satubenda kerja tidak selalu berhasil untuk yang berikutnya. Deskripsi berikut

ini menjelaskan tentang kombinasi apa yang telah diketahui dan apa yang

telah ada dalam teori tentang proses EDM.

Pada saat ini beberapa teori tentang bagaimana EDM bekerja telah

mengalami kemajuan selama beberapa tahun, sebagian besar mendukung

model thermoelectric. Sembilan ilustrasi berikut menunjukkan tahap demi

tahap apa yang telah diyakini terjadi selama satu siklus EDM. Gambar di


40/44

sebelahnya menunjukkan harga relatif dari tegangan dan arus pada titik yang

diambil.

Gambar 2.26 Cara Kerja EDM

Sumber : http://fariedpradhana.wordpress.com/category/

mesin-non-konvensional/

Gambar di ataspada proses awal EDM, elektrode yang berisi

tegangan listrik didekatkan ke benda kerja (elektrode positif mendekati

benda kerja/turun). Di antara dua elektrode ada minyak isolasi (tidak

menghantarkan arus listrik), yang pada EDM dinamai cairan dielectric.

Walaupun cairan dielektrik adalah sebuah isolator yang bagus, beda

potensial listrik yang cukup besar menyebabkan cairan membentuk partikel

yang bermuatan, yang menyebabkan tegangan listrik melewatinya dari

elektrode ke benda kerja. Dengan adanya graphite dan partikel logam yang

tercampur ke cairan dapat membantu transfer tegangan listrik dalam dua

cara: partikel-partikel (konduktor) membantu dalam ionisasi minyak

dielektrik dan membawa tegangan listrik secara langsung, serta partikel-

partikel dapat mempercepat pembentukan tegangan listrik dari cairan.

Daerah yang memiliki tegangan listrik paling kuat adalah pada titik di mana
http://fariedpradhana.files.wordpress.com/2012/04/edm-1.jpghttp://fariedpradhana.files.wordpress.com/2012/04/edm-1.jpg


41/44

jarak antara elektrode dan benda kerja paling dekat, seperti pada titik

tertinggi yang terlihat di gambar. Grafik menunjukkan bahwa tegangan

(beda potensial) meningkat, tetapi arusnya nol.

Penggunaan EDM

Penjelasan berikut merupakan ringkasan dari karakteristik yang

mengharuskan penggunaan EDM. Disarankan menggunakan EDM jika bentuk

benda kerja sebagai berikut.

1. Dinding yang sangat tipis.

2.

Lubang dengan diameter sangat kecil.3. Rasio ketinggian dan diameter sangat besar.

4.

Benda kerja sangat kecil.

5. Sulit dicekam.

Disarankan menggunakan EDM jika material benda kerja:

1. Keras.

2.

Liat.

3. Meninggalkan sisa penyayatan.

4.

Harus mendapat perlakuan panas.

Disarankan menggunakan EDM untuk mengganti proses meliputi:

1. Pengaturan/setup berulang, bermacam-macam pengerjaan, bermacam-

macam proses pencekaman benda.

2.

Broaching.

3. Stamping yang prosesnya cepat, (lihat Gambar).


42/44

Gambar 2.27 Proses EDM

Sumber : http://fariedpradhana.wordpress.com/category/

mesin-non-konvensional/

Disarankan menggunakan EDM ketika beberapa alasan berikut.

1.

Jam kerja 24 jam dengan hanya satu shift operator.2. Memerlukan proses yang tidak mementingkan perhatian khusus dari

pekerja secara intensif.

EDM tidak dipengaruhi oleh kekerasan bahan benda kerja, sehingga

sangat bermanfaat bila digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan

kekerasan di atas 38 HRc. Bahan tersebut meliputi baja yang telah dikeraskan,

Stellite and Tungsten Carbide. Karena proses EDM menguapkan material

sebagai ganti penyayatan, kekerasan dari benda kerja bukan merupakan faktor

penting. Maka dari itu mesin Wire EDM dan Ram EDM digunakan untuk

membuat bentuk komplek dies dan perkakas potong dari material yang amat

keras.

Bagian lain yang hanya bisa dikerjakan dengan EDM adalah

kemampuannya membuat sudut dalam (internal corners) yang runcing.

Pemesinan konvensional tidak mungkin mengerjakan kantong dengan pojok
http://fariedpradhana.files.wordpress.com/2012/04/edm-2.jpghttp://fariedpradhana.files.wordpress.com/2012/04/edm-2.jpghttp://fariedpradhana.files.wordpress.com/2012/04/edm-2.jpg


43/44

runcing, yang bisa dicapai adalah radius minimal sekitar 1/32 inchi yang

paralel dengan sumbu pahat. Jenis pengerjaan dan ukuran minimal yang dapat

dicapai oleh EDM dapat dilihat pada Tabel.

Jenis Pengerjaan WireEDM RamEDM

1. Radius dalam 0,0007 (0,0175 mm) 0.001 (0,025 mm)

2. Radius luar runcing runcing

3. Diameter lubang 0,0016 (0,04 mm) 0.0006 (0,04 mm)

4. Lebar alur 0,0016 (0,04mm) 0.0004 (0,01 mm)

Maka dari itu EDM digunakan untuk mengerjakan klep (valves) pengukur bahan

bakar, komponen printer, cetakan, dan perbaikan cetakan.

Keuntungan dan Kerugian EDM

Berikut ini adalah beberapa kelebihan yang diperoleh dari

pengunaan mesin EDM dalam manufaktur :

a.

Dapat membuat bentuk kompleks yang kemungkinan sukar

dilakukan dengan mesin konvensional

b. Dapat mengerjakan material benda kerja yang keras dengan tingkat

kepresisian tinggi

c. Dapat mengerjakan bagian bentuk yang sangat kecil sekalipun, tanpa

cemas bagian tersebut ikut terpotong

d.

Tidak ada kontak langsung antara alat dan benda kerja sehingga

tidak timbul distorsi pada pemakanan

e.

Dapat membuat kehalusan permukaan benda kerja dengan baikf. Lubang dapat dibuat secara mudah, tepat dan baik

Kerugian penggunaan EDM

Beberapa kerugian dari EDM meliputi:

a. Laju pengikisan material benda kerja atau material removal rate

(MRR) pada operasi EDM lebih lambat dibandingkan metode

permesinan tradisional yang menghasilkan chips secara mekanis.


44/44

b. Tambahan waktu dan biaya yang digunakan untuk membuat

elektroda untuk RAM / setempel EDM.

c. Mereproduksi sudut tajam pada benda kerja sulit karena mema

kai elektroda.

d. Konsumsi daya spesifik sangat tinggi.

e. Timbul overcut. Overcut adalah suatu deviasi yang

menunjukkan bahwa besarnya diameter lubang yang dikerjakan

dengan proses EDM lebih besar dari ukuran elektrodanya.

f. Terjadi keausan pahat bila pemakaian berulang

g. Bahan yang bukuan konduktor listrik dapat dikerjakan dengan mesin

yang diset secara khusus

h. Mesin EDM dan perlengkapannya masih relatif mahal

i. Penggunaan mesin EDM dibatasi oleh ukuran tangki kerja

penampung cairan dielektrik.

Pengertian CNC

Documents

Transcript of Pengertian CNC