Proses Non Konvensional

I. PROSES – PROSES NON KONVENSIONAL

Pendahuluan /Tinjauan singkat Mesin Perkakas

Revolusi Industri di abad ke 18 membawa titik tolak baru dalam kehidupan manusia. Dengan

diketemukannya mesin uap dan mesin penggerak lainnya yang mana disusul oleh penemuan listrik

adalah merupakan langkah baru dalam periode tersebut dimana tenaga manusia , kuda dan sebagainya :

diganti dengan tangan mesin (engine).

Orang pada waktu itu kemudian mulai berfikir tentang efisiensi , tentang pabrikasi, dan pada

elemen-elemen mesin yang dibutuhkan untuk membuat suku cadang (spare parts ) mesin-mesin yang

sudah ada pada waktu itu.

Teknologi pengerjjaanpun berubah seirama dengan penemuan – penemuan tersebut. Mereka

mulai mempergunakan mesin untuk proses pengerjaan dari bahan elemen-elemen mesin yang mereka

butuhkan, diantaranya : mesin bubut sederhana, mesin gurdi, mesin sekrap, mesin perkakas lainnya

seperti yang kita kenal saat ini.

Teknologi material masih sederhana dan untuk proses pengerjaanya cukup dengan

mempergunakan perkakas/ pahat (tool) dari baja korban. Waktu berjalan demikian dengan ilmu

pengetahuan juga berkembang, penemuan dibidang permesinan juga bertambah, tuntutan masyarakat

yang terus meningkat hal ini memberikan feed back bagi ahli-ahli untuk menciptakan atau

memperbaiki metode pengerjaan maupun peralatan yang telah ada.

Demikian halnya dengan perkembangan pada mesin perkakas , perobahan terjadi, misalnya

pindah mesin transmisi, konstruksi dan material dari pada perkakas yang dipergunakan. Teknologi

pembuatan material menghasilkan material perkakas perlu ditingkatkan dari baja karbon, HSS, Carbide

tool steel, Keramik, Stellite.

Kemajuan dibidang elektronika mempengaruhi design mesin perkakas, pertimbangan

ekonomis, dan peningkatan effisiensi prosese pengerjaan merupakan pendorong utama daeri pada

implementasi computer maupun mikroprossesor di dalam mesin perkakas. Timbul kemudian

Numerical Control Machine. Kontrol dalam bentuk Computer Numerical Control (CNC) , Direct

Numerical Control , Machine Centre dan Lain –lain.

Didalam abad ruang angkasa dan teknologi nuklir dewasa ini dilihat dari bidang teknik

produksi terdapat beberapa hal yang menonjol :

1. Penemuan baru dibidang material menciptakan material dengan kekuatan yang sangat

tinggi yang lebih dikenal dengan HSTR (High Strength Temperatur Resistant)

2. Bentuk benda kerja senakin kompeks (Complicated Shape Work Pieee).

3. Kemajuam industri modern membutuhkan peralatan yang lebih shophistieated,

menimbulkan tuntutan terhadap ketelitian/ kepresisian yang meningkat.

Hal-hal atas menuntut suatu bentuk perkakas maupun proses pengerjaan yang baru, berhubung proses

pengerjaan yang konvensional (tradisional) tidak mampu untuk memenuhi tuntutan diatas. Situasi

inilah yang mendorong berkembangnya suatu teknologi “baru” yang lebih dikenal istilah Non

Conventional Machinery ( Non Tradisional Machining).

Tinjauan Umum

1. Kebutuhan terhadap teknologi baru.

Menurut Merchant maka trend dari pada teknologi di masa mendatang dapat dianggap

proyeksi dari pada aktivitas – aktivitas pengerjaan dimasa kini dan dalam masa yang telah lampau. Ada

beberapa kebutuhan yang menyangkut teknologi pengerjaan ( manufacturing technology ) dimasa

mendatang diantarannya :

1. Kontinuitas proses produksi walaupun menghadapi hambatan –hambatan dengan

semakin meningkatnya kekuatan /kekerasan benda kerja.

2. Peningkatan terhadap ketelitian / kepresisian benda kerja

3. Proses automatisasi dalam rangka peningkatan effisiensi dari proses produksi

Peningkatan kekerasan material benda kerja dapat dilihat dalam table 1.

Tabel 1. Peningkatan Kekerasan Material Benda Kerja

Kekuatan baja paduan (Alloy Steel)

AISI specification BHN (average)

1006

4340

8650

9440

9850

100

320

360

440

500

Grafik di bawah menunjukkan perkembangan kekuatan material didalam industri

aeronautika :

Gambar 1.1. Perkembangan kekuatan Material

Perkembangan ini memberikan pengaruh di dalam teknologi di dalam pengerjaan terutama dalam

mencari material perkakas yang jauh lebuh keras dari material di atas dan teknologi pengerjaan untuk

memenuhi kebutuhan di atas. Sebelumya teknologi pengerjaan secara konvensional masih bertahan

dengan penggunaan proses gerinda yang memakai diamond – grinding - tool.

Tetapi kemudian terlihat beberapa hal yang akan menjadi pertimbangan lebih lanjut :

1. bentuk benda kerja menjadi semkin kompeks.

2. Mengakibatkan bertambahnya waktu pengerjaan

3. Secara keseluruhan proses pengerjaan menjadi tidak ekonomis lagi.

Proses non konvensional meliputi permasalahan :

- segi design

- pembatasan dalam pemakaian

- bidang pemakaiannya

Riset-riset dan pengembangan proses pengerjaan non konvensional masih sedang berjalan meliputi hal-

hal sebagai berikut :

- Kebutuhan power dan energi

- Teknik design

- Acessories

2. Klasifikasi proses-proses pengerjaan non konvensional

2.1 Proses –proses pengerjaan non konvensional tidak dipengaruhi oleh :

- kekerasan material

- keuletan (toughness)

- ketegasan (britteness)

Memungkinkan untuk pengerjaan yang sukar.

2.2 Prinsip dasar dari proses pengerjaan non konvensional :

- Pemakaian dari bermacam –macam sumber/bentuk energi yang ada ;

E. Mekanis

E. Elektris

E. Kimia

E. Thermal dan magnetis

E. Cahaya

- Bentuk-bentuk energi tersebut kemudian ditranformasikan dengan

mempergunakan prinsip-prinsip yang telah dikenal dan dimanfaatkan

menjadi proses pengerjaan.

2.3 Klasifikasi proses pengerjaan non konvensional dapat dilakukan menurut :

1. Enerji yang dibutuhkan

2. mekanisme proses pengerjaan

3. Transformasi enerji untuk pengerjaan

4. Media untuk transformasi enerji

Keempat hal diatas akan lebih jelas bila dilihat pada gambar 2.

Gambar 1.2. klasifikasi Proses Non Konvensional

Dari klasifikasi tersebut terdapat beberapa istilah yang mempergunakan singkatan sebagai berikut :

1. AJM = Abrasive Jet Machining

2. USM = Ultrasionic Machining

3. CHM = Chemical Machining

4. ECM = Elektro Chemical Machining

5. ECG = Elektro Chemical Grinding

6. EDM = Elektro Discharge Machining

7. LBM = Laser Beam Machining

8. IBM = Ion Beam Machining

9. PAM = Plasma Are Machining

3. Sejarah / latar belakang perkembangan proses-proses pengerjaan Non Konvensional

Secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Ide, penelitian maupun pengembangan ke arah proses-proses pengerjaan Non

Konvensional telah dimulai sejak tahun 1920, dan ini terjadi di Amerika Serikat maupun

di Rusia.

2. Realisasi dari pada ide-ide tersebut baru bisa terlaksana kemudiaan ( + 20 tahun ),

sebagai berikut :

ECM 1940 : Rusia – Gussev

1941 : AS – Burgess

USM 1942 : Balamuth

Rosenberg

EDM 1943 : Rusia : Lazarinko

AS – Eropa

4. 1950 : ECG baru bisa terealisir

1958 : LBM dibuat di AS dan Rusia ( : Basov )

1960 : LBM dipergunakan dalam industri untuk proses [engelasan maupun pemotongan

4. Definisi dari pada pengerjaan Non Konvensional

4. 1 Abrasive Jet Machining (AJM)

Pemakaian :

- Super Alloy

- Ceramic

- Refractory Material

AJM :

Proses pengerjaan dengan cara pemusatan

aliran fluida yang tercampur dengan partikel-

partikel abrasive kearah permukaan benda

kerja.

4.2 Ultrasionic Machining (USM)

USM :

Prose pengerjaanya (Material Removal )

dikerjakan oleh partikel –partikel abrasive

yang berada diantar pahat dengan benda

kerja.

Pahat bergetar sedemikian rupa sehingga

partikel – partikel abrasive tersebut

membntur permukaan benda kerja secara

berulang ulang.

Material benda kerja :

- bahan Semi Konduktor

- Keramik

- Refractory Material

4. 3 Chemical Machining (CHM)

CHM :

Proses pengerjaanya dengan cara mengontrol

proses pelarutan yang terjadi pada

permukaan benda kerja yang berhubungan

langsung dengan larutan kimia tersebut.

Material Benda Kerja :

- Baja paduan

- Alumunium

4.4 Chemical Etching (CHME)

Prinsip dasar sama dengan CHM

CHME :

Proses pengerjaan dengan cara penyemprotan larutan kimia pada bagian permukaan benda kerja

yang akan dikerjakan atau dengan cara merendam benda kerja seperti yang dilakukan pada CHM.

4.5 Hot Chlorne Machining ( Hot CHL)

Prosesnya sama dengan di atas hanya dalam hal ini pelarut kimianya berupa gas Chlor.

4.6 Elektro Chemical Grinding ( ECG )

ECG :

Proses pengerjaan dengan cara pelarutan

anodis (Anodicdissolution) dari benda kerja

yang bermuatan positif oleh larutan elektrolit

yang dialrkan disela antara benda kerja

dengan grinding wheel yang berputar dan

bermuatan negatif.


- Super alloy

- Carbide

- Titanium

- Baja

4.7 Elektro Chemical Machining ECM

ECM :

Proses pengerjaan dengan cara pelarutan

Anodis dari benda kerja yang bermuatan

positif oleh lapisan cairan elektrolit yang

mengalir melalui sela antara benda kerja dan

pahat yang bermuatan negatif ( Katoda )

4.8 Elektrical Discharge Machining ( EDM )

EDM :

Proses pengerjaanya dengan cara pelepasan

bunga api listrik secara cepat yang berasal

dari pahat bermuatan negatif kebenda kerja

yang bermuatan positif, melalui fluida

dielektrik yang mengalir melalui sela

diantara kedua benda kerja tersebut..


- Super alloy

- Baja

4.9 Elektron Beam Machining ( EBM )

EBM :

Proses pengerjaan dengan cara pemusatan aliran electron pada permukaan benda kerja dimana

pada daerah pemusatan ini, material benda kerja menjadi leleh dan menguap.


- Material getas

- Refractory material

4.10Laser Beam Machining ( LBM )

LBM :

Proses pengerjaan dengan cara memfokuskan

sinar laser pada permukaan benda kerja

dimana pada daerah tersebut material benda

kerja akan leleh dan menguap.


- Ceramic

- AL alloy

- Steel

- Super alloy

4.11 Plasma Arc Machining ( PAM )

PAM :

Proses pengerjaan dengan cara mengarahkan

aliran gas panas atau plasma kepermukaan

benda kerja sehingga bagian permukaan ini

menjadi leleh dan terkikis.

Material Benda Kerja :

- Baja

- Super alloy

4.12 Ion Beam Machining ( IBM )

Pada prinsipnya proses ini sama dengan di atas ( PAM ) akan tetapi dalam hal ini temperatur gas

sangat tinggi sehingga secara keseluruhan gas tersebut terionisasi.

5. Analisa perbandingan dari pada proses – proses non konvensional

1. Tujuan : Untuk memberikan pengarahan dalam memilih proses non konvensional, proses mana

yang sesuai untuk pengerjan tertentu ditinjau dari bentuk benda kerja yang direncanakan dan

material yang dipergunakan.

2. Analisa ini ditinjau dari beberapa segi :

a. Parameter fisisk mis : Power untuk Meteal Removal Rate.

b. Kemampuan proses tersebut didalam pengerjaan bentuk-bentuk tertentu dari benda

kerja.

c. Pemakaian dari proses-proses tersebut untuk mengerjakan berbagai macam material.

d. Karakteristik proses pengerjaanya

e. Pertimbangan ekonomi dari proses-proses tersebut.

5.1 Power untuk material removal dari pada mesin – mesin proses non konvensional

Proses –proses : EBM, ECM, dan AJM membutuhkan power di atas harga rata –rata power yang

dibutuhkan dalam proses non konvesional ini.

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

5.2 Kemampuan Pengerjaan

Untuk proses berikut :

A. Micro drilling – Drilling operation

Proses Kemampuan untuk

Micro drill drilling

L/D >20 L/D <20

USM

AJM

ECM

CHM

EDM

EBM

LBM

PAM

-

-

-

L

-

L

B

-

B

L

B

-

B

L

L

L

J

J

B

-

L

J

J

-

B. Cavity – Sinking ( through ) operation

Proses

Pengerjaan

teliti

Pengerjaan Standard

USM

AJM

ECM

CHM

EDM

EBM

LBM

PAM

B

J

L

J

B

J

J

J

B

L

B

L

B

J

J

J

C. Pocketing opera ion

Proses

Pengerjaan

teliti

Pengerjaan Standard

USM

AJM

ECM

CHM

EDM

EBM

LBM

PAM

J

-

B

B

B

-

-

-

J

-

B

J

B

-

-

-

D. Contoring a Surface

Proses

Hasil yang dicapai

USM

AJM

ECM

CHM

EDM

EBM

LBM

PAM

J

-

B

-

L

-

-

-

5.3 Kemampuan untuk mengerjakan material :

Proses Metal Alloy Non Metals

Al Baja Super

Alloys

Ti Refractory

material

Ceramic Plastie Glass

USM

AJM

ECM

CHM

EDM

EBM

LBM

PAM

J

L

L

B

L

L

L

B

L

L

B

B

B

L

L

B

J

B

B

L

B

L

L

B

L

L

L

L

B

L

L

L

B

B

L

J

B

J

J

J

B

B

-

J

-

B

B

-

L

L

-

J

-

L

L

J

B

B

-

L

-

L

L

-

J = Jelek B = Baik L = Lumayan

5.4 Machining Characteristics

Karakteristik pengerjaan bisa ditinjau dari beberapa hal sebagai berikut :

1. Banyaknay material yang terkeluarkan dari proses pengerjaan tersebut ( Metal Removal

Rate)

2. Toleransi yang bisa dicapai

3. Kehalisan permukaan

4. dalamnya kerusakan permukaan

5. Power yang dibutuhkan untuk pengerjaan

Prose Metal

Removal

Rate

(mm3 / min)

Toleransi

(um)

Surface

Finish

CLA

(um)

Dalamnya

Kerusakan

Permukaan

(um)

Power

( watt )

USM

AJM

ECM

CHM

EDM

EBM

LBM

PAM

300

0,8

15000

15

800

1,6

0,1

75000

7,5

50

50

50

15

25

25

125

0,2 : 0,5

0,5 : 1,2

0,1 : 2,5

0,5 : 2,5

0,2 : 1,2

0,5 : 2,5

0,5 : 1,2

kasar

25

2,5

5

5

125

250

125

500

2400

250

100000

-

2700

150 (average)

2000(peak)

2 (rata-rata)

200 (peak)

50000

konvensional 50000 50 0,5 : 5,0 25 3000

5.5 Ekonomisasi dari pada proses – proses pengerjaan Non Konvensional

Dianalisa dari beberapa segi sebagai berikut :

a. Modal – Investasi

b. Biaya perkakas

c. Biaya untuk power yang dibutuhkan

d. Efisiensi proses pengerjaan

e. Keausan perkakas

PROSES Modal

Investasi

Biaya

Perkakas

Biaya

Pemakaian

Listrik

Efisiensi

proses

Keausan

Perkakas

USM

AJM

ECM

CHM

EDM

EBM

LBM

PAM

MCG

R

Sr

ST

S

S

T

R

SR

R

R

R

S

R

T

R

R

R

R

R

R

S

T

R

R

SR

SR

R

T

T

R

S

T

ST

ST

SR

SR

S

R

SR

SR

T

SR

SR

SR

R

H. PROSES-PROSE NON KONVENSIONAL YANG TERMASUK GROUP PROSES MEKANIS

(MECHANICAL PROCESSES)

Dalam hal ini yang dimaksudkan dengan proses mekanis di dalam teknik pengerjaan non

konvensional adalah pengerjaan material ( material – removal ) dengan cara :

1. Shearing action ( cara pengupasan )

2. Erosian ( erosi )

3. Abrasian ( Abrasi )

Cara – cara di atas ini bisa dicapai dengan jalan mentranformasikan suatu bentuk enerji kepada suatu

material perantara yang akan melaksanakan cara –cara pengerjaan di atas. Dalam proses ini maka

material perantaraanya adalah partikel-partilel abrasive. Sedangkan tranformasi enerjinya berupa :

tek. pneumatisE. Potensial ( ) yang tinggi - - - Nozel - - - E. Kinetis

Tek. Hidrolis

Proses – proses Non Konvensional yang termasuk dalam group ini antara lain :

1. Abrasive Jet Machining ( AJM )

2. Ultra Sonic Machining ( USM )

3. Whirling Jet Machining ( WJM )

Di dalam AJM : E. Kinetis berupa partikel abrasive yang bergerak dengan kecepatan tinggi

Di dalam USM : E. Kintis berupa partikel abrasive yang bergerak dengan frekunsi tinggi

2.1. Abrasive Jet Machining ( AJM )

2.1.1 Prinsip Dasar AJM

Pemusatan aliran dengan kecepatan tinggi dari pada fluida ( udara atau gas )

yang bercampur dengan partikel – partikel abrasive pada benda kerja. Metal removal pada

benda kerja terjadi karena efek shearing oleh partikel abrasive dan disertai oleh efek abrasive

dan erosi oleh aliran fluida dan partikel.

2.1.2 Pemakaian :

Proses pemotongan ( cutting ), pembuatan celah ( grooving ) finishing --------------------

cleaning, deburing.

2.1.3 Parameter – parameter yang mempengaruhi proses AJM :

Parameter-parameter ini akan mempengaruhi karakteristik proses pengerjaan dengan AJM.

Karakteristik dari proses dapat dlihat dari :

a. Kecepatan proses pengerjaan material ( Rate of Metal Removal )

b. Geometri dan Surface finish dari pada benda kerja

c. Kecepatan keausan dari pada Nozel

Faktor – factor atau parameter yang mempengaruhi ketiga karakteristik pada proses ini adalah :

a. Partikel abrasive yang digunakan : - komposisi

- bentuk

- ukuran

- kecepatan

a - 1. Persyaratan bentuk partikel abrasive :

- bentuk yang tidak teratur ( irregular shape )

- mempunyai ujung-ujung ( pinggir) yang tajam

a – 2 Persyaratan ukuran abrasive dan bidang pemakainnya

Abrasive Ukuran butir Pemakaian

1. alumunium Oksida

( AL2O3)

2. Silicium Carbide

(SiC)

3. Sodium Bikarbonat (

NaHCO3)

4. Dolomite ( CaMg

(CO3)2)

5. Butiran gelas

12-20-50 um

25 – 40 um

27 um

200 mesh

0,635 – 1,27 mm

- untuk

memotong

- membuat

celah

- untuk

memotong

- membuat

celah

- pengerjaan

penyempurnaa ( finishing)

temperatur 500 C

- Etching &

Polishing

- Untuk

polishing & deburing

b. Fluida pembawa abrasive : - tekanaan

- viskositas

- kecepatan aliran fluida

Dalam proses ini fluida yang dipergunkan : - udara

- karbon dioksida

- gas N2

b – 1 . Tekanan fluida dari Nozel : 2- 8,5 kgf / cm2 umumnya tekanan fluida yang cocok

adalah 5 kgf per cm 2

b – 2 kecepatan aliran fluida keluar dari Nozel (gas exit velocity ) dipengaruhi oleh

kecepatan partikel abrasive di dalam fluida.

Hal ini berarti bahwa : memperbesar aliran masa partikel abrasive akan mengurangi

kecepatan aliran fluida pembawa. Suatu parameter yang memberikan pengaruh

penting di dalam kasus ini adalah apa yang dinamakan mixing – ratio ( MR)

Definisi : Kecepatan aliran masa partikel abrasive MIXING – RATIO = Kecepatan aliran masa fluida pembawa

Pengaruh dari parameter – parameter di dalam aliran fluida serta kaitannya terhadap Rate of Metal

Removal dapat dilihat pada grafik berkut :

Grafik menunjukkan pengaruh kerapatan partikel - partikel abrasive terhadap kecepatan keluar nozel

fluida pembawa.

Kenaikan kerapatan partikel-partikel abrasive akan menurunkan kecepatan keluar nozel dari pada

pembawa. Hal ini disebabkan karena adanya transfer E. Kinetis dari fluida pembawa kepada partikel

abrasive.

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx





xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

c. Nozel

Faktor – faktor yang terlibat dalam nozel meliputi :

- Bentuk –bentuk geometris dari nozel

- Konstruksi/ material

- Jarak ujung nozel dengan permukaan benda kerja ( stand off distance ).

Persyaratan umum untuk material nozel ; mempunyai ketahanan tinggi terhadap abrasi ( High

Abrasive Resistance Material )

Bentuk geometris dari pada nozel dapat disitimasikan sebagai berikut :

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx


Pengaruh Material dan bentuk nozel terhadap umur nozel

Material

Nozel

Nozel lubang bundar

(diameter) mm

Nozel lubang persegi

( panjang X lebar )

mm

Umur Nozel (jam)

Tungsten karbida (WC)

Sapphire

0,2 1,0

0,2 0,8

(0,075 X 0,5)

(0,15 X 2,5)

12 : 30

300

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

- Fluida pembawa yang bertekanan tinggi dimasukkan kedalam kamar pencampur.

Melalui penyaring yang halus partikel-partikel abrasive dimasukkan juga kedalam kamar

pencampur ini.

- Kamar pencampur ini digetarkan oleh penggetar dengan frekuensi getaran : 50 –

60 Hertz

- Mixing Ratio di dalam kamar ini dikontrol melalui pengatur amplitudo getaran

- Data – data umum yang terdapat pada mesin AJM :

- 330 m/ S………Kecepatan aliran fluida abrasive melalui nozel

- Pemakaian fluida pembawa : 0,008 m3 / min

- Tekanan pada nozel : 5 kgf / cm2

- Kecepatan aliran masa partikel abrasive :

a. pengerjaan halus : 2 4 gm per manit

b. proses pemotongan : 10 20 gm per manit

Pengatur aliran ( kecepatan ) masa partikel abrasive dapat diatur sebagai berikut :

i. Mengatur tekanan system ( fluida + abrasive) pada kamar pencampur dengan

pengatur tekanan

ii. Mengatur kecepatan aliran fluida pembawa

iii. Mengatur amplitudo getaran dari kamar pencampur.

2.1.5 Perbandingan dengan proses konvensional dan pembatasan – pembatasan

pemakaian AJM.

Proses konvensional yang serupa dengan AJM adalah :

- proses SAND – BLASTING

- proses SHOT – BLAST

Keduanya termasuk proses untuk finishing, misalnya terhadap benda kerja setelah mengalami

Heat Treatment ataupun setelah Casting ( penuangan).

Perbedaan proses – proses di atas adalah sebagai barikut :

1. Pada AJM partikel abrasive ukurannya lebih kecil bila dibandingkan dengan partikel

SAND – BLASTING

2. Parameter pada proses AJM dapat dikontrol secara lebih sempurna dari pada SAND /

SHOT BLASTING

Pembatasan pemakain AJM :

1. Kemampuan proses AJM terbatas karena rendahnya Rate of Material

Remoal

2. Kemungkinam melekatnya partikel – partikel abrasive pada permukaan

dari benda kerja

3. Effek “tapering” pada benda kerja yang terpotong karena pancarnya aliran

abrasive

4. Partikel –partikel abrasive yang telah terpakai tidak dapat dipergunakan

lagi, jadi harus ada system pengumpul debu-debu partikel abrasive tersebut.

2.2 Ultra Sonic Machining (USM)

2.2.1 Pendahuluan.

Definisi : Proses pengerjaan oleh partikel –partikel abrasive karena adanya efek tumbukan oleh

partikel – partikel ini terhadap permukaan benda kerja. Proses tumbukan ini terjadi karena

adanya penggetaran pahat relatif terhadap benda kerja, dan pahat berfungsi sebagai media

perantara media perantara untuk transfer enerji.

Nama Ultra sonic dikaitkan dengan suatu

kenyataan bahwa frekuensi getaran dari pahat

berkisar dari 16. 000 sampa 25.000 Hertz.

Batas bawah ditentukan oleh : tingkat

kebisingan.

Batas atas ditentukan oleh :

- cooling system pada transducer

- natural frequency (frekuensi pribadi ) dari

unit pemegang pahat.

Ultra sonic machining kadang –kadang disebut juga sebagai :

Ultra Sonic Grinding atau Impact Grinding.

Perbedaan pokok antara proses ultra sonic dengan proses Grinding atau convensional machining.

Perbedaab pada Proses Gerinda biasa USM

1. Gerakan

pahat

2. Mekanisme

pengerjaan material

3. Partikel

abrasive

Gerakan pahat adalah tangensial

relatif terhadap benda kerja

Karena adanya efek shearing

Batu gerindanya sendiri tersusun

dari partikel –partikel abrasive

Gerakanpahat tegak lurus benda

kerja

Karena adanya :

- efek tumbukan

- efek benturan

- efek kavitasi

- efek reaksi kimia

Partikel abrasive disupply dari

luar

2. 2. 2 Teori dasar dalam proses USM

- Proses secara mekanis yang terlihat didalam pengerjaan dengan ultra sonic

machining adalah :

1. Proses tumbukan oleh partikel – partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja,

karena pergetaran pahat (hammering process)

2. Proses pembeturan ( impact – proses ) oleh partikel – partikel bebas pada permukaan

benda kerja

3. Erosi yang terjadi karena adanya kavitasi

4. Proses kimia dari padì¥Á217 2121ø¿21212121212121212121212121`I21

- 22bjbjUU222222222222222222222222222222222222 22*Ö227|22227|

2222µ

E222222222222222222222222222222222222222222K22222222222222ÿÿ¤222222222222

222222ÿÿ¤222222222222222222ÿÿ¤2222222222222222222222222222222222l222222222

2Ê222222222222Ê2222Ê222222222222Ê222222222222Î222222222222Î222222222222Î22

22µ2222222222222222222222â222222222222RC 2222222222RC 2222222222RC

2222222222RC 22L 2222žD 22Ô2222â222222222222ó22þ 2222~M 2262222´W

2222222222´W 2222222222´W 2222222222´W 2222222222él 2222222222él

2222222222él 2222222222–

22222222˜2222222222˜2222222222˜2222222222˜2222222222˜2222222222˜2222222222ñ-

22 2222"22@222222˜22§22222222222222222222222222222222222222Î222222222222él

222222222222222222222222222222222222222222Qj 22˜2222él 2222222222él

2222222222él 2222222222˜2222222222ÑV2222222222Ê222222222222Ê222222222222

´W 22222222222222222222222222´W 222222-

22222222ÑV2222222222ÑV2222222222ÑV2222222222él 22©2222Ê2222º222222´W

2222222222Î222222222222´W 2222222222–

22222

2222

2222

2222

2222

2222

2ÑV2

22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

2222222222222222222222222222222él 2222222222–

2222222222ÑV22Î2222ÑV2222222222Ÿ\22-

- 2222-ö222222„2222J222222Î2

22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

2222222222222222222222222222222222222222222222222º2222222222´W 2222222222rM

22

232323à‘Ô¥/Á â2323p< 23RC

2323232323y23È;23236û23ˆ2323232323232323232323º23Ü2323Ã230232323ó232323232

3¾û23ü

1. 2323Q"2323232323AR232323Q"2323232323º2323232323ÑV2323232323â2

32323232323â232323232323Ê232323232323Ê232323232323Ê232323232323Ê232323

23232323Ù232323PROSES – PROSES NON KONVENSIONAL

2. Pendahuluan /Tinjauan singkat Mesin Perkakas

Revolusi Industri di abad ke 18 membawa titik tolak baru dalam kehidupan manusia.

Dengan diketemukannya mesin uap dan mesin penggerak lainnya yang mana

disusul oleh penemuan listrik adalah merupakan langkah baru dalam periode tersebut dimana

tenaga manusia , kuda dan sebagainya : diganti dengan tangan mesin (engine).

Orang pada waktu itu kemudian mulai berfikir tentang efisiensi , tentang pabrikasi, dan pada

elemen-elemen mesin yang dibutuhkan untuk membuat suku cadang (spare parts ) mesin-

mesin yang sudah ada pada waktu itu.

1. Teknologi pengerjjaanpun berubah seirama dengan penemuan – penemuan tersebut. Mereka

mulai mempergunakan mesin untuk proses pengerjaan dari bahan elemen-elemen mesin

yang mereka butuhkan, diantaranya : mesin bubut sederhana, mesin gurdi, mesin sekrap,

mesin perkakas lainnya seperti yang kita kenal saat ini.

Teknologi material masih sederhana dan untuk proses pengerjaanya cukup dengan mempergunakan

perkakas/ pat oleh amplifer sehingga mampu untuk menggetarkan transducer.

2. Transducer berfungsi untuk mengubah sinyal listrik dalam hal ini getaran listrik ultrasonic

menjadi getaran mekanis ultrasonic. Transducer dalam USM mempergunkan prinsip

magnetostriksi, dimana terjadi perubahan dimensi dari materialferro-magnetis karena

perubahan medan magnit yang bekerja pada material tersebut (perubahan flux magnit).

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Macam-macam transducer yang dipergunakan dalam proses USM :

1. Transducer Magnetostrictive.

Umumnya digunakan untuk daya yang besar misalnya pada proses pemotongan

2. Transducer Piezo Elektris

Merupakan sumber penggetar kristal quartz, dipergunakan pada pemakaian daya

rendah ; misalnya proses finishing.

2.2.4 Design dari Tool – Holder

Terdapat suatu proses penyampaian getaran yang berasal adari transducer kepada pahat melalui

pemegang pahat ( tool – holder ). Prinsip yang dipergunakan adalah ; prinsip resonansi diantara

transducer dengan pemegang pahat. Prinsip inilah yang mempengaruhi design dari pada tool

holder. Resonansi antara kedua bagian ini sedemikian rupa sehingga :

- Tool holder beresonansi pada frekuensi yang sama dengan frekuensi transducer.

- Terjadi osilasi elastis pada arah longitudinal pada tool – holder dengan

maksimum amplitudo pada ujung yang berisi pahat.

Bentuk Tool – Holder

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

2.2.5 Analisa MATEMATIS dari pada Tool – Holder dengan bentuk lurus biasa.

Tujuan : Untuk penentuan panjang dari pada tool – holder

Asumsi : Lapisan material-pahat kecil, bila dibandingkan dengan material tool – holder,

sehingga panjang total meliputi juga bagian dari pada pahat.

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx


DESIGN – PAHAT

Keuntungan dari pada proses USM jika dilihat dari segi design pahat adalah terletak pada

kesederhanaan pahatnya . Untuk suatu lubang dengan penempang yang tidak teratur maka bentuk

penampang pahat yang dipergunakan dalam proses USM ini sama dengan bentuk penampang lubang

tersebut. Beberapa factor yang perlu diperhatikan dalam design pahat untuk proses USM :

1. Material pahat

Material pahat yang keras dan getas, misalnya : Carbide dan baja perkakas yang dikeraskan

memberikan hasil yang kurang memuaskan sedangkan material yang lunak, misalnya : kuningan

dan alumunium juga memberikan hasil yang tidak baik. Pada yang pertama, karena proses

tumbukan pada frekuensi Ultrasonic oleh material yang rapuh, maka sudah terjadi serpihan –

serpihan halus pada permukan pahat. Sedangkan pada yang kedua, karena abrasive yang keras akan

mengikis permukaan pahat menyebabkan keausan proses keausan pahat.

Baja karbon mempunyai sifat – sifat yang terletak diantara kedua sifat ekstrim di atas sehingga

material ini yang paling sering dipergunakan.

2. Luasnya permukaan kerja pada pahat

Permukaan kerja yang kecil ( sempit ) menghasilakan metal removal yang lebih cepat di

bandingkan dengan permukaan kerja yang luas

3. Panjang pahat

Umumnya panjang pahat maksimum berkisar antara : 38 sampai 60 mm

MEKANISME PEMAKAIAN PAHAT ( TOOL FEEDING MECHANISM )

Umunya metode yang dipergunakan dalam mekanisme pemakanan

pahat ini adalah :

1. Pemakanan karena efek grafitasi ( grafity feed mechanism)

2. Pemakanan karena efek pegas ( spring-loaded feed mechanism)

Prinsip : Driving force untuk proses pemakanan ( dalam keadaan ideal )

= ( Berat transducer ) – ( Berat pembalans )


Pada sistem yang mempergunakan “ efek – gravitasi” driving – force konstan sepanjang permakanan.

Pada system yang mempergunakan “efek pegas” driving – force tidak konstan sepanjang pemakanan

tetapi tergantung dari pada defleksi pegas.

Beberapa persyaratan untuk mekanisme pemakanan pahata :

1. Pergerkan pemakanan pahat yang perlahan, sehingga pahat bisa berfungsi dengan baik didalam

meyampaikan energi tumbukan kepada abrasive

2. Bila proses pengerjaan selesai pahat bisa bergerak kembali keposisi semula. Hal ini bisa dicapai

misalnya memperlengkapi system dengan limit – switch.

Mekanisme pemakanan pahat dengan mempergunakan system pneumatis maupun hidrolis ternyata

memberikan hasil yang tidak memuaskan

KARAKTERISTIK PROSES USM

Dalam hal ini karakteristik dari proses USM bisa ditinjau dari berbagai

segi diantaranya :

1. Rate of Metal Removal

2. Kecepatan keausan pahat

3. Surface finish dari benda kerja

4. Ketelitian dimensi yang dihasilkan

Parameter – parameter yang mempangaruhi karakteristik proses pengerjaan di atas diantaranya :

1. Slurry ; ( Fluida pembawa + partikel – partikel abrasive ) :

a. Partikel abrasive :

- kekerasan

- bentuk dan besarnya butir

- mass flow rate

b. Liquid :

- sifat – sifat kimia

- viskositas

- flow rate

Pengaruh dari data pada grain – size terhadap rate of metal removal. Grafik disebelah kanan

menunjukkan pengaruh prosentase abrasive didalam liquid terhadap Rate of Metal Removal. Grafik

disebelah kiri menunjukkan pengaruh vicositas terhadap Rate of Metal Removal.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXX

2. Pahat

Faktor – factor yang termasuk dalam parameter ini diantaranya :

a. Material pahat

b. Amplitudo dari getaran ultrasonic

c. Frekuensi dari getaran ultrasonic

d. Tegangan yang timbul pada pahat

Hubungan dari factor-faktor di atas terhadap karakteristik proses –proses USM, dalam

hal ini yakni terhadap Rate of Metal Removal dapat dilihat pada grafik berikut :

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

3. Benda Kerja

Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam parameter ini :

- Material benda kerja

- Kekerasan terhadap tumbukan ( impact-hardneess )

- Kekuatan lelah permukaan ( surface fatique streght )

Data berikut menunjukkan hubungan antara macam material, ratio antara material

removal/tool wear, luas permukaan kerja dari pada pahat dan kecepatan proses

pemotongan permenit.

Material Ratio

Metal removalKeausan pahat

Luas permukaan kerja

pahat ( mm2 )

Kecepatan proses

pengerjaan

( mm/min)

1. Glas

2. Ceramic

3. Tungsten Carbide

4. Baja perkakas

5. Grafit

6. Ferit

7. Kwartz

8. Karbon- Boron

100/1

75/1

1,.5/1

1/1

100/1

100/1

50/1

2,5/1

2500

1935

774

709

1935

2258

1935

564

3,8

1,5

0,4

0,25

2

3,2

1,6

3,2

Data diatas diperoleh dengan mempergunakan mesin USM yang dayanya 700 Watt. Bentuk

pahat tirus lurus dengan diameter pada sisi transducer : 63,5 mm dan pada ujung yang laian :

50,08 mm

KEAUSAN PAHAT PADA PROSES USM

Umunya pola keausan yang terjadi pada proses USM dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

- Daerah A : Keausan yang terjadi pada permukaan pahat karena proses tumbukan

dengan benda kerja pada saat permukaan dari proses ini.

- Daerah B dan C : keausan yang terjadi baik pada pahat maupun pada benda kerja

akibat benturan sekunder oleh parikel abrasive yang berada pada celah antara pahat dengan benda

kerja.


PROSES PEMOTONGAN YANG KHUSUS COCOK UNTUK USM

1. Pembuatan lubang baik dengan penampang yang bundar maupun dengan penampang yang tidak

teratur

2. Proses “coining” khususnya untuk material yang mudah dikerjakan dengan USM misalnya, gelas

3. Pembuatan ulir luar dengan abntuan suatu fixture-khusus dimana benda kerja bisa berputar

danbergerak translasi bersama.

KESIMPULAN DARI PADA PROSES NON-KONVENSIONAL YANG MEMPERGUNAKAN

CARA MEKANIS

ULTRASONIC MACHINING ABRASIVE JET MACHININGPrinsip dari proses

Parameter fisik Abrasive ukuran abrasive

Media pembawa Getaran : frekuensi amplitudo

Pahat : material

Material remove/ tool wear

Celah antara benda kerja dengan pahat

Parameter kritis :

Material benda kerja

Pergetaran pahat transferE. Kinetis dalam bentuk

E. tumbukanB4C;AL2o3 ;SiCUmumnya : 30 m

Cairan Air, minyak 15000 sampai 30000 Hz 30 sampai 100 m

Baja perkakas

WC = 1,5Gral = 100

30 –100 m

Frekuensi ; Amplitudo ; bentuk tool holder ; besar butir partikel ; dalamnya lubag; viskositas cairan

Metal dan paduan – super Non – metal

Aliran gas + abrasive dalam kecepatan tinggi.

AL2o3 ; SiC 20 m sampai 50 mMass flow rate : 3 sampai 20 g/m3 Abrasive yang telah dipakai tidak dapat dipergunakan lagiGas : udara ; CO2

Kecepatan 150 sampai 304 m/ sec. Tekanan 2 sampai 8 atm.

Nozel : diameter celah ; 80-460 m

Material : WC ; shapire. Umur : 12 – 800 jam

Stand off distance : (untuk material remove ) 0,7 – 13 mm

Mass flow rate dan kecepatan ; abrasive ; Mass flow rate dan kecepatan gas ; stand off distance ; besar butir partikel dan bentuknya.

Metal dan paduan ( super alloy ) Non Metal : glas;ceramic;mika

Pemakaian pada proses-proses

Pembatasan-pembatasan

Untuk pembuatan lubang dengan penampang yang tidak teratur

Rate of Metal Removalnya rendah. Keausan pahatDalamnya lubang yang dibuat ( transportasi dari slurry)

Drilling,cutting; deburing;polishing;cleaning

Rate of Metal Removal yang rendah Melekatnya partikel-partikel abrasive pada permukaan benda kerja efek tapering

III. Prose Non Konvensional yang masuk group proses kimia.

III.1 CHEMICA: MACHINING (CHM)

1. Pendahuluan

Berlainia dengan proses –proses non-konvensional yang perkembangannya baru mulai intensif

sejak berakhirnya perang Dunia II maka proses Chemical Machining pada prinsipnya telah

dipergunakan di dalam peradapan manusia sejak jaman dahulu. Misalnya orang-prang Mesir kuno

telah mempergunkan proses Chemical – machining ini pembuatan dekorasi dari logam.

Sebenarnya secara tidak langsung, teknik pengerjaan inipun telah dikenal orang –orang Indonesia

sejak jaman peradapan Hindu, misalnya teknik pembuatan keris oleh para Mpu pada jaman

tersebut. Hanya kalu dilihat dari periode sekarang ini maka teknik pengerjaan chemical –

machining pada jaman dulu lebih cenderung sebagai pekerjaan yang bersifat seni, karena

pengetahuan para Mpu maupun orang –orang Mesir kuno dibidang pengetahuan kimia sangat

terbatas.

Kemudian teknik pengerjaan ini dikembangkan orang untuk pemakaian percetakan dan barulah

pada periode perang Dunia II proses chemical – machining ini dikembangkan lebih intensip untuk

proses produksi masa ( mass – production). Pemakaian proses ini, misalnya dalam industri

pesawat terbang untuk mengurangi berat sayap dengan jalan melarutkan bagian-bagian yang tidak

penting dari pada sayap tersebut. Pada industri elektronika, proses ini dipergunakan untuk

pembuatan printed-circuit dari pada suatu rangkaian elektronik.

2. PRINSIP – PRINSIP DASAR PROSES CHM

Pada dasarnya proses CHM ini adalah suatu bentuk proses korosi yang terjadi pada suatu metal

akibat adanya suatu reaksi Kimia yang mengubah metal tersesebut secara kimiawi menjadi

senyawa geram yang mengandung unsure metal tersebut.

Proses pengerjaan pada metal itu, bias terjadi secara selektif maupun tidak selektif. Pada proses

selektif maka prosses pengerjaan material benda tersebut terjadi pada tempat-tempat tertentu,

sehingga tidak terjadi reaksi kimia pada tempat tersebut.

Pada proses tidak selektif ( non selective-removal-process ) maka proses pengerjaan material

benda kerja itu terjadi diseluruh permukaan benda kerja.

Zat pelarut kimia yang dipergunakan didalam proses CHM ini bisa berupa senyawa kimia yang

bersifat asam ataupun senyawa kimia yang bersifat basa.

Untuk memungkinkan proses pengerjaan pada material benda kerja maka larut kimia ini bisa :

1. Dismprotkan pada daerah pengerjaan dipermukaan benda kerja itu

2. Benda kerja dibenamkan pada zat pelarut kimia tersebut.

Rate of Metal Removal dalam proses CHM bisa diatur dengan : pengaturan Konsentrasi,

Komposisi dan Kondisi pengerjaan dari zat pelaraut kimia ( etchant solution ) tersebut.

Pada umumnya rate of metal removal adalah sekitar : 15 mm3 / min dan surface finish

antara : 1.1 – 2,5 m.

3. PRINSIP – PRINSIP DASAR PROSES CHM

Karakteritik dari pada proses CHM biasanya ditinjau dari Rate of Metal Removalnya dan ini

dipengaruhi oleh beberapa parameter diantanya yang terpenting adalah :

1. Material penahanan zat pelarut kimia ( etchant resistant material )

a. Type material tersebut

b. Tebal material pelindung tersebut

2. zat pelarut kimia ( etchant solution )

a. Komposisi

b. Konsentrasi

c. Kondisi kerja

4. KLASIFIKASI DAN SELEKSI DARI PADA ETCHANT RESISTANT MATERIALS

Didalam proses pengerjaan secara relatif, dibutuhkan suatu material pelindung pada bagian benda

kerja tersebut, sedemikian rupa sehingga tidak terjadi reaksi kimia antara bagian yang terlindung

itu dengan zatpelarut kima.

Material pelindung inilah yang disebut etchant resistant material atau lebih dikenal dengan istilah

maskant.

Berdasarkan cara pemakainnya, mak maskant ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Cut and Peel maskant

2. Photoresist maskant

3. Screen-print maskant

1. Cut and Peel maskant, karekteristiknya dapat diuraikan sebagai berikut :

a. Seluruh permukaan benda kerja dilapisi dengan maskant ini.

Caranya dengan menyemprotkan ataupun membenamkan benda kerja tersebut kedalam

maskant.

b. Tebalnya lapisan maskant pada permukaan benda kerja bervariasi antar : 20 – 200 m.

c. Lapiasan maskant pada daerah yang akan dikerjakan kemudian dipotong dan dikupas.

Untuk memudahkan dan untuk menjaga ketelitian ukuran maka dipergunakan mal yang

bentuk dan ukurannya telah disesuaikan dengan bagian pada permukaan benda kerja

tersebut yang akan mengalami reaksi kimia.

d. Sifat dan tebal lapisan maskant pada permukaaan benda kerja memungkinkan proses

pengerjaan dengan CHM bisa mencapai kedalam tetap 10 mm

e. Dengan mempergunakan maskant type ini, maka proses pengerjaan CHM secara

bertingkat dapat dilakukan.

Material daripada Cut and peel maskant ini :

- senyawa organic vinyl

- senyawa organic yang senyawa dasarnya adalah butyl

- neoprence

Cut and peel maskant ini banyak dipergunkan dalam industri pesawat tebang. Material benda

kerja : titanium dan baja paduan

Keuntungan –keuntungan diperoleh dengan mempergunkan maskant jenis ini, diantaranya

adalah :

a. Kemampuan untuk melakuakan proses pengerjan pada elemen-elemen mesin dengan

bentuk yang tidak teratur ( irrular –shape )

b. Cocok untuk elemen-elemen mesin yang membutuhkan kedalam proses pengarjaan

sampai 10 mm

c. Kemampuan untuk menghasilakan suatu bentuk permukaan yang bertingkat pada

permukaan benda kerja.

Pembatasan didalam pemakaian maskant type Cut and peel

a. Maskant ini tidak cocok untuk dipergunakan pada benda kerja yang tipis karena

kemungkinan terjadinay deformasi pada bagaian –bagian tertentu dari pada benda kerja

tersebut pada saat penariakan lapisan maskant dari permukaan benda kerja itu.

b. Ketelitaian ukuran benda kerja yang dihasilkan terbatas maksimum sekitar 130 m

2. Photo Resist Maskant

Maskant jenis ini sangat sensitive terhadap sinar ultraviolet. Benda kerja dilapisi photo-resist

maskant dengan cara : membenamkan ataupun menyemprotkan maskant tersebut pada

permukaan benda kerja dan kemudian dikeringkan. Karena photo resisy maskant mempunyai

ketahanan yang kurang terhadap reaksi kimia, maka proses CHM yang terjadi hanya mampu

menghasikan kedalam proses pengerjaan sekitar : 2 mm

Beberapa keuntungan dari photo resist maskant :

a. Memungkinkan proses CHM bisa dilakukan pada material yang sangat

tipis

b. Ketelitian benda kerja bisa tinggi, sekitar : 15 m

c. Kecepatan produksi dari pada proses CHM dengan mempergunakan

maskant ini bisa dipertinggi, dengan teknil fotografi.

Beberapa kekurangan dari pada photo resist maskant, diantaranay :

a. Karena terlalu tipisnya lapisan maskant ini pada permukaan benda kerja maka mengurangi

kedalaman yang bisa dicapai oleh proses CHM

b. Pelekatan yang tidak sempurna dari pada lapisan photo resist maskant pada permukaan

benda kerja, kecuali jika sebelumnya permukaan benda kerja yang akan dilapisi,

dibersihkan secara hati-hati

c. Sensitif terhadap sinar, kotoran dan debu, dan mudah rusak terhadap cara penggunaan

yang kurang berhati-hati

d. Proses pelapisan maskant ini jauh lebih kompleks dibandaingkan dengan maskant cut and

peel.

3. SCREEN – PRINT MASKANT

Sebelum maskant ini dipasangkan pada permukaan benda kerja terlebih dulu permukaan

tersebut diberi tirai dengan semacam sutera ( silk ). Dengan teknik photo grafi permukaan tirai

tersebut diberi zat pelapis sesuai dengan pola dari pada bagian –bagian yang akan mengalami

proses pengerjaan CHM. Kemudian barulah material benda kerja tersebut dicelupkan kedalam

maskant dan maskant ini tidak akan melekat pada bagian –bagian yang tealh dilapisi den

proses CHM hanya terjadi pada bagian –bagaian ini.

Jadi urutan pengerjaan dengan mempergunakan screen – print maskant adalah sebagai

berikut:

1. Benda kerja dibersihkan dari debu dan minyak

2. Pemasangan screen-print maskant seperti yang telah diuraikan di atas

3. Pengerjaan dari pola bagian-bagian yang akan mengalami proses pengerjaan CHM,

dan juga pengeringan maskant

Dalam hal ini karekteristik dari screen –print maskant terletak diantara photo resist maskant

dan cut and peel maskant.

Dengan mempergunakan screen-print maskant, maka kedalaman proses pengerjaaan bisa

mencapai : 2 mm dan ketelitian 100 m.

Skema dari pada proses CHM

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

5. PEMILIHAN MASKANT

Faktor-faktor yang menentukan di dalam pemilihan maskant diantaranya adalah :

(a). Daya tahan maskant terhadap zat pelarut kimia ( etchant)

(b). Maskant tersebut mudah dilepaskan pada akhir proses pengerjaan

(c). Bentu dan ukuran benda kerja yang akan diproses

(d) Pertimbangan ekonomi

6. PEMILIHAN ZAT PELARUT KIMIA (ETCHANT - SOLUTION)

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan etchant –solution tersebut dengan memperhatikan

fungsi dari pada zat-zat pelarut kimia itu sendiri.

a. Jenis Material Benda kerja

b. Jenis Maskant yang dipergunakan

c. Besarnya rate of metal removal yang diingini

d. Kondisi pengerjaan ( terutama pangaruh temperatur )

e. Surface finish yang diingini

f. Pertimbangan ekonomi yang terlibat dalam proses pengerjaan in.

KARAKTERISTIK DARI PADA ZAT PELARUT KIMIA (ETCHANT – SOLUTION) DAN

PEMAKAIANNYA

ETCHANT KONSENTRASI TEMPERATUR

(C0)

KECEPATAN

PROSES

(m/min)

MATERIAL

BENDA KERJA

FeCL3

HNO3, HCL,H2O 1 : 1 :2

50

38 : 50

-

-

Alfonol

FeCL3

HCL, HNO3, H2O 10 :1 : 9

50

50

30

30-50

Paduan alumunium

FeCL3

HNO3, 10 : 15 / volume

50

50

30

30

Baja rol dingin

FeCL3

(NH4)2S2O8

CuCL2

50

50

54

50

30

15

Tembaga dan

paduannya

HF atau HF :

HNO3

Bermacam-macam - - Germanium ; glass

HCL, : HNO3 3 : 1 30 50 30 -50 Emas

HNO3 10 : 15 % 30 50 10 - 15 Baja perkakas yang

dikeraskan

FeCL3 - 54 - Inkonel ; inkonel x

7. KESIMPULAN DARI PADA PROSES CHM

Proses CHM ini bisa dipergunakan untuk pembuatan lubang atau celah, untuk blanking –

operation dan engraving ( pembuatan huruf atau bentuk-bentuk ukiran)

Keuntungan proses CHM

1. Set-up dan perkakas yang dipergunakan relatif murah

2. Tidak terjadi bekas –bekas geram pada bagian tepi dari pada benda kerkja yang dikerjakan

3. Pelat tipis dapat dikerjakan tanpa terjadi deformasi

4. Ketelitian pengerjan bertambah dengan semakin tipisnya benda kerja

5. Proses CHM tidak terganung kepada kekerasan benda kerja. Selama proses berlangsung

tidak terjadi perubahan sifat fisik material benda kerja

6. Proses CHM sangat fleksibel untuk segala bentuk benda kerja

Pembatasan-pembatasan dalam proses CHM

1. Membutuhkan keahlian operator yang relatif tinggi

2. Uap yang berasal dari zat pelarut kimia ( etchant) adalah sangat korosif sehingga peralatan –

peralatan yang dipergunakan dalam proses ini harus benar-benar terlindung

3. Dalamnya proses pengerjaan sanagt terbatas

4. Produktivitas relatif rendah

Produkstivitas optimum dipengaruhi oleh :

- ukuran benda kerja

- dalamnya proses pengerjaan

- perbandingan dari pada zat senyawa kimia yang dibutuhkan

III.2 ELEKTRON - CHEMICAL- PROCESSES

Seperti halnya pada proses-proses Non – Konvensional lainnya, maka perkembangan dari ada

elektro chemical didorong oleh beberapa factor, diantaranya yang terpenting ialah :

1) Adanya kebutuhan mengerjakan material-material yang keras dan ulet ( hardener and

tougher materials)

2) Kebutuhan untuk proses pemgerjaanbenda kerja dengan bentuk yang kompleks

( Complication-shape-workpiece) dimana proses-proses pengerjaan konvensional

sudah tidak mampu lagi untuk mengerjakannya

Secara prinsipil proses elektro-chemikal machining ini mengikuto hokum Faraday, yakni hokum

yang mengatur kelangsungan proses elektrolisa. Dalam hal ini benda kerja dihubungkan dengan

sumber arus yang bermuatan positip sedangkan pahat dihubungkan dengan yang bermuatan

negatif dan cairan elektrolit dialirkan diantara pahat dan benda kerja. Sehingga kemudian

terjadilah proses pengerjaan material benda kerja karena adanya reaksi elektrolit-kimia dan juga

reaksi kimia. Proses-proses pengerjaan Elektro – kimia ini dapat dibedakan menjadi dua bagian

yang utama yakni :

1) Electro – Chemical Machining ( ECM)

2) Electro – Chemical Grinding (EGD)

3.1. ELECTRO CHEMICAL MACHINING (ECM)

Proses Elektro Chemical Machining ( ECM ) mirip dengan proses Electro plating ( misalnya :

Chrome-plating-process), tetapi diantara kedua proses tersebut terdapat perbedaan-perbedaan

pokok sebagai berkut :

Pada electroplating, reaksi elektro kimia yang terjadi lebih dititik beratkan pada daerah sekitar

Katoda, sehingga ion-ion metal ( misalnya : Ni,Cr) akan melapisi Katoda.

Sedangkan pada ECM reaksi tersebut lebih dititik beratkan di Anoda ( benda kerja), sehingga

terjadi pelarutan anodis ( anodic –dissolution) pada daerah ini.

PRINSIP DASAR DARI PADA ECM

Persyaratan untuk memungkinkan berlangsungnya proses ECM, ialah :

1. Pahat bermuatan negatif dan benda kerja bermuatan positif

2. Celah antara pahat dengan benda kerja untuk memungkinkan aliran cairan

electrolit yang selanjutmtnya akan berfungsi sebagai suatu sel elektrolit



Jenis cairan elektrolit yang dipergunakan : NaCl ; NaNO3 ; NaCLO

Besarnya gap antara pahat dengan benda kerja : 50 – 300 m.

3. Sel elektrolit yang terbentuk diantara pahat dengan benda kerja inilah yang membentuk

terjadinya reaksi electro-kimia dan reaksi kimia. Bila energi listrik yang dibutuhkan telah

cukup ( sekitar 6 ev) maka ion metal yang terdapat pada permukaan benda kerja akan tertarik

ke dalam sel-elektrolit. Ion metal yang bermuatan positif ini akan bereaksi dengan ion negatif

dari sel elektrolit dan membentuk senyawa metal hidroksida. Sehingga dangan demikian

terjadialh proses pengerjan material benda kerja secara pelarutan Anodis.

Sirkulasi cairan Elektrolit

Dengan adanya proses pelarutan Anodis dari pada material benda kerja maka terbentuklah senyawa

metal hidroksida yang bercampur dengan caira elektrolit membentuk semacam Lumpur. Cairan yang

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

elektrolit tersebut kemudian dijernihkan dengan memperguanakan centrifuge dan akhirnya baru

dialirkan kedalam reservoir elektrolit. Dengan mempergunakan pompa, cairan elektrolit ini dialirkan ke

dalam celah antara benda kerja denga pahat.

PROSES ELEKTRO – KIMIA DARI PADA ECM

Ada dua macam reaksi yang terjadi didalam proses ECM yakni :

1. Reaksi Elektro –Kimia pada Anoda dan Katoda yang meliputi proses-proses sebagai berikut :

- Proses pelarutan pada Anoda

- Proses Reduksi – Oksidasi

- Preoses pembentukan gas

2. Reaksi kimia pada cairan elektrolit.

Reaksi Eletro –Kimia terjadi pada lapisan batas antara permukaan benda kerja dengan cairan

elektrolit dan perpindahan ion-ion terjadi secara :

- difusi- pergerakan ion karena adanya medan listrik

- proses konveksi karena aliran elektrolit

Secara umum reaksi –reaksi Elektro –Kimia pada elektroda adalah sebagai berikut :

1. Pada KATODA : ( pahat )

a. Proses pelapisan oleh ion-ion logam

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

M+ + e- ------- M

M : metal

b. Proses pembentukan gas hydrogen.

Larutan bersifat asam 2H+ + 2e- ------ H2

Larutan bersifat basa : 2H2 O + 2 e- ----- 2 ( H )- + H2

2. Pada ANODA : (benda kerja )

a. Proses pelaruatan dari ion metal di dalam cairan elektrolit : ( proses Anodic – dissolution)

b. Proses pembentukan gas Oksigen :

2H2O ----- O2 + 4 H + + 4 e- (larutan bersifat Asam)

4 ( OH )- ---- 2H2O + O2 + 4e- (larutan bersifat basa )

c. Proses pembentukan gas CL2 :

2CL- ---- CL2 + 2 e-

Case study : Material benda kerja adalah baja

Cairan elektrolit : Na CL + H2 O

Reaksi-reaksi yang terjadi :

Fe --- Fe++ + 2e- ( proses reduksi pada permukaan benda kerja )

NaCl Na+ + Cl-

2H2O + 2e- 2(OH)- + H2

Elekto

kimia

Fe++ + 2(OH)- Fe (OH)2

Proses kimia : Fe (OH)2 + udara Fe (OH)3

Disamping itu terbentuk juga senyawa-senyawa :

FeCl2 ; FeCl (OH) ; FeCl3

PENENTUAN RATE OF METAL REMOVAL

Rate of Metal Removal didalam proses ECM diatur oleh hokum Faraday yang terdiri dari dua hal

yaitu :

(a). Hukum Faraday Pertama :

Jumlah dari pada suatu unsure yang terlarut atau yang terendap pada suatu reaksi elektro kimia

adalah sebanding dengan jumlah muatan listrik yang melalui cairan elektrolit.

(b). Hukum Faraday kedua :

Untuk suatu jumlah muatan listrik yang sama, maka jumlah unsure yang terlarut ataupun yang

terendapkan adalah sebanding dengan berat ekivalennya.

Gambar 3.4.

Hubungan antara masa

ionxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

dengan muatan listrik

( Hukum Faraday pertama )

Q = I.t I : arus listrik E : berat ekivalen dari pada unsur

( Ampere ) yang terlarut atau terendam

t : waktu ( detik )

Z : Konstanta Elektro – kimia

Untuk : I = IA. t = 1 sel

Berarti W = Z

Untuk dua macam unsure yang berbeda, terdapat hubungan sebagai berikut :

: :

Penentuan konstanta Elektro Kimia : Z = . (1)

F = konstanta Faraday

= 96500 coulombs

= 26,8 A – h

Diketahui dari Hukum Faraday I :

W = Z I t = . . I . t (2)

W = (3)

Formula untuk rate of Metal Removal ( RMR )

Jika diukur berdasarkan tingginya lapisan permukaan benda kerja yang telah dikerjakan, maka :

RMR = ……………………………… (4) ( cm / sec),

Dimana : A = luas permukakan yang telah dikerjakan ( cm2 )

= rapat jenis benda kerja ( gm/cm3 )

Bila persamaan (3) disubtitusikan kedalam persamaan (4)

RMR = = = ( cm/sec) (5)

Dimana : Jc = rapat-arus :

EVALUASI DARI PADA RATE OF METAL

REMOVAL PADA METRIL PADUAN.

Metal Removal darp pada material paduan dapat ditentukan dengan menjumlahkan dari pada masing-

masing muatan listrik yang dibutuhkan intuk proses pengerjaan dari pada masing-masing unsure yang

terdapat di dalam volume material paduan tersebut.

Analisa Rate of Metal Removal dari suatu material paduan adalah sebagai berikut :

Macam - macam unsure logam yang terdapat didalam material paduan 1,2,3..n.

Berat Atom masing –masing unsure tersebut : M1 , M2, M3 ………………... Mn

Valensi dari pada masing-masing unsure yang terlarut : V1 ,V2, V3……….. Vn

Rapat jenis material paduan tersebut : gr / cm3

Prosentase masing-masing unsure : x1 ,x2,,x3 ……………………………………… xn

Volume material paduan : VA

Massa masing – masing unsure :

m1 = m3 =

Q = muatan listril

m2 =

Dari rumus (2) di atas diketahui : W = =

Q = ………………. (6)

Dengan mempergunakan rumus (6) dapat dihitung muatan listrik yang dibutuhkan untuk proses

pengerjaan masing – masing unsure yang terdapat di dalam material paduan tersebut ;

Muatan listrik “ total” yang dibutihkan untuk proses pengerjaan unsure-unsur material paduan

tersebut :

Contoh soal .

Diketahui : Material kerja : baja karbon. Massa asam Fe = 56 gm

Pada proses pelarutan Anodis valensi unsur Fe = 2. Konstanta

Faraday = 1609 A min.

Massa jenis baja karbon = 7,8 gm / cm3

Persoalan : Tentukan besarnya arus listrik yang dibutuhkan, bila material tersebut dikerjakan

dengan proses ECM dan Rate of Metal Removal : 2 cm3 / min

Penyelesaian :

PEMILIHAN ELEKTROLIT

Fungsi dari pada cairan elektrolit didalam proses ECM.

1. Sebagai media untuk memungkinkan terjadinya proses pengerjaan material

2. Sebagai fluida pendingin selama proses ECM berlangsung.

3. Untuk menghanyutkan bagian-bagian dari pada material benda kerja yang telah dikerjakan

Pemilihan cairan Elektrolit berdasarkan beberapa factor sebagai berikut :

(1) Bersifat sebagai konduktor listrik

(2) Tidak beracun dan tidak membahayakan operator

(3) Mempunyai sifat kimia yang stabil, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi Elektro

Kimia yang stabil selama proses ECM berlangsung.

Cairan yang terlalu bersifat basa atau asam sekali tidak dapat dipergunakan dalam proses ECM. Karena

beberapa partimbangan sebagai berikut :

(1) Mengurangi reaksi elektro kimia pada elektroda-elektroda

( Katoda-Anoda)

(2) Korosif terhadap peralatan dari pada mesin ECM.

(3) Berbahaya terhadap operator

Maka pH dari pada cairan elektrolit diusahakan netral dan berkisar antara 4 : 10

KESIMPULAN - KESIMPULAN ECM.

1. Proses ECM bisa dipergunakan untuk segala macam : Metal, paduan logam dan material bersifat

konduktor listrik. Komposisi dan struktur kimia, titik lelah. Kekerasan dan sifat-sifat fisik material

lainnya tidak mempengaruhi proses pengerjaan ECM.

2. Bentuk permukaan benda keja yang kompeks dapat dikerjakan dengan proses ECM sehingga proses

ini cocok untuk pembuatan cetakan

3. Rate of Material removal antara proses pengerjaan Konvensional dengan proses ECM dapat

dibandingkan sebagai berikut ;



4. Proses pengerjaan dengan ECM meliputi operasi-operasi, diantaranya :

- finishing -deburing -honing

- contouring/profiling - deep hole drilling

5. Proses pengerjan dengan ECM bebas dari segala bentuk tegangan maupun geram sehingga

memungkinkan tidak terjadinya short-circuit antara pahat dan benda kerja

6. Surface finish yang bisa dicapai dalam proses ECM berkisar anatara : 0,2 : 0,8 m

3.2 ELEKTRO_CHEMICAL GRINDING

3.2.1 PENDAHULUAN

Ada beberapa persamaan antara proses grinding yang biasa ( conventional – grinding – process) dengan

elektro - chemical-grinding, terutama kalau dilihat dari feeding ( pemakanan) yang terjadi pada kedua

proses tersebut, dimana feedingnya dikerjakan oleh benda kerjanya. Sedangkan perbedaan pokok kedua

proses tersebut adalah bahwa pada proses gerinda konvensional pengerjaan benda kerja karena semata

– mata proses abrasi yang dilakukan oleh grinding-wheel sedangkan pada ECG prosese pengerjaan

material ( metal-removal) sebanyak 95 % karena proses pelarutan anodis oleh sel elektrolit.

Baik pada proses ECM maupun proses ECG, keduanya mempergunkan cairan elektrolit di dalam

proses pengerjaan materialnya. Perbedaan utama diantara kedua proses tersebut hanyalah gerakan

feedingnya. Pada ECM, feeding dilakukan oleh pahat sedang pada ECG feeding dikerjakan oleh benda

kerjanya.

PRINSIP DASAR DARI PADA ECG

Pengerjaan material ( metal-removal) dalam Electro Chemichal Grinding meliputi beberapa proses :

(1) 95 % karena proses peralatan anodis dan sianya adalah karena

(2) Proses Abrasi

(3) Pelepasan lapisan-lapisan yang telah teroksidasi

Didalam proses ECG, batu gerindanya berfungsi sebagai katoda dan benda kerja sebagai anoda dari sel

elektrolit yang terbentuk oleh cairan elektrolit yang berda diantara kedua benda tersebut di atas.



Besarnya celah yang efektif anatara batu gerinada dengan benda kerja : 25 m. Batu gerinda terdiri

dari partikelabrasive tersebut direkat dengan mempergunkan material konduktif. Tegangan pada power

– supply : 4 : 9 Volt.

Fungsi dari pada abrasive pada grinding-wheel, diantaranya :

1. Merupakan solator anatara benda kerja dengan pahat sehingga tidak terjadi hubung singkat ( short –

circuit) diantara kedua bedadi atas.

2. Untuk membuang lapisan-lapisan penghalang (passive layer ) yang berada diantara pahat dengan

benda kerja

3. Untuk proses pengerjaan material benda kerja.

Dengan mempergunakan proses ECG, surface finish yang bisa dicapai sekitar 0,4 : 0,5 m dan

ketelitian benda kerja yang bisa dihasilkan sekitar : 15 m. Proses elektro kimia yang terjadi pada ECG

adalah sama dengan yang tejadi pada ECM, demikian juga halnya dengan karakteristik – karakteristik

lainnya adalah sama pula dengan ECM.

HAL - HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN PADA ECG

1. Untuk menjaga ketelitian dimensi benda kerja maka besarnya arus listrik yang mengalir selama

proses pengerjaan berlangsung tetap dijaga konstant

2. Eksentrisitas dari pada grinding wheel terhadap sumbu perputarannya harus dibuat seminimum

mungkin. Karena eksentrisitas sebesar 20 m akan menyebabkan pertambahan lebar celah antara

benda kerja dengan grinding wheel sebesar 10 : 30 m

3. Luas permukaan kerja antara grinding wheel dengan benda kerja diusahakan seluas mungkin,

karena ini berarti akan memeperbesar arus listrik yang mengalir, berarti memepertinggi rate of

metal removal.

IV. ELEKTRO – DISCHARGE – MACHINING (EDM)

( SPARK – EROTION – MACHINING

4.1 PENDAHULUAN

Proses EDM adalah proses pengerjaan material yang dikerjakan oleh sejumlah loncatan bunga api

lisrik yang terjadi pada celah antara katoda ( pahat ) dengan benda kerja ( anoda ). Loncatan

bunga – bunga api listrik tersebut terjadi secara tidak kontinyu tetapi secara periodic terhadap

waktu.

Kondisi inilah yang merupakan perbedaan secara prinsip antara proses WDM dengan Electrical

Arc Machining, dimana pada proses Elektrical Arc Machining terjadi busur api listrik kontinyu.

Perbedaan lainnya adalah pada proses EDM locatan bunga api listrik tersebut terjadi diantara

pahat dan benda kerja yang terendam dalam fluida dielektrikum pada tegangan listrik lebih besar

dari 20 Volt sedang pada Electrical Arc Machining beda tegangan lebih kecil dari 20 Volt.

Proses EDM memiliki beberapa kemampuan didalam proses pengerjaan material diantaranya

yang terpenting ialah :

(1) Kemampuan untuk mengerjakan material metal atau paduan yang sangat keras dan tidak

mudah dikerjakan denganproses pengerjaan konvensional biasa. Sehingga dengan demikian

proses EDM ini memegang peranan penting didalam pembuatan suatu cetakan ( dies) dan

perkakas ( pahat) yang dibuat dari baja yang dikeraskan : Tungsten-Carbide,Stellite dan

material-material eksoktik ( misalnya ; Hastalloy, Nitralloy, waspalloy, Nimonic, Undimet,

dan lain-lain ) khusus untuk industri ruang angkasa.

(2) Kemampuan untuk mengerjakan bentuk-bentuk permukaan benda kerja yang kmpleks

( complicated – shape-work-piece).

Proses pengerjaan dengan EDM dapat dikelompokkan secara garis besar kedalam bentuk –

bentuk proses-sebagai berikut :

(1) Sinking - proses

(2) Cutting – proses

(3) Grinding – proses

Drilling

Die – sinking

SINKING by EDM

CUTTINGby EDM

GRINDING by EDM

Proses EDM

Slincing dengan pahat yang berupa keeping

yang berputar

Slincing dengan pahat yang berupa pita

metal

Cutting dengan pahat yang berupa kawat

External – grinding

Internal – grinding

Gerida – permukaa atau gerinda bentuk

interval involute




4.2 PRINSIP-PRINSIP DASAR PADA EDM

Secara keseluruhan proses pengerjaan material dengan EDM adalah suatu proses yang cukup

kompleks. Pahat dan bevda kerja berada didalam cairan dielektrik yang ada dasarnya bersifat

sebaaagai media – isolator. Untuk memungkinkan terjadinya loncatan bunga api listrik malka

beda tegangan listrik diantara kedua benda tersebut diatas ( umunya pahat bermuatan negatif dan

benda kerja bermuatan positif) harus melampui “ break –down-voltage” celah dielektrik tersebut

“ Break –down- voltage” ini tergantung pada :

(1) Jarak pada dua posisi yang terdeat antara pahat dengan benda kerja

(2) Sifat isolator daripada cairan dielektrikum

(3) Tingkat polusi yang terjadi pada celah – dielektrikum tersebut

Skema mesin EDM

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Proses terjadinya loncatan bunga api listrik diantara katoda dan anoda.

(1) Pengaruh muatan medan listrik yang ada diantara pahat dengan benda kerja menyebabkan

terjadinya pergerakan dari pada ion positif dan electron, masing-masing menuju kutub-kutub

yang berlawanan. Akhirnya terbentuklah suatu saluran – ion yang bersifat kondusif

(2) Pada kondisi tersebut, maka arus listrik bisa mengalir melalui saluran – ion tersebut dan terjadilah

loncatan bunga api listrik.


Proses terbentuknya saluran –ion tersebut dapat diuraikan sebagai berikut ;

(1) Dengan adanya medan listrik antara pahat dengan benda kerja electron – electron bebas yang

terdapat pada permukaan bebas yang terdapat pada permukaan pahat akan tertarik menurut Anoda

( benda kerja). Didalam pergerkannya menuju Anoda, maka electron- electron yang berenergi

kinetis ini akan bertubrukan dengan molekul-molekul dieltrik tersebut

(2) Didalam proses tubrukan antara electron-bebas dengan molekul dielektrik tersebut, terjadi dua

macam keadaan :

(a) tubrukan biasa, dimana electron tersebut berkurang energi kinetisnya

(b) bila Energi Kinetis electron-bebas tersebut demikian tingginya sehingga terjadi tubrukan

yang menghasilkan electron baru yang berasal dari molekul dielektrik tersebut. Maka

molekul dielektrik yang telah kehilangan elektronnya itu, akan menjadi ion bermuatan

positip dan akan tertarik kearah Katoda.


Mekanisme pengerjaan material benda kerja ( metal-removal) didalam proses elektro Dicharge

Machining dapat diuraikan sebagai berikut :

Setiap loncatan bunga – api listrik yang terjadi, menyebabkan suatu pemusatan aliran electron yang

bergerak dengan kecepatan yang tinggi dan menumbuk permukaan benda kerja.

Bagian dari permukaan benda kerja ini akan mengalami kenaikan temperatur sekitar : 8000oC – 12000o

C dan akan menyebabkan pelelehan local pada bagian tersebut. Kondisi seperti ini terjadi juga pad

permukan pahat. Pada sat yang bersamaan terjadi juga penguapan ( vaporization) baik pada permukaan

benda kerja, pahat maupun dielektrik. Kenaikan temperatur menyebabkan membesarnya volume

maupun tekanan gelembung uap tersebut.

Setelah terjadinya loncatan bunga api listrik maka aliran listrik terhenti, menyebabkan penurunan

temperatur secara mendadak, mengakibatkan gelembung uap tersebut mengkerut dan menyebabkan

bagian material yang leleh tersebut akan terpancar keluar dari permukaan meninggalkan bekas-bekas

berupa kawah-kawah halus pada permukaan material. Bagian-bagian yang terpencar ini secepatnya

membeku kembali berbentuk parikel-partikel halus yang terbawa pergi oleh aliran cairan dielektrik.

Proses erosi yang terjadi pada permukaan –permukaan electrode (pahat dan benda kerja) adalah

asimetris. Proses erosi yang terjadi pada pahat menyebabkan keausan pahat sedangkan proses

pengerjaan material (metal – removal) adalah proses erosi pada permukaan benda kerja. Proses erosi

yang asimetris pada permukaan elektroda-elektroda tersebut tergantung kepda : polaritas, konduktivitas

panas dari pada material elektroda, titik lelah, interval waktu dan intensitas dari locatan bunga api

listrik yang terjadi. Dengan mengatur parameter-parameter trsebut diatas memungkinkan untuk

memperoleh proses erosi sebanyak 99,5 % terjadi pada permukaan benda kerja sedang 0,5 % terjdi

pada pahat.

Proses erosi asimetris tersebut disebabkan karena : kecepatan tumbukan oleh ion-ion positif terhadap

katoda adalah lebih rendah dari pada kecepatan tumbukan oleh electron-elektron terhadap Anoda. Total

enersi tumbukan oleh seluruh electron adalah lebih besar dibandingkan dengan energi tumbukan oleh

ion-ion.

4.3 RANGKAIAN LISTRIK DASAR DARI EDM DAN PRINSIP KERJANYA

Untuk menyediakan energi listrik secara periodick pada celah diantara pahat dengan benda kerja,

maka semuanya ini diatur dengan mempergunakan suatu rangkaian elektronik. Terdapat beberapa

macam rangkaian listrik untuk keperluan tersebut, tetapi pada dasarnya, kesemuanya

memepergunakan satu ka[asitor yang berfungsi untuk menyimpan energi listrik yang nantinya

dilepakan untuk proses pengerjaan material benda kerja.

Jenis rangkaian elektronik ini serta keuntungan / kerugiannya dapat dilihat pada table berikut ini

Tabel 4.1 Rangkaian generator EDM

Jenis rangkaian Elektronik

EDM

Keuntungan-keuntungannya Kekurangannya

1. Basic - sederhana

- murah

- terbatas

untuk frekuensi loncatan

bunga api listrik yang

rendah

- Surface

finish kasar pada RMR

yang tinggi

2. Tahanan – kapasitor (RC) - sederhana,kompak

- bisa diandalkan ( reliable)

- Frekwensi tnggi

- Masih murah

- untuk surface finish yang

baik maka RMR harus

rendah

3. Rotary-impulse generator

(RIG)

- mampu untuk RMR yang

tinggi

- surface finish kasar

4. Controlled pulse vacuum

tube

- pengaturan

frekuensi tinggi mencegah

short circuit

- RMR yang

baik

- Keausan

pahat yang rendah

- karakteristi

k anatara lampu tabung

berlawanan dengan celah

anoda-katoda: celah : arus

listriktinggi tegangan

listrik rendah.

Lampu tabung : arus

listrik rendah, tegengan

tinggi

- Membutuh

kan komponen listrik yang

lain untuk mengkompisir

kelemahan diatas

5. Controlled pulse transitor - keuntungan sama seperti

pada no.(4) dan efisiensi

yang lebih tinggi

Rangkaian elektronik EDM jinis tahana –kapasitor atau Resistace-Capacitance ini, biasanya

disebut juga dengan nama : relazation – type atau kadang-kadang rangkaian Rusia. Dari jenis-

jenis rangkaian elektronik diatas maka yang umum dipergunakan ialah :

(a) Jenis relaxation

(b) Rotary impulse generator

(c) Contolled pulse – circuit

Skema rangkaian-rangkaian Elektronik pada EDM


xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxKeteran

gan singkat masing-masing rangkaian elektronik tersebut diatas adalah sebagai berikut :

1. Rangkaian BASIC :

Apabila saklar ( switch) S, berada pada posisi 1 maka arus listrik mengalir mengisi kapasitas

C. Apabila tegangan listrik dikapasitor C telah melampaui break down voltage dari celah

dielektrikum, maka saklar S berpindah ke posisi 2. Akibatnya terjadialah pelepasanenergi

listrik dalam bentuk loncatan bunga api listrik pada celah dielektrikum tersebut.

2. Rangkaian Relaxation

Untuk mengatasi persoalan gerakan mekanis dari sector yang terdapat pada rangkaian BASIC,

maka saklar tersebut diganti dengan tahanan R pada rangkaian R-C tersebut. Didalam

operasi-normal ( tidak terjadi short-circuit), maka harga tahanan R mempengaruhi cepat –

lambatnya pengisian kapasitor. Apabila break - down – voltage telah dilampui, maka

terjadialah pelepasan energi – listrik pada celah dielektrikum tersebut. Kemudian proses

pengisian kapasitas C terulang kembali.

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

3. Rotary Impulse Generator

Didalam rangkaian elektronik ini, energi-listrik disuply oleh sebuah “ rotary –motor

generator” yang menghasilkan impulse – impulse energi-listrik yang polaritasnya berubah-

ubah. Dengan memepergunakan sebuah dioda D, maka terjadi pengisian ( charging) kapasitor

C pada setengah siklus ( CYCLE) yang pertama. Pada setengah cycle berikutnya tidak terjadi

pengisian kapasitor, tetapi tengah-listrik dari generator bersama-sama dengan tegangan listrik

yang ada sebelumnya pada kapasitor dipergunakan untuk menimbulkan loncatan bunga api

listrik pada celah dielektrikum.

Note :

Pada ketiga jenis rangkaian – elektronik diatas tidak terdapat suatu alat yang dapat membatasi

( atau memutuskan- cut off) arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut bila terjadi

short – circuit ( hubung-singkat) anatar pahat dengan benda kerja. Maka pada rangkaian –

rangkaian selanjutnya dipergunakan vacuum – tube dan pulse- generator ( oscillator sebagai

pembatas arus jika terjadi hubungan singkat)

4. Controlled – pulse dengan vacuum – tube ( atau transistor). Rangkaian ini terdiri dari

bermacam-macam konfigurasi, diantaranya :

- Oscillator controlled pulse Vacuum – tube

- Vacuum tube transfomator

- Oscillator controlled vacuum – tube dengan 2 buah power supply

- Controlled – pulse transitor

Pada prinsipnya dalam rangkain –rangkaian tersebut, terdapat suatu pembangkit sinyal-pulse (

pulse-generator) pada umnya berupa suatu oscillator.

Sinyal yang berasal dari oscillator ini dihubungkan dengan kisi ( grid) dari vacuum – tube

tersebut.

Diadalam keadaaan normal ( tidak ada hubungan singkat), tahanan listrik vacuum-tube

tersebut rendah sehingga arus listrik rendah mudah mengalir dan mengisi kapasitor secara

normal. Tetapi jika terjadi hubungsingkat anatara pahat dengan benda kerja, maka oscillator

akan berfungsi sedemikian rupa sehingga vacuum – tube mempunyai tahanan yang cukup

besar ( sekitar 1000 ohm) menyebabkan arus listrik yang mengalir dalam rangkaian menjadi

renah sehingga pahat maupun benda kerja tidak rusak.

4.4 ANALISA BEBERAPA RANGKAIAN ELEKTRONIK YANG DIPERGUNAKAN PADA

MESIN EDM

Analisa pada rangkaian “ Relaxation”

Skema rangkaian “ Relaxation”



Secara skematis rangkaian : relaxation” ini terdiri dari :

(a). Sirkuit pengisian ( charging-circuit)

(b). Sirkuit pelepasan ( discharging-circuit)

(c). Bagian pelonvatan bunga api - listrik.

Dalam hal ini notasi-notasi yang dipergunakan :

Vo : tegangan power-suply untuk mengisi kondensator C ( volt)

Vc : tegangan pada kapasitas C ( volt)

Rc : tahanan pengisian ( ohm)

C : kapasitasdari kapasitor (Farad)

Besarnya arus listrik Ic yang mengalir pada sirkuit- pengisian :

Jikalau ditinjau dari prosses pengisian muaatan listrik pada kapasitor :

Dari persamaan (1) dan (2), didapat hubungan :

………………………………………(3)

Bila persamaan (3) diintegrasikan, akan diperoleh persamaan sebagai berikut :

…………………………………………………………..(4)

dimana : Km = suatu konstanta.

Masukkan syarat batas, untuk menentukan Km,

Pada t = 0 Vc = 0 Didapat Km = ln Vo

Bila konstanta ini dimasukkan kedalam persamaan (4), didapat :

Suku (Rc . C) dinamai : time – constant dari sirkuit pengisi. Dalam hal ini time constant tersebut

adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengisi kondensator mencapai harga sebesar 0,638

tegangan pengisian ( Vo ).

Besarnya arus listrik pengisi Ic , dapat ditentukan sebagai berikut :

, jika persamaan (5) dimasukkan kedalam persamaan disamping ini, maka diperoleh :

Kondisi untuk maksimum yang diberikan kedalam sirkuit pelepasan :

Pengisian energi – listrik kedalam kapasitor C, dapat dinyatakan sebagi berikut :

dEn = Ic . Vc dt, masukkan persamaan (5) dan (7)kedalam persamaan ini maka diperoleh

hubungan sebagi berikut :

Untuk memperoleh energi-total yang disimpan didalam kapasitor, maka persamaan (8)

diintegrasikan :

dimana,

= RcC dan

K = suatu konstanta

Untuk menentukan konstanta K, masukkan syarat batas kedalam persamaan (9) sebagai berikut :

Pada t = 0 En = 0

didapat :

Persamaan (10) bisa dianggap sebagi persamaan dari energi yang diberikan kepada rangkaian

pelepas ( dischsrging circuit).

Untuk sela waktu t = tc maka daya-listrik rata-rata yang diberikan kepada rangkaian pelepas ini

dapat dinyatakan sebagai berikut :

Untuk mengetahui daya maksimum, maka persamaan (11) didiferensiasikan terhadap ( ),

sebagai berikut :

. Akhirnya didapat suatu hubungan bahwa :

= 1,26

Bila harga = 1,26 dimasukkan kedalam persamaan (5), akan didapat :

Arti dari pada harga-harga tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :



Kesimpulan :

Untuk pelepasan daya listrik maksimum maka tegangan listrik pada kapasitas harus sekitar tiga

perempat kali tegangan dari power-supply

Analisa pada bagian sirkuit pelepasan dapat dilakukan dengan bantuan gambar skema rangkaian

berikut ini :



Dalam hal ini RLS adalah tahanan total dari bagian peloncatan bunga api listrik ( discharging

portion) yang terdiri dari tahanan elektroda kabel ddisingkat RL dan tahanan dari saluran ion (RS)

Jadi RLS = RL + RS

Id = arus pelepasan energi-listrik yang dapat diturunkan sebagi berikut :

Besarnya Id dapat pula diketahui dari hubungan tegangan kapaasitas Vc dengan tahanan RLS

sebagai berikut :

akhirnya dengan memperhatikan persamaan (14) didapat hubungan –hubungan sebagi berikut :

jika persamaan ini dintegrasikan maka akan diperoleh persamaan

sebagai berikut :

dimana K1 adalah suatu konstanta.

Untuk menentukan harga K1, masukkan syarat batas sebagai berikut :

t = 0

Vc = Vco, diperoleh K1 = Ln Vco, apabila harga K1 dimasukkan kedalam persamaan (17) akan

diperoleh :

Jika persamaan (18) dimasukkan kedalam persamaan (15), akan diperoleh :

Arti fisik dari persamaan (18) dan (19), dapat dilihat pada gambar dibawah ini :


xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Besarnya enerji yang didisipasikan pada tahanan RLS dapat ditentukan sebagai berikut :

Modifikasi rangkaian Relaxation dalam bentuk rangkaian R-L-C.

Bentuk rangkaian RLC dapat dilihat sebagai berikut :



Dengan penembahan elemen – induktif dibagian discharging-circuit menyebabkan terjadinya

frekuensi pelapasan energi-listrik ( frekuensi-peloncatan-bunga-api-listrik).

Analisa terhadap rangkaian R-L-C menghasilkan suatu hubungan sebagai berikut :

Kesetimbangan energi bagian sirkuit pelepsan :

max sehingga

dimana : Id max adalah pelepsan listrik maksimum sirkuit pelepasan

L adalh induktansi dari inductor tersebut.

Bila er adalah tegangan induktif yang timbul pada inductor, maka :

atau, Vc + er = Id Rls

Dalam hal ini dimasukkan kedalam pers (22), akan diperoleh

atau :

Terdapat beberapa keadaan yang dapat dikaji dari persaman (23) yang mana kesemuanya ini

tergantung pada harga-harga : L, C dan RLS

(a). Jika L << (RLS dan C) maka diperoleh harga Vc seperti pada persamaan (1)

(b). Jika harga RLS 0, akan didapat hubungan sebagai berikut :

: merupakan getaran (isolasi)

bebas dengan frekuensi osilasi :

dimana : fd adalah frekuensi pelepasan energi listrik.

(c). Dalam keadaan yang sebenernya maka kondisssi yang terjadi berada antara (a) dan (b), yakni

merupakan bentuk osilasi yang terendam.

Pentuan Rate of Metal Renovak pada rangkaian R-C

Dari persamaan (5) diperoleh hubungan sebagai berikut :

atau,

Sehingga dengan demikian frekuensi pengisian muatan listrik pada kapasitor :

Untuk setiap loncatan bungan api listrik maka besarnya enerji yang dilepaskan adalah

Total enerji per sec =

Jadi Rate of Metal Removal pada mesin EDM dengan mempergunakan rangkain R-C ini adalah :

dimana :

Persamaan (28), memperlihatkan bahwa RMR berbanding terbalik dengan Rc. Apabila Rc

diperkecil akan menaikkan harga RMR, tetapi harga Rc tidak boleh lebih kecil dari pada harga Rc

kritis.

Harga Rc kritis adalah suatu limit bawah dari tahanan Rc sedemikian rupa sehingga apabila Rc <

RcKritis, akan mengakibatkan terjadinya busur listrik ( electrical arcing ) yang akan merusak

pahat dan benda kerja.

EVALUASI DARI RATE OF METAL REMOVAL

Proses pengerjaan material ( metal-removal) pada benda kerja adalah karena terjadinya

pembentukan kawah-kawah (craters) yang halus pada permukaan benda kerja itu. Apabila

parameter –parameter lainnya dijaga konstant, maka besarnya kawah yang terjadi tergantung pada

enerji yang dilepaskan didalam proses pelepasan bunga api listrik itu.

Untuk analisa perhatikan gambar berikut ini :



Dalam hal ini :

Wp = pulsa enerji (Joule)

Wp =

K1 . K2 = Konstanta yang tergantung pada macam-macam elektroda dan cairan dielektrik

Hc = tinggi kawah (mm) Dc = diameter kawah (mm)

Volume dari kawah yang terjadi adalah :

, dalam hal ini :

Dengan memasukkan harga-harga : hc dan Dc , kedalam persaman untuk Vc, maka diperoleh

hubungan :

Misalnya suatu proses EDM. Elektroda-pahat : tembaga maka K1 = 4

Cairan dielektrik : Kerosin maka K2 = 0,45

Secara teoritis, besarnya kawah yang terjadi dapat ditentukan dengan mempergunakan

rumus (31) :

Jadi

Apabila frekuensi loncatan bunga api listrik fc per sec maka Rate of Metal Removal per second :

Dengan mensubtitusikan persamaan (26) kedalam persamaan (33) maka dapat hubungan sebagai

berikut :

Persamaan RMR ( persamaan 34) adalah RMR untuk rangkaian R-C

Untuk rangkaian-rangkaian lainnya maka bentuk umum persamaan RMR adalah :

Dimana frekuensi pengisian kapasitor :

Pengaruh dari masing-masing komponen elektronik tarhadap RMR, dapat dilihat pada grafik-

grafik berikut :


xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Pengaruh kapasitor terhadap RMR untuk suatu harga Rc yang konstant.


Parametre-parameter pada persamaan (35)

K’, m adalah harga-harga yang bergantung dari jenis rangkaina sedang harga n adalah :

0 < n < 1

EVALUASI DARI KETELITIAN PROSES PENGERJAAN DENGAN EDM EFFEK

TAPERING

Untuk evaluasi dari efek tapering ini maka prosesnya bisa ditinjau sebaagia berikut :


xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Rumus empiris dari efek tapering yang terjadi pada proses pembuatan lubang :

dimana : d = diameter pahat

D = diameter maksimum daripada tapering yang terjadi

= deviasi dari jari-jari lubang pada jarak h’ dari jung pahat

max = deviasi maksimum yang terjadi

K3 = konstanta

H = tebalnya benda kerja

Tapering yang terjadi pada lubang :

Atau :

Persamaan (37) menunjukkan Tp yang terjadi pada posisi : h’ = H

Sehingga rumus-rumus untuk tapering :

Tp = Ko d2

Dimana :

OVER-CUT

Over –cut adalah suatu deviasi yang menunjukkan bahwa besarnya ( diameter) lubang yang

dikerjakan dengan proses EDM ini, lebih besar dari pada ukran elektrodanya. Hal in terjadi

karena selama proses berlangsung terjadi dari loncatan-loncatan bunga api listrik dalam arah

radial dari pahat.

Besarnya over – cut ini adalah tergantung kepada panjang loncatan bunga api listrik yang terjadi.

Pengaruh besarnya arus listrik dan frekuensi pelepasan bunga api listrik terhadap over-cut dapat

dilihat secara skematis pada gambar berikut :


Perbedaan diantara efek tapering dan over-cut dapat dilihat pada gambar berikut ini ;


xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Rumus empiris tentang over-cut yang diperoleh dari percobaan Lazerenko adalh :

Over-cut =

Dimana AL, BL adalah konstanta yang dapat dilihat pada tabel berikut :

Material

B. Kerja-pahat

AL BL

Vc Vc

100 V 150 V 100 V 150 V

C – 30, Cu

T – 15 – K- 60 , Cu

Cu, cu

0,035

0,030

0,032

0,0426

0,044

0,045

0,015

0,015

0,045

0,025

0,020

0,210

Ketelitian pengerjaan juga dipergunakan oleh ketelitian didalam pembuatan dan pemasangan

pahat pada tool-holder

SURFACE-FINISH

Surface finish didalam proses EDM terutama tergantung kepada energi-listrik yang terkandung

pada setiap loncatan bunga api listrik.

Pengaruh besarnya arus dan frekuensi terhadap surface-finish dapat dilihat pada gambar berikut :



Terlihat bahwa :

Untuk besar arus listrik yang konstant, maka mempertnggi frekuensi pelepasan bunga api listrik

akan menghasilkan surface finish yang lebih baik.

Hubungan antara surface-finish dan besar arus listrik yang mengalir pada suatu frekuensi

pelepasan bunga apai tertentu dapat dilihat pada grafik berikut :


Terlihat bahwa untuk suatu surface –finish yang tertentu bisa diperoleh dengan :

(a). Frekuensi tertentu dan arus yang dirubah

(b). Arus tertentu dan frekuensi yang dirubah

Didalam praktek maka surface finish tersebut dinilai menurut standard pabrik yang memproduksi

mesin EDM tersebut.

Misalnya untuk mesin EDM buatan CHARMILLES, maka hubungan kekasaran permukan

tersebut, dapat dinyatakan sebagai berikut :

Tabel 4.3. Bilangan Charmilles dan Ra

No. CHARMILLES

(CH)

Ra

(m)

CH Ra

(m)

CH Ra

(m)

20

21

22

23

24

25

1

1,12

1,26

1,4

1,6

1,8

26

27

28

29

30

31

32

2

2,2

2,5

2,8

3,2

3,5

4

33

34

35

36

37

38

39

40

4,5

5

5,6

6,3

7

8

9

10

KARAKTERISTIK DARI PERMUKAAN BENDA - KERJA YANG DIKERJAKAN DENGAN

EDM

Pada dasrnya proses pengerjaan pada EDM adalah karena terjadinya panas pada benda kerja dimana

loncatan bunga api listrik, sehingga temperaturnya mencapai 8000 s/d 12000 o C. Temperatur yang

sangat tinggi ini tentu akan mempengaruhi karakteristik dari permukaan benda kerja tersebut dan hal

ini tergantung terutama kepada : jenis materialnya. Efek dari pengaruh panas terhadap permukaan

benda kerja dapat dilihat sebagai berikut :


Keterangan gambar :

1. Lapisan leleh dan beku kembali.

Sebagian dari lapisan ini telah terlempar keluar karena susutnya gelembung uap. Sisanya masih

melekat pada material induk .

2. Lapiasan yang mengalami pengerasan.

Pengerasan terjadi karena adanya :

- effek quenching

- effek kandungan karbon yang tinggi pada lapisan ini

3. Lapisan lunak ( annealed layer).

Bagian lapisan ini memiliki struktur yang berubah dan kekerasan yang lebih lunak sedikit dari

material induknya. Semuanya ini adalah karena efek thermal – annealing yang terjadi selama proses

berlangsung.

Tebalnya lapisan (3) ini tergantung pada enerji yang terkandung pada bunga api listrik tersebut.

Misalnya untuk pengerjaan baja perkakas dengan kekerasan 63 Rc dan elektroda dari tembaga diperoleh

tebal lapiasan ini sebagai berikut :

Waktu pelepasan I1 I2

Bunga api listrik 12,5 A 25 A

400 s 35 m 70 m

25 s 12 m 25 m

4 s 6 m 10m

Hubungan antara kekerasan dan tebal lapiasan –lapisan diatas dapat dilihat pada diagaram berikut :

Data ini didapat pada proses EDM, material benda - kerja :

Baja perkakas (63 Rc) )



MATERIAL - PAHAT

Secara teoristis setiap material yang bersifat konduktor-listrik dapat dipergunakan sebagai elektrda pahat didalam proses EDM. Didalam hal ini elektroda yang baik adalah memiliki titik leleh yang tinggi dan tahanan listrik yang rendah.Material pahat ddidalam proses EDM dapat dikatagorikan dalam tiga kelompok yakni :1. Material pahat dari metal

a. Tembaga

Massa jenis : 8,9 g/cm3. Titik leleh : 1083 oCTahanan jenis : 0,0167 mm2 /m

b. Tellurium – Copper Chromiun – CoperZinc - Coper Dengan penembahan unsure-unsur tellurium, Chromium atau Zine akan memperbaiki machininability material paduan –tembaga ini terhadap proses-proses pengerjaan tradisional, sehingga pahatnya mudah dikerjakan misalnya dengan membubut,frais dan gerinda. Dibandingkan dengan pahat tembaga, maka material tembaga paduan ini mempunyai keausan yang lebih inggi (15 s/d 25 %) dan RMR 10 % lebih rendah untuk kandungan enerji pada loncatan bunga api yang sama.

c. Tembaga-Wolfram (CuW)

Prosentasr kandungan Tembaga – Wolfram : 50 – 50 % atau 20 – 80 %. Dengan bertambahnya kandungan Wolfram akan mengurangi keausan paghat tetapi proses pembuatan pahat dengan metoda konvensional akan menjadi lebih susah.Sifat Mekanis / Listrik dari elektroda Cu WTahanan jenis : 0,045 0,055 mm2 / mKekerasan : 85 – 240 kg / mm2

Rapat jenis : 15 – 18 g / cm3

Penilaian terhadap elektroda Cu W- Secara keseluruhan material Cu W mudah dikerjakan- Sangat kokoh ( exellent rigidity)- Tidak terjadi deformasi selama proses machining- Surface finish bagus- Cocok untuk pemakaian pahat yang membutuhkan ketelitian yang tinggi- Harga termasuk mahalPemakaian :- Untuk mengerjakan material WC- Untuk proses pengerjaan yang teliti- Pembuatan lubang yang dalam- Untuk pengerjaan sisi - sisi yang tajam

d. Paduan alumunium Untuk suatu proses pengerjan “cavity” tiga dimensi dengan surface – finish yang tidak begitu halus, missal-nya CH 36 (Ra = 10 m) maka akan lebih menguntungkan biala dipergunakan pahat dari paduan alumunium yang lebih dikenal dengan nama SILUMIN.Komposisi kimia :AL : 85 % ; Si : 11 % ; Mg : 0,4 – 0,6 % ; Zn : 1 %; Ti ; 1 %; Mn + Fe + Cu : 1 %Penilaian pahat SILUMIN- Pembuatan pahat menjadi lebih mudah, karena material dapat dituang dengan mudah- Proses –proses konvensional dapat pula dipergunakan didalam pembuatan pahatnya- Biasanya dipergunakan didalam proses pembuatan cavity dengan volume yang besar ( 500

cm 3 ) dengan benda kerja : baja perkakas maupun paduan khususe. Kuningan

Didalam praktek, walaupun pembuatan pahat daripada kuningan sangat mudah dikerjakan dengan proses konvensional tetapi pahat – kuningan ini didalam proses xx jarang dipergunakan

karena laju keausannya cukup tinggi. Pahat kuningan ini, umumnya dipakai didalam mengerjakan material benda kerja dari paduan Titanium.

f. Tungste n (wolfram)Biasanya dipergunakan untuk proses pembuatan lubang yang kecil (microhole) atau sebagai kawat elktroda pada mesin EDM

g. Baja (Steel)Material ini bisa juga dipergunakan sebaaaaaagai elktroda ( pahat), tetapi efisiensinya rendah dibandingkan dengan elektroda tembaga atau grafit.

2. Elektroda Non Logam

GrafitSifat Mekanis dan Elektris dari GrafitTahanan jenis : 8 – 15 mm2 / mRapat jenis : 1,6 - 1,85 gr / cm 3

Titik didih : 3600 0 CKoefisien muai panjang : 2 – 4 x 106 / 0 C (1/6 dari tembaga )u = 200 – 700 kg / cm2

Besar butir : 0,01 – 0,045 mm

Rapat jenis dari grafit juga mempengaruhi Rate of Metal Removal dalam proses EDMRapat jenis yang rendah ( 1,6 sampai 1,7) mengahasilkan RMR yang tinggi sedangkan rapat jenis yang tinggi ( 1,8 sampai 1,85) menurunkan RMR.

PENILAIAN TERHADAP ELEKTRODA GRAFITKebaikannya :a. Tidak terpengaruh oleh kejutan – panas

( thermal – shock) yang terjadi pada waktu proses berlangsung dan sifat-sifat mekanisnya tetap.b. Tidak terjadi distorsi selama proses pembuatan pahatc. Mudah dikerjakan dengan metoda pengerjaan konvensionald. Murahe. Dibandingkan dengan elektroda dari metal, maka elktroda grafit relatif ringan sehingga tidak

memberatkan pemegang pahatKeburukannya :b. Materialnya abrasive, sehingga pada waktu proses pembuatan pahat, mesin

perkakas dilindungi dari debu grafitc. Grafit adalah getas, sehingga harus berhati-hati, sewaktu membuat pahat

dengan sisi-sisi yang tajam

PEMAKAIAN GRAFIT DIDALAM PROSES EDMa. Elektroda grafit bisa dipergunakan pada mesin EDM yang memepergunakan rangkaian “relaxation”b. Material benda kerja : tungsten – Karbida, susah dikerjakan dengan mempergunakan elektroda

grafitc. Didalam proses EDM, dimana keausan dan kekuatan pada sisi-sisi yang taajam ( sharp-corner)

adalah merupakan parameter yang kritis maka dipergunakan eleektroda grafit dengan kerapatan jenis yang tinggi

3. Material elektrodaYang merupaakan kombinasi antara metal dan non-metalTembaga – Grafit

Sifat elektris dan mekanis

Tahanan – jenis : 3 – 5 mm2 / m Rapat jenis : 2,4 - 3,2 gr / cm 3

Ultimate – Strength : 700 – 900 kg / cm 3

Penilaian terhadap pahat adalah dengan metoda : Konvensional (bubut, gerinda, freis).

Penilaian terhadap eeleektroda : Tembaga – grafit

Sifat – ssifat baik elektroda Tembaga – grafit adalah sama dengan yang dimiliki oleh elektroda

grafit, dengan kelebihaan sebagai berikut :

Proses pembuatan pahat lebih mudah dari pada grafit karena materialnya tidak getas, sehingga

cocok untuk elektroda yang kecil dengan bentuk yang kompleks

Kekurangnnya sama seperti pada elektroda grafit deean harganya lebih mahal.

Pemakaian didalam proses EDM.

Dibandingkan terhadap elktroda grafit, maka tembaga – grait memiliki kelebihan-kelebihan sebagai

berikut :

a. Bisa dipakai untuk mengerjakan material : tungsten-karbida

b. Dapat dipergunakan untuk rangkaian “ relaxation”

c. Keausan pahat lebih rendah

d. Menghasilkan surface finish yang bagus sehingga cocok untuk fine finishing.

KEAUSAN PAHAT :

Didefinisikan sebagai “material – removal” yang terjadi pada pahat. Terdapat tiga macam keausan

pahat pada pahat :

(a). Keausan frontal. (b). Keausan Linear

(Frontal-wear) (Linear – Wear)



XXXXXxxxxxxx

(c). Keausan Volume-relatif x 100

Didefinisikan sebagai

Didalam praktek maka pengertian keausan volume – relatif (relative – volumetric wear ) yang sering

dipergunakan.

FLUIDA DIELEKTRIK

Fungsi dari fluida dielektrik didalam proses EDM adalah sebagai berikut :

(a) Sebagai pendingin antara pahat (elektroda) dengaan benda kerja

(b) Dalam keadaan terionisasi, fluida dielektrik ini adalah semacam

konduktor sehingga memungkinkan terjadinya loncatan bunga api listrik

(c) Sebagai media - pendingin didalam proses quenching pada permukaan benda kerja

(d) Untuk membawa pergi geram-geram yang terjadi didalam proses pengerjaan material

(e) Membantu proses pengerjaan material

Fluida dielektrik yang dipergunakan dalam proses EDM harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai

berikut :

(a). Memiliki viskositas yang optimum

(b). Tidak menghasilkan gelembung-gelembung uap atau gas yang berbahaya bagi kesehatan operator,

selama proses berlangsung

(c) Tidak mudah terbakar (non-inflammable)

Macam-macam fluida –dielektrik yang dipergunakan dalam proses EDM.

Pada dasarnya terdapat dua macam fluda-dielektrik yakni :

1. Air (aqua-destilata )

Dipergunakan terutama untuk proses pengerjan yang kecil-kecil (micromachining) misalnya

pengerjaan dengan mesin EDM yang mempergunakan elektroda kawat.

2. Liquid dengan senyawa hidrokarbon

(a) Minyak –mineral (mineral oils)

Minyak mineral dipergunakan secara luas dalam proses EDM dan memeberikan hasil yang baik

bila kedalam minyak ini tidak ditambahkan lagi zat pencampur (additives)

Viscositas minyak – mineral ini perlu diperhatikan denga pertimbangan sebagai berikut : bila

viskossitasnya tinggi, maka cairan dielektrik akan susah mengalir melalui celah yang sempit

tetapi sebaliknya akan memberikan efisiensi pengerjaan yang tinggi untuk proses yang kasar

(rough-machining).

Parameter lain yang penting adalah titik-api; dimana titik apa yang rendah akan menyebabkan

mudahnya pembentukan gelembung-gelembung uap yang mengakibatkan menurunnya RMR

dalam proses EDM tersebut.

(b) Kerosene

Viskositasnya rendah sehingga cocok untuk pengerjaan finishing dan superfinishing. Untuk

proses EDM denga benda kerja dari tungsten karbida dianjurkan mempergunakan kerosene

sebgai fluida dielektrik

PEDOMAN PEMILIHAN FLUIDA-DIELEKTRIK :

Benda kerja : Tungsten – karbida – fluida dielektrik : Kerosene ( dan sejenisnya).

Pengerjaan bagian-bagian dengan ukuran menengah (size part) surface – finish

<CH 35

-Minyak mineral

Viskositasnya : 6- 12 Cst

Pengerjaan bagian-bagian dengan ukuran besar ( large – part) Surface – finish >

CH 36

- minyak mineral

Viskositasnya : 12- 20 Cst

Tabel 4.4 Fluida Elektronik

Merk Viskositas

Cst

Pada 20 o C

E0

Titik Api

(0C)

1. BP Dielectric 250 6 1,48 120

2. Castrol HONILO 409 6,4 1,52 135

3. CHEVRON EDM Fluid 71 5,7 1,46 116

4. ESSO MENTOR 20 / SOMENTOR 43 7,4 1,6 124

5. ESSO LECTOR 40 6,8 1,55 132

6. ESSO UNIVOLT 64 20 2,9 156

7. Fuchs RATAR FE 5,6 1,46 115

8. GULF Mineral Seal Oil 5,8 1,48 132

9. KEROSENE 2 - 78

10. Mobil Oil Velocite 4 9 1,75 118

FLUSHING

Flushing adalah sirkulasi yang tepat dari pada cairan dielektrik yang mengalir pada celah antara pahat

denga brnda kerja. Flushing memegang peranan penting didalam proses EDM ini, karena metode

flushing yang tepat akan mempertinggi efisiensi prosess pengerjaan material.

Sejauh mana pengaruh Flushng didalam proses Edm dapat diuraika nsebagai berikut:



Pada permulaaaaaan proses dimana sama sekali belum terjadi peloncatan bunga api listrik , maka fluda

dielektrik pada celah antara pahat dengan benda kerja merupakan medium-isolator yang sempurna.

Selanjutnya dengan terjdinya loncatan bunga api listrik maka percikan –percikan material benda kerja

masuk terbawa didalm cairan dielektrik.

Kondisi ini akanmengurangi kemampuan isolasi dari fluida dielektrik tersebut, sehingga selanjutnya

mempermudah prosess terjadinya pelonvatan-peloncatan bunga api listrik lainnya,



Tetapi apabila tidak terjadi Fluishing, maka lambat laun terjadilah prosess penimbunan partikel-partikel

benda kerja pada celah antara pahat dengan benda kerja sehingga terjsdilah keadaan sebagai berikut :

- terjadilah prosess peloncatan bunga api listrik secara tidak normal

- timbulnya efe hubung singkat antara pahat denagn benda kerja

- terjadinya busur api listrik anatara pahatdenagn benda kerja yang bisa merusak kedua benda

tersebut.

Sehingga untuk menghindari hal-hal diatas dibutuhkan flushing dari caitran dielaektrik yang berada

pada celah tersebut.

Metoda Fluishing



XXXXXXXXXX(1). Fluishing – injeksi (injection fluishing)

Didalam metoda ini cairan dielektrik disemprotkan kedalam celah melalui suatu saluran yang

dibuat pada benda kerja atau pada pahat.

Kelemahan dari pada system ini adalah kecenderungan terhadap efek tapering akibat mudah adanya

peloncatan –peloncatan bunga api listrik pada sisi-sisis elektroda sewaktu aliran dielektrik plus

partikel-partikel benda kerja melewati celah tersebut.

(2). Fluishing – penghisapan (suction-fluishing)

Didalam beberapa hal, mis. Proses pembuatan cetakan, maka efek tapering tersebut dibutuhkan

pada bagian-bagian yang membutuhkan self –aligment.



Tetapi jika efek – tapering tersebut, memang tidak dibutuhkan, maka hal ini dapat dilakuakan

dengan mempergunakan metoda Fluishing-penghisapan. Cairan dielektrik bisa dihisap melalui

saluran yang dibuat pada benda kerja maupun yang dibuat pada pahat.

(3). Fluishing – sisi (side-fluishing)

Metoda ini dipergunakan bila tidak memungkinkan membuat saluran dielektrik baik melalui benda

–kerja maupun pahatnya. Didalam metoda ini dipergunakan nozel yang bisa mengarahkan aliran

dielektrik sedemikian rupa sehingga terjadi fluishing yang baik pada pengerjaan materal benda

kerja.



xMetoda fluishing sisi ini di kombinasikan pada waktu-waktu tertentu dengan menaikka-

menurunjkan elektroda pahat sehingga terjadi efek pemompaan cairan dielektrik yang berda pada

celah pahat-benda kerja sehingga membantu terjadinya sirkulasi yang baik dari cairan dielektrik

tersebut.

(4). Fluishing- kombinasi ( combination-fluishing)



Metoda ini dalah merupakan kombinasi antara penghisapan dengan injeksi.

Biasanya dipergunakan pada waktu proses pembuatan cetakan yang besar-besar dimana dibutuhkan

elektroda pahat yang besar pula.

TINJAUAN TEKNOLOGI PENGERJAAN DENGAN MESIN EDM

Didalam suatu perencanan pengerjaan dengan mesin EDM, terdapat beberapa hal yang perlu

diperhatiakan diantarannya :

1. Urutan proses pengerjaan : (a) Pengerjaan kasar (roughing)

(b) Semi-finishing

(c) Finishing

2. Pemilihan material untuk pahat

3. Pengaturan beberapa parameter yang mempengaruhi karakteristik prosess EDM.

(a) Pada mesin EDM yang mempergunakan rangkaian “relaxation” (RC atau RLC) maka

parameter dasar aaadalah : besarnya kapasitas dari kapasitornya

Nilai kapsita ini akan memepengaruhi :

i. Surface – finish

ii. Rate of metal removal

iii. Keausan – pahat

iv. Celah (gap) antara pahat dengan benda kerja

Parameter sekunder didalam rangkaian reLAKSASI (relaxation) ini adalah :

(1). Besarnya arus Listrik

Ini dapat diatur dengan mengubah nilai tahanan yang terdapat pada sirkuit-pengisian

( charging circuit) sehingga dengan demikian mengubah waktu pengisian ( charging-

time) kapasitor, berarti pengubahan frekuensi peloncatan bunga api listrik.

(2). Pengaturan Servo

Pengaturan ini akan merubah besarnya celah-frontal (frontal-gap) antara pahat dengan

benda kerja

Parameter-tetap

Dalam rangkaian RLC, parameter tetap adalah berupa penentuan polaritas dari benda kerja

dan pahat.

Ummnya pahat di hubungkan dengan polaritas negatif dan benda kerja dengan polaritas

positif

(b). Mesin EDM yang mempergunakan generator – pulsa generator)

(1) Parameter-parameter dasar

Mempengaruhi karakteristik proses EDM :

- Surface finish

- Celah peloncatan bunga api-listrik

- RMR

- Keausan pahat

Parameter dasar terdiri dari :

( i ). Polaritas pahat benda kerja.

Hal ini tergantung pada material pahat dan benda kerja.

( ii ). Tingkat – intensitas ( intensity-level) arus listrik

Didalam praktek tingkat intensitas dinyatakan dalam angka-angka tertentu yang mempunyai

hubungan dengan besarntya arus sebagai berikut :

Tingkat – intensitas : 1/32 = 0,75 A; 1/16 = 1,5A ; 1/8 = 3A; 1/4 = 6,25 A ; 1/2 = 12,5 A ; 1 =

25 A ; 2 = 50 A ; 4 = 100 A ; 8 = 200 A ; 16 = 400 A

( iii ) Waktu pelepasan enerji – listrik, TA.

Periode terjadinya alira listrik –listrik melalu gap (celah)

Didalam praktek, hubungan antara setiap posisi dari pada TA dengan waktu adalah sebagai

berikut :

TA ; 1 = 2 s 5 = 12 s 9 = 200 s

2 = 3 s 6 = 25 s 10 = 400 s

3 = 4 s 7 = 50 s 11 = 800 s

4 = 6 s 8 = 100 s 12 = 1000 s

(2) Parameter Sekunder

Terdiri dari :

( i ). Servo

Apabila servo diperbesar ini berarti celah-frontal (frontal – gap) menjadi sempit

tanpa mengubah celah dalam arah lateral.

Dengan menyempitnya celah frontal akan menurunkan “break-down-voltage”

pada celah tersebut, memperpendek waktu ionisasi dielektrik dan mempertinggi

aliran arus listrik rata-rata untuk proses pengerjaan (average-machining current).

Keadaan yang sebaliknya akan terjadi bila proses EDM berlangsung dengan

celah yang sempit akan menyebabkan bertambahnya keausan pahat dan

kecepatan pengerjaan akan berkurang.

( ii ) Waktu – sela ( interval-time), TB

Didefinisikan sebagai waktu sela antara pulsa-pulsa. Perioda ini adalah

merupakan perioda pengisian kapasitor dan pendinginan dari pada celah.

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Tidak tergantung kepada polaritas dan material baik benda kerja maupun pahat,

maka keausan pad apahat selalu lebihkecil bila dipergunakan TB yang lebih

singkat . Karena itu maka maksimum perbedaan posisi antara TB dengan TA

adalah : 3. Misalnya : TA = . TB = 3.

4. Under –sizing dan penentuan panjang elektroda

Under-sizing didefinisikan sebagai pengecilan dari pada ukuran elektroda ( pahat) untuk

mengkompensasikan panjang loncatan bunga api listrik.

( a ). Under-sizing pada pahat untuk pengerjaan kasar.

Ukuran untuk under-sizing ini ditentukan oleh batas jarak diametral loncatan bunga api

listrik (diametral-limit-sparking-distance) yang tergantung dari penentuan nilai-nilai

parameter lainnya.

Factor keamanan untuk under – cut juga dimaksudkan kedalamnya ; besarnya biasanya :

0,1 0,3 mm tergantung kepada ketelitian elektroda, keahlian dan peralatan yang

dipergunakan untuk membuat elektroda tersebut.

( b ). Under – sizing pada pahat untuk proses finshing

Penentuan under-sizing dalam hal ini, adalah dengan memepertimbangkan keadaan-

keadaan sebagi bertikut :

( i ). Setelah finishing masih ada proses polishing.

Under-sizing adalah sebesar batas jarak loncatan bunga api listrik ( mean

sparking distance).

Misalnya pada proses pembuatan cetakan

( ii ). Setelah finishing tidak ada proses polishing

Under-sizing adalah sebesar jarak rata-rata loncatan bunga api listrik ( mean

sparking distance). Misalnya pada proses pembuatan perkakas potong.

Beberapa pengertian yang penting :

jarak diametral bunga – api – listrik (diametral sparking distance)

perbedaan diantara dimensi elektroda – pahat dan dimensi lubang yang

dikerjakan oleh pahat tersebut.

Batas jarak diametral loncatan bunga api listrik ( Diametral limit sparking

distance kolom F ) perbedaan dimensi elektoda dengan dimensi

lubang diukur dari dasar kawah yang

tejadi.xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Jarak rata-rata diametral loncatan bunga api listrik ( diametral – mean

sparking distance – kolom E ) Perbedaan dimensi elektroda dengan

dimensi lubang diukur dari garis median kawah-kawah yang terjadi.

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

( c ). Penentuan panjang maupun untuk finishing maupun elektroda untuk roughing

Notasi-notasi yang dipergunakan didalam perhitungan / penentuan panjang elektroda

maupun waktu pengerjaan.

C : koefisien yang diberikan dalam kolom C pada table AGMO

Hm : panjang pengerjaan (mm)

Igm : arus listrik rata-rata untuk proses pengerjan(dibaca dari amperemeter)

P : parameter dari lubang ( m )

R : spesifik dari RMR (mm3 / min A )

Sf : luas frontal sisa ( residual – frontal - frontal ) (mm2)

Sft : Luas frontal total (mm2)

Spm : Luas frontal pre – machining (mm2)

Sd : Luas permukaan yang terbentuk (mm2)

Tt : waktu pengerjaan total ( min)

Roughing Semi Finishing

finishing

F– F’ batas jarak diametral loncatan

bunga api listrik (mm)


xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Tabel AGMO- KURVA AGMO

Didalam praktek pabrik pembuat mesin ADM tersebut membuat semacam pedoman

sehingga para pemakai mesin tersbut bisa memilih-menetukan parameter-parameter

didalam proses Edm ini sedemikian rupa sehingga proses pengerjannya menjadi

optimum. Untuk mesin ADM buatan CHARMILLES, kurva pedoman tersebut disebut

sebagi kurva AGMO, diperoleh dengan mengadakan percobaan standart pada berbagai

kedudukan dari parameter-parameter yang mempengaruhi proses EDM tersebut.

Kurva AGMO tersebut, menunjukkan hubungan antara RMR dengan surface finish

pada berbagai posisi TA ( waktu pelepasan-dist – charging time ) dan pengaruhnya

terhadap keausan pahat pada suatu tingkat intensitas arus listrik yang konstant, Didalam

praktek besaran-besarn TA terdapat dalam kolom A, harga surface finish ( dalam

bilangan CH) pada kolom G, RMR pada kolom M dan volume – relatif keausan pahat

pada kolom O sehingga table yang bersangkutan lebih dikenal dengan table AGMO .

Sehingga dengan demikian penentuan panjang elektroda,

koefisiennya bisa dilihat pada kolom C table AGMO yang bersangkutan

( 5 ). JUMLAH ELEKTRODA YANG DIPERGUNAKAN

Didalam suatu proses pengerjaan dengan EDM adalah menguntungkan apabila dipergunakan

lebih dari satu tingkat pengerjaan didalam usaha mencapai suatu harga surface finish yang

tertentu. Tingkat-tingkat pengerjaan tersebut biasanya meliputi : roughing, seni finishing dan

finishing.

Masing-masing tingkat pengerjaan ini membutuhkan elektroda dengan ukuran tertentu.

Umumnya apabila surface – fish yang dibutuhkan berada diantara CH 12 dan CH 23, maka

dibutuhkan tiga tingkat pengerjaan kecuali untuk lubang-lubang kecil dimana 2 tingkat

pengerjaan telah cukup.

Apabila surface – finish yang dibutuhkan dari yang akasar sampai CH 27, maka 2 tingkat

pengerjaan telah cukup ( roughing dan finishing).

Sebagai suatu pedoman umum : perbedaan surface – finish untuk dua macam tingkat

pengerjaan tidak boleh lebih dari 8- 15 bilangan CHARMILLES.

Conto : Roughing CH 10 semi – finishing CH 10 Finishing : CH 15

CH 47 CH 32 CH 22

CH 45 CH 30

( 6 ). EVALUASI WAKTU PENGERJAAN

Formola dasar untuk penentuan waktu-pengerjaan :

…………………………………………………………

( 1)

(a). Proses pengerjaan kasar ( roughing)

( i ). Luas permukaan frontal : Sfe : Sft – Spm ………………………. ( 2 )

( ii ). Volume material benda kerja yang harus dikerjakan :

Ve = Sfe - hm………………………………….……………………. ( 3 )

( iii ). Kecepatan prses pengerjaan ( Me ) atau RMR

Apabila luas permukaan frontal adalah besar maka ini berarti arus yang

mengalir adalah maximum, maka harga RMR bisa diambil dari kolom M.

Apabila luas permukaan ini kecil, maka pergunakan harga spesifik RMR

( kolom R ) yang kemudian dikalikan dengan rapat –arus –listrik yang bisa

dilihat dari table beriku :

Tabel 4. 5. Jenis elektroda dan rapat arus

Elektroda Rapat – arus ( A / cm2 )

Material Polaritas -

elektroda

Baja Tungsten-

karbida

Cu

Gr

Gr

Cu W

Silumin

+

+

-

+ atau –

+

15 25

10 12

6 8

8 15

2 5

15 25

-

-

15 25

-

( iv ). Waktu pengerjaan : ………………………………………… (4)

(b). Proses semi finishing dan finishing



( i ). Luas permukaan –frontal.

Semi – finishing …………………… ( 5)

Didalam semi finishing : Fsf dan Esf adalah kecil sekali sehingga persamaan (5) dapat

disesrhanakan :

………………………………….. (6)

Finishing :

Bila hanya dipergunakan 2 tingkat pengerjaan (roughing –

finishing) :

……………………………………………… (7)

Bila hanya dipergunakan 3 tingkat pengerjaan (roughing – semi

finishing -finishing) :

……………………………………………… (8)

( ii ). Volume material yang dikerjakan :

Semi – finishing : Vsf = Sfsf . hm…………………………………………. (9)

Finishing : Vf = Sff . hm………………………………………….. (10)

( iii ). Kecepatan proses pengerjaan ( Msf) dan (Mr)

Dengan mengalikan spesifik Me pada kolom R dengan arus maksimum yang mengalir

pada permukaan frontal.

Apabila proses finishing berlangsung pada tingkat intensitas : 1/8 ( 3A) atau ¼ ( 6,25

A) maka harga Mf diambil dari kolom M

( iv ). Waktu pengerjaan : Semi – finishing,

…………………………………… ……… (11)

Finishing :

…………………………….. (12)

Contoh soal proses pembuatan lubang

1. Data : Material benda kerja baja perkakas yang dikeraskan Surface finish yang diinginkan : CH

24

Tapering maksimum yang diijinkan : 0,10 mm

Sebelum dikeraskan maka terlebih dulu pada benda kerja dibuat dengan diameter : 18 mm



2. Penentuan junlah tingkat pengerjaan . Mengingat surface finish yang diinginkan adalah : CH

24, maka dipilih 2 tingkat pengerjaan sebagai berikut :

Finishing : CH 24

Roughing : maka surface – finishingnya diantara

CH 24 + 8 = CH 32

CH 24 + 15 = CH 39

3. Pemilihan material –elektroda

Berdasarkan bentuk dan ukuran bagian yang akan dikerjakan dan berdasarkan harga elektroda

maka dipilih : grafit.

Elektroda ini dipergunakan baik pada roughing maupun finishing

4. Penentuan parametet proses

( a ). Polaritas

Berdasarkan table AGMO polaritas elektroda adalah negatif

Luas permukaan frontal = 5,45 cm2

Penentuan tingkat intensitas arus listrik bisa dilihat dari tabelberikut :

Tabel 4.6. Luas permukaan dan intensitas arus

Luas permukaan

frontal ( cm 2 )

Intensitas - arus

Gr +

Gr -

Cu +

Cu W +

Silumin +

0 – 0,1

0,4 – 0,25

0,25 – 1

1 – 4

1/8 – 1 / 4

1 / 4 – 1 / 2

1 / 2 – 1

1 – 2

1 /8 – ¼

0,1 – 0,25

1 / 2 – 2

1 / 2 – 1

4 – 15

16 – 64

> 64

2 – 4

4 – 8

8

1 – 2

1 – 2

1 - 2

2 – 4

4 - 8

Dipilih tingkat intensitas : 2 (50A) untuk roughing.

Sedang pada finishing karena surface – finishing = CH 24, maka tingkat intensitasnya

dipilih : ¼

( c ). Waktu pelepasan : TA

Dari kurva AGMO dapat ditentukan TA = 6 untuk CH 37 ( roughing)

Sedang untuk finishing : TA = 1

( d ). Flushing diilih cara flushing - penghisapan

5. Under sizing dan panjang elektroda


Design elektroda adalah seperti gambar diatas.

Lf : panjang pahat untuk bagian finishing

= hm x 1,3 x 0,75 = 20 mm diambil : 25 mm

Le : panjang pahat untuk bagian roughing

= (hm + 0,75 hm) = 35 mm diambil : 40 mm

panjang x lebar

f = 39,96 x 19,96 (mm)

e = 39,28 x 19,28 (mm)

6. Waktu pengerjaan

(a). Roughing

(i) Luas permukaan frontal :

(ii) Volume material yang akan dikerjakan

(iii) Kecepatan pengerjaan

Dari kurva AGMO : Me = 550 mm3 / min

(iv)

(b). Finishing

(i). Luas permukaan frontal

1. Volume material yang harus dikerjakan

Vf = 33,20 = 660 mm3

2. Kecepatan pemotongan

Intensitas arus : 3 A

Mf = 3.7 = 21 mm3 / min ( bisa pula dilihat dari kurva AGMO)

Dari kurva : ( Mf) max = 20 mm3 / min

3.

(c). Waku pengerjaan total : Tt = Te + Tf – 20 + 33 = 55 min

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx













Pedoman tentang analisa waktu pengerjaan dan perencanaan elektroda pada mesin EDM

I. Penentuan jumlah tingkat pengerjaan : roughing

Semi finishing

Finishing

a. Lihat dari bilangan CH : CH 22 : tiga tingkat pengerjaan

CH 22 : dua tingkat pengerjaan

b. Perbedaan bilangan CH antara 2 tingkat pengerjaan 8 15

II. Pemilihan material Elektroda

(Datanya biasanya diberikan)

Perhatian : (a) Macam material benda kerja

(b) Profil dari bagian benda kerja yang akan dikerjakan : dalamnya lubang;

diameter; die-punch

(c) Tapering yang diijinkan akan mempengaruhi jenis : finishing.

III. Penentuan parameter pengerjaan ( parameters – setting)

1. Perhatiakan : a. Material benda kerja / material elektroda

b. Pemilihan polaritas elektroda (pada grafit pertimbangan persoalan

keausan pahat)

2. Untuk setiap tingkat pengerjaan, hitung luas bidang frontal yang akan dikerjakan .

Dari table 4.6 dan 4.8 tentukan tingkat intensitas (intencity-leved) yang dibutuhkan

3. Dari butir (1) + (2) pilih tabel AGMO serta data yang sesuai :

Perhatikan dari data dari kolom-kolom pada table AGMO.

Kolom C : penentuan panjang elektroda, kombinasikan dengan data dari table (3)

Kolom E/E’ + E’/F’ : penentuan safety cut

Kolom M : rate of metal removal untuk proses : semi finishing dan finishing

Kolom O : untuk data keausan pahat ; dipergunakan apabila tidak ada data pada kolom C

Kolom R : rate of metal –removal spesifik, dipergunakan untuk proses roughing

IV. Penentuan waktu pemotongan

1. Tentukan atau hitung pada masing-masing tingkat pengerjaan. Perhatikan kolom M dan

kolom E dari table AGMO

2. Hitung volume pengerjaan material

3. Pergunakan rumus-rumus berikut :

Waktu pemotongan : …………………………………….. (1)

Proses pengerjaan roughing ;

Luas permukaan frontal : Sfe = Sft – Spm …………………………………………. (2)

Volume pengerjaan : Ve = Sfe – hm…………………………………. ……………. (3)

Waktu pengerjaan : ……………………………………………………… (4)

Proses semi finishing :

Luas permukaan frontal : ……………………………. (5)

Se : Safety – cut = Fe - Ee

P : perimeter ( panjang dari keliling profil yang akan dibuat)

Volume pengerjaan : Vsf = Sfsf . hm

Proses finishing :

(a). Hanya 2 tingkat pengerjaan ( roughing dan finishing)

……………………………………………………………

(6)

Harga Se selalu ditambah dengan : 0,2 mm

(b). Tiga tingkat pengerjaan : roughing – semi finishing-finishing

……………………………………………………………

(7)

Safety cut untuk semi finishing (Ssf) maupun untuk finishing (Sf) selalu ditambah dengan : 0,1

mm

Note : Untuk injection –fluishing, maka : E dan F diganti dengan E’ dan F’

Penentuan ukuran elektroda :

1.a. Untuk “male” elektroda : total under sizing = safety cut + under cut : (roughing dan

semi finishing)

Under – cur : 0,1 0,3 mm

Untuk elektroda – finishing tidak ada under – cut.

b. Perhitungan panjang elektroda perhatikan kolom C (tabel AGMO) dalam factor dalam

tabel 3

Perhatian apakah : elektroda bertingkat atau elektroda tunggal.

2.a. Untuk “female” elektroda :

Total over-sizing = safety cut + over cut

Over – cut : 0,1 0,3 mm

Elektroda – finishing tidak ada over cut.

b. Keausan elektroda kecil sekali, sehingga factor dalam table 3 selalu dibagi dengan 3

Tabel 4.7 Koreksi elektroda bersudut

0 – 150 15– 300 30– 450 45– 600 60– 900 90

1 xxx 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,75

2 xxx 1,1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

Tabel 3 adalah data dari factor-faktor yang erat hubungannya dengan kolom C dalam

table AGMO yang dihubungkan dengan persoalan keausan pada elektroda.

Apabila pada table AGMO, data dalam kolom C tidak ada, maka pergunakan lah

pedoman sebagi berikut :

Data kolom C = 2 x volume keausan pahat (%) (lihat kolom o table AGMO) apabila

radial – cut >0,8 mm

Data kolom C = 4 X volume keausan pahat (%), apabila radial cut <0,8 mm

Contoh 2 : “Deep-through-hole-machining”

DATA :


xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Benda kerja : baja yang dikerjakan

Surface finish : CH 22, setelah proses EDM dilakukan pengerjaan polishing.

Taper : 10 m maksimum

Sebelum dikeraskan benda kerja dilubangi terlebih dulu untuk fasilitas flushing

Diameter lubang 10 mm

Direncanakan untuk membuat suatu lubang persegi seperti terlihat dalam gambar.

Material elektroda yang tersedia : Cu, Grafit, CuW,CuGr

Perencanaan Pengerjaan :

(1). Jumlah tingkat pengerjaan:

Dari teori untuk surface-finish : CH 22, dibutuhkan 3 tingkat pengerjaan.

Finishing : CH 22

Semi finishing : CH 30 CH 37 daerah bilangan CH ini , untuk memberikan

fasilitas mencari parameter pemotongan yang optimum

Roughing : CH 38 CH 45

(2). Pemilihan material elektroda untuk setiap tingkat pengerjaan

Dalamnya lubang : 75 mm dengan parameter 20 x 20 dan tapering yang

diijinkan maksimum : 10 m. Untuk lubang yang dalam dan tapering yang

terbatas timbul persoalan flushing.

Hal ini dapat diatasi dengan mempergunakan “suction-flushing” dan elektroda

yang pendek. Dari teori dianjurkan panjang “suction flushing” an elektroda

yang pendek dari teori dianjurkan panjang elektroda maksimum 20 mm

Sehingga :

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx



(3). Penentuan parameter pengerjaan dan waktu pengerjaan

(a). Untuk roughing :

Luas permukaan frontal : Sfe = Sft - Spm

Luas permukaan frontal total : Sft = 20 x 20 = 400 mm2

Luas permukaan sebelum machining :

Sfe= 400 – 95.03 = 304.97 mm2

Perhatikan tabel berikut ini :

Tabel 4.8. Tingkat intensitas dan luas bidang frontal

Luas bidang

permukaan

Tingkat intensitas (intensity – level) yang

dianjurkan

Elektroda

Gr (+)

Gr(-)

Elektroda

Cu (+)

Cu (-)

Elektroda

Silumin (+)

0 – 0,1 cm2

0,1 – 0,25 cm2

0,25 – 1 cm2

1 – 4 cm2

4 – 16 cm2

16 – 64 cm2

64 cm2

1/8 1/4

1/4 1/2

1/2 1

1 2

2 4

4 8

8

1/8 1/4

1/4 1/2

1/2 1

1/2 2

1 2

1 2

1 2

-

-

-

-

-

2 – 4

4 – 8

Jadi Sfe terletak diantara : 1 4 cm 2 , elektroda : GR (+), maka harga

intensity-level ditentukan 2 karena untuk roughing dubutuhkan harga

RMR yang tinggi.

Untuk proses roughing ini : material benda kerja : baja

material elektroda : Gr (+)

intensity – level : 2

Kemudian tentukan table AGMO yang sesuai dengan syarat-syarat diatas.

Dalam table AGMO tersebut, terdapat beberapa data sebagai berikut :

A G M O R

(CH) (%)

6 37 340 2 9,2

7 39 380 1 9,5

8 40 390 0,5 9,0

9 42 360 - 8,0

Dalam proses roughing ini (CH 38 45) diinginkan RMR yang tinggi dan

keausan yang rendah. Data yang dekat dengan CH 38 adalah CH 37, CH

39 dan CH 40.

Data CH 37 memberikan RMR yang rendah dan keausan pahat yang

tinggi. Dalam hal ini , karena luas Sfe kecil maka harga RMR dilihat dari

kolom R, sehingga antara data CH 39 dan CH 40 diambil CH 39 karena

spesifik lebih besar dari CH 40.

Jadi TA = 7 CH=39 0=1% R= 9,5

Waktu pengerjaan : Sfe = 304,97 mm2

Tabel 4,9 Elektroda dan rapat arus listrik

Elektroda Rapat arus listrik (A/cm2)

Material Polaritas Baja Tungsten-Karbida

(WC)

Cu

Gr

Gr

Cu W

Silumin

+

+

-

+

+

15 25

10 12

6 8

8 15

2 15

15 25

-

-

15 25

-

Untuk elektroda : Gr (+) pada baj, maka rapat arus : 10 12 A /cm 2

Untuk membandingkan dengan besarnya arus listrik berdasarkan tingkat

intensitas (intensity-level) maka dalam hal in datanya diambil : 12 A/ cm 2

Besar arus listrik yang mengalir melalui bidang frontal =

Untuk tingkat intensitas = 2 besarnya arus listrik = 50 A.

Kecepatan pemotongan = ( Besar arus listrik sebenarnya) x (kolom R )

RMRe = 36,6 x 9,5 = 347,67 (mm3/min)

Volume pengerjaan kasar : Ve = Sfe . hm =304,97 x 75 =22872,75 mm3

b. Semi finishing :

Perhatikan rumus :

Perhatikan tabel AGMO untuk proses roughing :

Data untuk kolom F = 0>36 mm. Data untuk kolom E = 215 mm

Safety cut : Se = F – E = 0,36 – 0,215 = 0,15 mm

Perimater : P = 20 +20+20+20 = 80 mm

Untuk perkiraan harga Sfsf = maka Ssf bisa diabaikan karena table AGMO

untuk proses semi-finishing masih belum ditentukan.

Jadi :

Didalam proses semi-finishing ini, elektrodanya CuW dengan material

dasarnya dalah : Cu , sehingga pada tabel (1) data bisa diambil untuk

elektroda Cu saja.

Dari tabel 4.8, tingkat intensitas untuk luas 12 mm2 adalah 1/4.

Kemudian cari tabel AGMO yang memenuhi persyaratan untuk proses

semifinishing ini :

Diperoleh data-data sebagai berikut :

A E

(mm)

F

(mm)

G

(CH)

M

(mm3/min

O

(%)

R

(mm3/mia A

4

5

6

7

5

0,06

0,07

0,085

0,095

1,105

0,088

0,105

0,13

0,15

0,17

26

28

29

31

32

14

20

22

19

12

28

15

6

2

0,8

3,6

4,1

4,0

3,4

2,7

Dalam preoses roughing, CH 38. Proses semi finishing direncanakan CH :

30 37. Didalam proses semi finishing ini, maka luas permukaan frontal

sudah cukup mampu menampung besarnya arus li

strik (note : untuk lubang yang dalam dengan diameter kecil, maka luas

permukaan frontal harus dihitung terlebih dahulu, untuk menentukan apakah

RMR diambil dari kolom M atau R. Sehingga harga RMR : diambil dari

kolom M. Pertimbangan perhitungan untuk pengambilan CH 29 :

- CH 29 masih dalam range yang diijinkan (bedanya 9 CH dengan CH 38)

- Orientasi perhitungan dengan memperhatikan luas permukaan frontal

selalu mencari harga RMR yang tertinggi (lihat kolom M atau kolom R)

Waktu pemotongan didalam proses semi-finishing :

Rumus :

Se dan Ssf adalh “safety-cut” masing-masing untuk proses pemotngan kasar

(notasi e) dan pemotongan semi finishing (notasi sf). Safety cut dihitung

dari perbedaan antara kolom F dan E.

Perhatian :

Didalam contoh no 1, safety cut diambil 0,4 mm dan factor keamanan ini

kelihatannya terlalu banyak dan ini disebabkan karena pertimbangan-

pertimbangan sebagai berikut :Elektroda yang dipergunakan adalah grafit

dengan polaritas negatif dan dari tabel AGMO terlihat kondisi ini

memberikan keausan pahat ayng besar, sehingga apabila safety cut kecil

akan menyebabkan pahat cepat aus.

Se = Fe – Ee = 0,36 – 0,215 = 0,15 mm

Ssf = Fsf –Esf =0,13 – 0,085 =0,05 mm. Khusus dalam pengerjan tiga tingkat

maka dalam proses semi finishing dan finishing apabila dari perbedaan (Fsf –

Esf) harganya lebih kecil dari 0.1 mm, maka harga perbedaan tersebut

dibulatkan menjadi : 0,1 mm.

Jadi Ssf = 0,1 mm

Kecepatan potong proses semi finishing :

Perhatikan : Untuk proses semi finishing maupun finishing maka harga

RMR diambil datanya dari kolom M karena pada kedua

proses tersebut uas permukaan frontal sudah cukup mampu

menempung besarnya arus listrik sesuai denga tingkat –

intensitas yang telah dipilih.

Perhatikan proses semi finishing dalam soal ini :

Dari teori diketahui bahwa kandungan Cu pada CuW sekitar 20% - 50 %.

Dari tabel AGMO : RMR (kolom M) = 20 mm3 / min. Asumsikan : Cu =

20 %

Kecepatan potong semi finishing : Msf = 20 – 0,20 X 20 = 16 mm3/min

Jadi waktu pemotongan :

c. Proses Finishing

Penentuan tabel AGMO untuk proses finishing.

Rumus : , dalam hal ini :

Ssf = 0,1 mm (lihat semi finishing)

Lihat tabel (1) untuk elektroda Cu, akhirnya ditentukan tingkat

intensitasnya : 1/8. cari tabel AGMO dengan kondisi sebagai berikut :

Elektroda Copper (+), material benda kerja : baja, tingkat intensitas : 1/8.

Surface finish yang ingin dicapai adalah : CH 22, darai tabel AGMO didapat

data sebagai berikut :

A C

(.Xhm)

E

(min)

F

(mm)

G

(CH)

M

(mm3/min)

O

(%) ( mm3/minA)

1

2

3

1,3

1

0,9

0,034

0,37

0,04

0,049

0,054

0,058

21

22

23

1

2

3,4

25

20

15

0,77

1,45

1,88

Vf = Sss x hm = 5,8 x 75 = 435 mm3

Dari tabel AGMO, kecepatan pengerjaan ( lihat kolom M) :

2 mm3 / min

Jadi : Mf = 2 0,2 x 2 = 1,6 mm3 / min

Waktu pengerjaan :

Waktu pengerjaan total = Te + Tsf + Tf = 65,79 + 37,5 + 271,88 = 375,17 min.

(4). Perencanaan Elektroda

Apabila material elektroda untuk setiap tingkat pengerjaan sama maka bisa

direncanakan sebuah elektroda dipergunakan untuk 2 tingkat pengerjaan (lihat

contoh soal no. 1). Sebaliknya apabila masing-masing tingkat membutuhkan

perencanaan elektroda yang tersendiri.

Notasi untuk pahat elektrosa pada proses EDM :

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Dialam soal no 2 ini, karena material pahat untuk proses pengerjaan kasar dan

pengerjaan finishing adalah berbeda, maka pada masing-masing tingkat

pengerjaan direncanakan sebuah pahat. Soal no. 2 ini adalah proses “Deep-

through-hole-machining” dimana menurut teori panjang pahat (L) maksimum

adalah : 20 mm.

(a). Proses roughing :

Le = hm . C. Co. Dari tabel AGMO yang bersangkutan :

C = 0,5. Dari tabel 3, Co = 0,75. Keausan pahat kolom O = 1%

(Le )teoritis = 75 x 0,5 x 0,75 = 28,1 mm ( masih lebih panjang dari 20 mm )

Ve = 22872,75 mm3 (lihat proses roughing)

Keausan pahat = 0,01 x 22872,75 = 228,7 mm3

Sfe = 304 mm2. Dianggap keausan utama terjadi pada ujung pahat,

sehingga pahat memendek sebesar =

Dalam hal ini panjang direncanakan : (Le)design = 20 +0,75=20,75 mm

Didalam ssoal lubang persegi yang akan dibuat, mempunyai ukuran sisi :

20 mm. Untuk proses EDM, ukuran pahat elektroda diperkecil

( “undersizing”), mengikuti hubungan sebagi beriku :

Toatal Undser-sizing = safety cut + undser cut

Under –cut ini dimaksudkan sebagai suatu factor keamana terhadap

kesalahan pemasangan pahat dan keteletian elektroda.

Besarnya under-cut berkisar sekitar :

0,1 mm ( untuk semi finishing) – 0,3 mm (roughing).

Faktor under-cut tidak ada dalam proses finishing

(Total undersizing)e = 20 0,46 = 19,55 mm

panjang : a> (hm – Le), jadi a>37,5 mm

Dalam hal ini a dipilih : 50 mm

(b). Proses semi-finishing :

(Lf)teoritis = hm . C.Co. Dari tabel AGMO : C = 0,4

Keausan pahat = 6 %

Lihat Co dari tabel 3, Co = 0,75

=75 x o,4 x 0,75 = 22,5 mm

Perhatikan :

Didalam “deep-through-hole-machining” , untuk proses semi finishing,

lubangnya sendiri telah terbentuk sewaktu proses roughing, sehingga

keausan pada ujung elektroda relatif kecil sekali.

Apabila perhitungan (Le) teoritis lebih besar dari 20 mm, maka panjang

elektrodanya ditetapkan : 20 mm. (Total under-sizing)sf = Ssf + 0,1 = 0,1 +

0,1 = 0,2 mm (Lsf)design = 20 mm

(ukuran sisi pahat)sf= 20-0,2=19,8 mm

(c). Proses Finishing

Tabel AGMO yang bersangkuran : C = 1. (Lf)teoritis = 75 mm.

Jadi panjang elektroda : (Lf)design = 20 mm

Total undersizing = Sf=jarak limit oanjang bunga api (kolom F) = 0,054

mm. (ukuran sisi pahat)f = 20 – 0,054 = 19,946 mm

A > (75-19,1946). Dalam hal ini a dipilih = 60 mm.

5. Analisa pembuatan pahat untuk mesin press (press tool and punch)

I. Material pahat yang akan dibuat adalah : baja.

Maka pemilihan elektrodanya dalam proses EDM, adalah :

(a). GRAFIT atau Copper, bila elearrence antara pahat “ puch”

dengan cetakan kurang dari 0,1 mm

(b). Copper bila clearence antara pahat “ puch” dengan cetakan antara :

0,1 dan 0,3 mm

(c) Elektroda pelengkap (auxiliary-elektrode) selalu dibuat dari pahat

copper dengan tabel 3 6 mm.

II. Material pahat yang akan dibuat adalh karbida

tungsten (tungsten-carbise tool)

Dalam hal ini maka material elektroda maupun elektroda pelengkap

adalah Copper-tungsten (Cu W).

PERENCANAAN PAHAT

Data dari pada pahat mesin press yang akan dibuat dengan mesin EDM

adalah sebagai berikut :

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx


Material : baja yang dikeraskan

Taper : 0,01 mm (maksimum)

Surface finish : CH 26

Sebelum pengerjaan : Lubang 12 mm

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx



Material : baja yang dikeraskan

Taper : 0,01 mm (maksimum)

Surface finish : CH 27

Sebelum pengerjaan : berupa balok segi empat ukuran

32 x 18 mm

Clearence : 0,05 mm

TINGKAT PELAKSANAAN PERENCANAAN PAHAT

1. Penentuan jumlah tingkat pengerjaan :

Surface – finish DIE : CH 26 Dari teori disebutkan untuk CH > 22

cukup dengan 2 tingkat pengerjaan : Roughing

Finishing

Surface – finish PUNCH : CH 27

PAHAT SURFACE FINISH

Roughing Finishing

DIE

PUNCH

CH 41 CH 34

CH 42 CH 35

CH 26

CH 27

2. Penentuan ELEKTRODA dan Polaritas

Clearnce diantara DIE dengan PUNCH : 0,05 mm dan keduanya

dibuat dari : Baja

Menurut teori maka elektroda untuk pembuatan DIE : GRAFIT

Elektroda pelengkap untuk pembuatan PUNCH : Copper (berupa

pelat).

Penentuan polaritas elektroda :

Dalamnya DIE : 20 mm dan tidak begitu krtitis, sehingga polaritas

elektroda grafit bisa negatif yang akan memberikan RMR yang tinggi.

Elektroda pelengkap dari copper dan menurut teori, polaritasnya selalu

positip.

Flushing untuk pembuatan DIE : Suction – Fluching sedang untuk

PUNCH : injection flushing.

3. Analisa

Pembuatan DIE :

(a). Proses Roughing

Sfe = Sft –Spm Luas permukaan frontal total :

Luas permukaan pre-machining :

Sfe = 448 113,1 = 334,9 mm2 = 3,349 cm2

Dari tabel (1) lihat contoh soal 2, untuk elektroda grafit (-), maka

tingkat intensitas (intensity-Level) dipilih 2.

Pilih tabel AGMO yang memenuhi kondisi diatas (grafit-baja,

polaritas, intensity-level).

Diperoleh data sebagai berikut :

C E F G M O R

(..xh) (mm) (mm) (CH) (mm3/min) (%) (mm3/min A)

5 1 0,137 0,24 35 430 16 18

6 1 0,178 0,32 37 550 15 20

7 0,9 0,23 0,41 40 600 15 20

8 0,9 0,30 0,53 43 550 15 20

Dalam proses roughing pemilihan RMR didasrkan pada kolom

R, karena luas permukaan frontal belummampu menampung

besar arus listrik yang mengalir melalui permukaan tersebut.

Pemeriksaan besarnya arus listrik untuk proses roughing :

Lihat tabel : 4.9

Sfe = 3,3 cm2 . Besarnya arus listrik = 3,3 x 8 = 26,4 A

Sedangkan pada tingkat intensitas (intensity-level) :

2, generator EDM menyediakan arus listrik : 50 A (jadi

perhitungan RMR memang benar berdasarkan kolom R).

kecepatan potong : Me = R x (Besar arus listrik) =

20 x 26,4 = 528 mm3 / min

(b). Proses Finishing :

Safety –cut : Se = Fe - Ee = 0,32 – 0,178 = 0,14

Perhatian :

Didalam proses ini hanya dipergunakan 2 tingkat pengerjaan

maka safety cut proses roughing selalu ditambah : 0,2 mm

Jadi safety-cut yang sebenarnya :

(Se)o = 0,14 + 0,2 = 0,34 mm

Perimeter die :

Vff = Sff . hm = 21,04 x 20 = 420, 83 mm3

Perhatikan : Tabel 4.8 dengan mempertimbangkan factor-faktor :

finishing.

Elektroda grafit dan Sff, maaka diambil : tingkat

intensitas = ¼.

Pilih tabel AGMO yang memenuhi kondisi-kondisi diatas

C E F G M O R


2 1,2 0,046 0,09 26 24 29 8,5

3 1,1 0,052 0,09 27 28 27 9,5

Kecepatan pengerjaan : Mr = 24 mm3 / min. (diambil dari kolom

M)

Jadi Tt = Te + Tf = 12,69 + 20 = 32,69 min

(c ). Perencanaan ukuran elektroda untuk pembuatan DIE

Note : Baik untuk proses Roughing maupun finishing

dipergunakan elektroda Grafut, maka dibuat sebuah

pahat bertingkat yang berfungsi untuk roughing dan

tingkat lain untuk finishing (lihat contoh soal no 1)

seperti yang diperlihatkan dalam gambar ini.

Pahat ini sekalian dipergunakan untuk membuat elektroda

lengkap.

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx



Elektroda untuk roughing

Total under –sizing = safety cut + under cut (Se)o = 0,34 mm

Safety under –cut dipilih = 0,3 mm

(range dari pada under-cut adalah 0,1 0,3 mm)

Total under –sizing = 0,34 + 0,3 = 0,64 mm

(a)e = 30 – 0,64 = 29,36 mm

(b)e = 16 – 0,64 = 15,46 mm

Note :Total under-sizing dilakukan terhadap sisi a dan sisi b (sisi

yang terbesar).Karena elektroda ini dipergunakan juga

untuk mengerjakan punch-tool, maka perhitungan

panjang elektroda untuk DIE baru bisa dihitung setelah

tebal pahat elektroda pelengkap diketahui.

Elektroda untuk finishing : Total under-sizing = safety-cut saja

dalam proses finishing.

Sf = Ff – Ef = 0,09 – 0,046 = 0,04 mm (lihat tabel AGMO untuk

finishing)

Jadi : (a)f = 30 0,04 = 29,96 mm

(b)f = 16 0,04 = 15,96 mm

4. ANALISA PEMBUATAN PUNCH DENGAN ELEKTRODA

PELENGKAP

Bahan baku : balok baja perkakas yang telah dikeraskan ( heat-

treatment) dengan ukuran 32 x 18 (mm).

Clearance = 0,05 mm. Tinggi (hm) : 40 mm

Material elektroda pelengkap Copper untuk pengerjaan kasar

(roughing) maupun finishing. Masing-masing pengerjaan

membutuhkan elektroda tersendiri.

Perhatian : Berlainan dengan contoh soal (1), (2) maupun

pembuatan DIE dimana elektrodanya adalah

“male-electrode” (elektroda-laki-laki), maka pada

pembuatan punch ini dipergunakan jenis “female-

electrode” (elektroda perempuan) dengan

keistimewaan sebaagai berikut :

- pada ukuran elektroda dikerjakan : Over-

sizing (perbesaran ukuran) dan bukan under

sizing

- Keausan linear dari pada female elektroda

kecil sekali, sebesar 1/3 kali keausan pada

male electrode.




(a). Proses roughing :

ao = 32 – 0,05 = 29,95 mm

bo = 16 – 0,05 = 15,95 mm

Sfe = SFT – Spm

Sft = 32 x 18 = 576 mm2

Spm = 29,95 x 15,95 = 464,94 mm2

Sfe = 576 = 464,94 = 111,1 mm2

Lihat tabel 4.9 elektroda Cu (+), maka tingkat intensitas dipilih : 1

Dipilh tabel AGMO yang memenuhi kondisi-kondisi di atas,

didapat data-data sebagi berikut :

A C E F G M O R


6 0,8 0,178 0,23 35 150 24 6,7

7 0,7 0,21 0,27 36 150 14 7,0

8 0,6 0,255 0,33 38 150 6 7,0

Pemeriksaan besar arus lisrik yang mengalir dalam proses

roughing : Lihat tabel 7,8 : Untuk Cu (+) dan baja, maka diambil

rapat arus listrik diambil 20 A/cm2

Besar arus listrik = 20 x 1 20 A

Untuk tingkat intensitas : 1 besar arus listrik yang tersedia dalam

mesin EDM : 25 A

Jadi RMR dipilih berdasarkan : kolom R pada tabel AGMO yang

bersangkutan

Kecepatan pengerjaan : Me = 20 X 7,0 = 140 mm3 / min.

(harganya harus lebih kecil dari pada kolom M)

(b). Proses finishing :

, injection-flushing :

Se = Fe’ - E’

e = 0,27 – 0,21 = 0,06 mm

(Se)o = 0,06 + 0,2 mm ( ingat proses pengerjaan dua tingkat)

p=87,1 mm

Vff = Sff x hm = 13,94 x 40 = 557,44 mm3

Perhatikan tabel 4.9 elektroda Cu (+), Sff, maka dipilih tingkat

intensitas ¼

Cari tabel AGMO yang memenuhi kondisi-kondisi diatas,

didapat data-data sebagai berikut : (perhatikan CH finishing).

A C E F G M O R


4 0,8 0,075 0,093 26 11 28 3,6

5 0,5 0,085 0,11 28 20 15 4,1

6 0,4 0,1 0,13 29 22 6 4,0

Kecepatan potong : Mf = 14 mm3 / min ( diambil dari kolom M)

Jadi

Total waktu pengerjaan PUNCH : Tt = Te + Tf

31,37 + 39,82 = 71,55

min

5. Analisa ukuran elektroda-pelengkap untuk membuat PUNCH

Note : Clearence antara die-punch = 0,05 mm

Total over sizing = safety –cut + over-cut

Range over-cut = under-cut yakni : 0,1 0,3

(a). Elektroda pelengkap untuk roughing :

Safety-cut = (Se)o = 0,26 mm

Over-cut diambil : 0,3 mm

Total over sizing = 0,26 + 0,3 = o,56 mm

Ukuran punch-tool : ao = 30 – 0,05 = 29,95 mm

bo = 16 – 0,05 = 15,95 mm

ukutan elektroda pelengkap untuk roughing :

a = 29,95 + 0,56 = 30,51 mm

b = 15,95 + 0,56 = 16,51 mm

Perhatikan tabel 3 dan tabel AGMO untuk menghitung.

Panjang elektroda, Le.

(b). Elektroda pelengkap untuk finishing :

Safety –cut : F’ – E’ = 0,093 – 0,075 = 0,018 mm

0,02 mm

Total over sizing = 0,02 mm (ingat finishing tidak ditambah

over-cut)

Ukuran Elektroda pelengkap untuk finishing :

a = 29,95 + 0,02 = 29,97 mm

b = 15,95 + 0,02 = 15,97 mm

Perhatikan tabel 3 dan tabel AGMO yang bersangkutan untuk

menghitung panjang elektroda :

Note : dalam perencanaan ini Le dan Lf sedikit lebih panjang

dari range yang biasanya dipakai

(3 6 mm)

6. Proses pengerjaan elektroda pelengkap

Dari analisa (3) diatas, direncanakan elektroda Grafit tersebut

disamping dipergunakan untik membuat DIE juga dipakai untuk

mengerjakan elektroda pelengkap.

Dari analisa (4), diketahui bahwa elektroda pelengkap terdiri dari 2

buah yakni elektroda pelngkap untuk proses roughing dan

elektroda pelengkap untuk proses finishing.

Data-data :

Elektroda pelengkap proses roughing :

Material : Copper

Surface-finish : CH 26

Jadi ada 2 tingkat pengerjaan

Yakni : proses roughing an proses finishing

Elektroda pelengkap untuk proses finishing :

Material : Copper

Surface –finish : CH 26

Dua tingkat pengerjaan : roughing dan finishing

Pada proses pembuatan elektroda-elektroda pelengkap ini

dipergunakan : injection-flushing

I. Elektroda pelebgkap untuk proses roughing

Pengerjaan Surface – finish

Roughing CH 41 CH 34

Finishing CH 26

Dari data pada 5 – a diperoleh :

a = 30,51 mm

b = 16,51 mm

hm = 7 mm

(a). Pengerjaan roughing :

Sfe = Sft – Spm – Spm = 0,

= 471,71 mm2

Dari tabel 4.8, elektroda GR (-), data Sft dipilih tingkat intensitas :2

Pilih tabel AGMO untuk GR (-)/ copper yang memenuhi kondisi

diatas.

Didapat data sebagi berikut :

A E’ G M O

(mm) (CH) (mm3/min) (%)

5 0,135 35 60 38

6 0,15 37 70 38

8 0,19 40 100 38

9 42 110 38

Sfe = 471,72 mm2

Ve = Sfe . hm = 471,72 x 7 = 3302,04 mm3

Karena kolom R ada maka kecepatan potong diambil dari kolom

M.

(b). Pengerjaan finishing :

Dari tabel AGMO diatas data Fe’ tidak

ada.

Didalam kasus ini dianggap : Fe’ = Ee

’

(Se)o = 0,2 mm ( 2 tingkat pengerjaa)

. Menurur tabel 4.8 ka tingkat

intensitas : . Tetapi tabel AGMO yang tersedia untuk tingkat

intensitas yang rendah adalah :

Dari tabel AGMO ini untuk : CH 26 didapat data :

Mf = 22 mm3 / min. Keausan pahat relatif = 75 %

Vf = Sfsf x x hm = 8,9 x 7 = 62,3 mm3

Tabel AGMO untuk elektroda grafit yang berpolaritas negatif

dengan material benda kerja cooper.

A C E E’ G M O Keterangan

…xhm mm mm CH mm3/min %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,052

0,058

0,06

0,065

0,075

0,085

0,095

0,11

0,062

0,066

0,07

0,074

0,085

0,093

0,112

0,115

24

25

26

27

28

30

31

32

34

16

20

22

25

26

25

22

17

90

80

75

70

80

80

100

130

Elektroda : GR(-)

Benda kerja :

Cooper

Tingkat intensitas :



1

2

3

4

5

6

7

8

9

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,065

0,070

0,075

0,085

0,09

0,12

0,18

0,13

0,08

0,085

0,09

0,095

0,105

0,12

0,13

0,15

27

27,5

28

30

31

33

35

36

38

20

26

30

38

48

52

52

50

40

60

55

54

54

52

60

63

80

100

Elektroda : GR(-)

Benda kerja :

Cooper

Tingkat intensitas : 1



1

2

3

4

5

6

7

8

9

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,08

0,85

0,09

0,095

0,11

0,15

0,14

0,16

0,1

0,11

0,115

0,12

0,135

0,15

0,17

0,19

30

31

32

33

35

37

38

40

42

30

35

40

48

60

70

95

100

100

50

45

40

39

38

38

38

38

38

Elektroda : GR(-)

Benda kerja :

Cooper

Tingkat intensitas : 2

Jadi : Tt = 33 + 2,8 = 35,8 min

II. Elektroda pelengkap untuk proses finishing.

Pengerjaan

Roughing

Finishing

Surface-finish

CH CH 34

CH 26

Dari data 5-b,

diperoleh data :

a = 29,97 mm

b = 15,97 mm

hm = 8 mm

Inject-flushing

Pengerjaan roughing :

Sfe = Sft - Spm . Spm = 0

Sft = 29,97 x 15,97 =

Jadi Sfe = Sft = 446,62 mm2 = 4,5 cm2

Dari data-data (I) diatas, terlihat bahwa :

Sfe (I) Sfe (II)

Hm (I) hm (II)

Karena kondisi-kondisi pengerjaan lainnya juga sama maka

dapat disimpulkan bahwa Tt (I) = Tt (II)=35,8 min

III. Pemeriksaan ukuran elektroda Grafit terhadap ukuran

elektroda –elektroda pelengkap untuk roughing dan

finishing :

Lihat data 3 c diatas:Grafit:Roughing (a)e = 29,36 mm

(b)e = 15,36 mm

Finishing (a)e = 29,96 mm

(b)e = 15,96 mm

Dinyatakan diatas bahwa elektroda Grafit diatas,

dipergunakan juga berturut-turut untuk membuat elektroda

pelengkap untuk roughing dan elektroda pelengkap untuk

finishing.

Perhatian : Disatu pihak elektroda Grafit mengalami under

sizing dan dilain pihak elektroda pelengkap

mengalami over-sizing.

Elektroda pengkap untuk roughing : a = 30,51 mm

b = 16,51 mm

Dalam hal ini, terlihat bahwa ukuran elektroda Grafit jauh

lebih kecil daripada ukuran elektroda pelengkap.

Proses pengerjaan elektroda pelengkap untuk roughing bisa

diuraikan sebagai berikut :

- Pertama lubang dibuat oleh bagian roughing dari pada

elektroda Grafit

- Kemudian lubang terebut diperbesar oleh bagian

finishing dan untuk mencapai ukuran seperti yang

sebenarnya maka meja kerja mesin EDM perlu

digerakkan relatif terhadap pahat sebesar :

(a – af) – E’ dan (b – bb) – E’ dimana E’ safety cut diambil

dari kolom (E/E’)

pada tabel AGMO

(GR (-)/ Copper.

Jadi meja EDM digerakkan dalam arah “a” =

(30,51 – 29,96)-0,07 = 0,48 mm

Meja kerja EDM digerakkan dalam arah “b” = 0,48 mm

Elektroda pelengkap untuk Finishing :

Ukuran a = 29,97 mm

B = 15,96 mm

Ukuran elektroda Grafit untuk proses finishing hampir

sama dengan ukuran elektroda pelengkap finishing,

sehingga meja kerja perlu digerakkan lagi relatif terhadap

pahat.

7. Perhitungan panjang elektroda Grafit untuk proses pengerjaan DIE

dan Elektroda pelengkap.

Perhatikan tabel (3), tabel AGMO yang bersangkutan :

(a). Panjang bagian roughing :

- Pembuatan DIE :

Led = hm .C.Co + hm = 20 x 1 x0,75 + 20 = 35 mm

- Pembuatan elektroda pelengkap untuk roughng :

Ler = hm . C. Co

(Note : dalam hal ini Le2 tidak perlu ditambah hm lagi, karena

Le1 telah ditambah hmO)

Dimana : hm = 7 mm

C = volumetric keausan pahat (%) x 4 =

0,38 x 4 1,5

Co = 0,75

Jadi : Ler = 7 x 1,5 x 0,75 = 7,88 mm

- Pembuatan elektroda pelengkap untuk finishing :

Ler = hm . C. Co dimana : hm = 8 mm

C = 1,5 , Co = 0,75

Jadi : Ler = 8 x 1,5 x 0,75 = 9 mm

(Le) roughing = 35 + 7,88 + 9 = 51,88 mm

(b). Panjang bagian finishing

- Untuk pembuatan DIE

Lfd = hm . C. Co

Dimana : hm = 20 mm

C = 1,2

Co = 0,75

Lfd = 20 x 1,2 x 0,75 = 18 mm

- Untuk pembuatan elektroda pelengkap untuk proses

roughing

Lfr = hm . C. Co hm = 20 mm Keausan pahat = 75%

C = 4 x 0,75 = 3

Co = 0,75

Lfr = 7 x 3 x 0,75 = 15,75 mm

- Untuk pembuatan elektroda pelengkap untuk proses

finishing :

Lff = hm . C. Co hm = 20 mm

C = 3

Co = 0,75

Lfd = 8 x 3 x 0,75 = 18 mm

Jadi :

(Lf) finishing = Lfd + Lfr + Lff

= 18 + 15,75 +

= 51,75 mm

Proses Non Konvensional

Documents

Transcript of Proses Non Konvensional