Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

34
2. PROSES PEMESINAN Salah satu klasifikasi secara luas dari proses teknologi baru berdasarkan jenis energi yang digunakan untuk pengolahan bahan melibatkan pembuangan material dengan cara mekanis seperti geser, erosi dan abrasi. yang mekanisme penyisihan materi oleh geser melibatkan alat pemotong sebagai sumber energi dan langsung operasi mesin dilakukan dengan kontak fisik langsung dari perkakas dengan benda kerja. countour machanical grinding (MCG) merupakan salah satu proses tersebut di mana material pembuangan dicapai dengan menggunakan roda berlian. tetapi proses telah Terbatas lingkup karena kelangkaan dan tingginya biaya berlian diperlukan untuk tujuan tersebut. Erosi dan abrasi bahan kerja menuntut penciptaan tekanan pneumatik atau hidrolik oleh partikel abrasif kecepatan tinggi atau cairan yang mengalir. Selain itu, erosi atau abrasi juga dapat dilakukan dengan cepat dan berulang tubrukan alat pada permukaan bekerja di tengah- tengah lumpur abrasif mengalir. Berbagai proses menggunakan mekanisme ini pembuangan material berikut: (i) mesin jet abrasif (AJM ) (ii) Ultrasonik mesin (USM) (iii) Berputar mesin jet (WJT) Jet abrasif dan proses permesinan ultrasonik telah menciptakan banyak yang menarik di bidang industri karena kesesuaian mereka aplikasi untuk mesin bahan keras dan getas bentuk rumit. Berbagai aspek dari kedua proses mesin telah dianalisis dalam bab ini secara rinci. 2.1 ABRASIVE JET MACHINING ( AJM )

description

2. PROSES PEMESINAN Salah satu klasifikasi secara luas dari proses teknologi baru berdasarkan jenis energi yang digunakan untuk pengolahan bahan melibatkan pembuangan material dengan cara mekanis seperti geser, erosi dan abrasi. yang mekanisme penyisihan materi oleh geser melibatkan alat pemotong sebagai sumber energi dan langsung operasi mesin dilakukan dengan kontak fisik langsung dari perkakas dengan benda kerja. countour machanical grinding (MCG) merupakan salah satu proses tersebut di mana

Transcript of Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Page 1: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

2. PROSES PEMESINAN

Salah satu klasifikasi secara luas dari proses teknologi baru berdasarkan jenis energi yang digunakan untuk pengolahan bahan melibatkan pembuangan material dengan cara mekanis seperti geser, erosi dan abrasi. yang mekanisme penyisihan materi oleh geser melibatkan alat pemotong sebagai sumber energi dan langsung operasi mesin dilakukan dengan kontak fisik langsung dari perkakas dengan benda kerja. countour machanical grinding (MCG) merupakan salah satu proses tersebut di mana material pembuangan dicapai dengan menggunakan roda berlian. tetapi proses telah Terbatas lingkup karena kelangkaan dan tingginya biaya berlian diperlukan untuk tujuan tersebut.

Erosi dan abrasi bahan kerja menuntut penciptaan tekanan pneumatik atau hidrolik oleh partikel abrasif kecepatan tinggi atau cairan yang mengalir. Selain itu, erosi atau abrasi juga dapat dilakukan dengan cepat dan berulang tubrukan alat pada permukaan bekerja di tengah-tengah lumpur abrasif mengalir. Berbagai proses menggunakan mekanisme ini pembuangan material berikut:

(i) mesin jet abrasif (AJM )

(ii) Ultrasonik mesin (USM)

(iii) Berputar mesin jet (WJT)

Jet abrasif dan proses permesinan ultrasonik telah menciptakan banyak yang menarik di bidang industri karena kesesuaian mereka aplikasi untuk mesin bahan keras dan getas bentuk rumit.

Berbagai aspek dari kedua proses mesin telah dianalisis dalam bab ini secara rinci.

2.1 ABRASIVE JET MACHINING ( AJM )

2.1.1 Prinsip-prinsip dasar

Prinsip dasar dari mesin Jat abrasif (AJM) transovarial dalam ditunjukkan dalam gambar .2.1. aliran terfokus dibuat untuk melanggar pada permukaan bekerja walaupun nozzle dan bahan kerja dipindahkan oleh erosi dengan kecepatan tinggi partikel abrasif.

Namun, yang AJM proses pada dasarnya berbeda dengan pasir biasa operasi peledakan hal berikut:

Page 2: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Ganbar 2.1 skema dasar AJM

(i) partikel abrasif adalah ukuran lebih halus (dari urutan mikron) dalam AJM dibandingkan pada pasir, proses peledakan. (ii) proses Parameter AJM dapat lebih baik dikontrol dan diatur dalam perbandingan dengan pasir opertion peledakan.

Dalam praktek yang sebenarnya, diameter dalam nozzle biasanya berkisar dari 0.075 sampai 0,4 mm sedangkan kecepatan keluar dari abrasive dari mulut adalah dipelihara antara 200 dan 400 m / detik. jarak dari ujung nosel dari permukaan bekerja pada saat mesin dikenal sebagai 'berdiri dari jarak jauh' (atau nozzle jarak ujung) yang biasanya bervariasi 0,7-1,0 mm. ukuran partikel abrasif biasanya diambil sebagai 1-50 mikron.

2.2.2 Aplikasi kemungkinan

Proses abrasive jet machining dapat sesuai digunakan untuk mesin super paduan reflactory dapat dan jenis bahan. Proses ini juga dapat diperluas untuk mesin bagian tipis dari bahan keras dan untuk membuat lubang yang rumit.

Mengenai karakteristik operasi, proses ini dapat diterapkan sesuai dalam pemotongan, grooving, membersihkan, finishing dan pekerjaan deburring bahan keras dan rapuh seperti germanium, kaca, keramik dan mika. 2.1.3 Proses parameter

Untuk pemanfaatan keberhasilan proses AJM, perlu untuk menganalisis kriteria proses berikut:

(i) Metals Removal Rate (MRR)

(ii) Geometri dan menyelesaikan benda kerja (iii) Wear Nozel Rete (sebagai nosel adalah dengan item mahal di set up)

Page 3: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

namun, kriteria proses sangat dipengaruhi oleh berbagai parameter proses disebut di bawah ini:

(A) Abrasive: komposisi, bentuk, ukuran dan laju aliran abrasive.(B) gas pembawa: tekanan, viskositas, berat moleculear dan laju aliran gas pembawa seperti udara atau gas lain yang cocok. (C) Nosel: Fitur geometris, bahan konstruksi, orientasi dengan cakrawala dan berdiri dari jarak nozzle.

Karakteristik dari parameter proses tersebut di atas dibahas secara rinci dalam paragraf berikut.

Partikel abrasif

Partikel-partikel kasar harus memiliki bentuk yang tidak teratur dan terdiri dari tajam (tidak dibulatkan) tepi. Komposisi abrasif tergantung pada jenis proses pemesinan yang akan dilakukan.

ukuran butir tersebut dan bidang penerapan beberapa abrasive komersial ditunjukkan pada Tabel 2.1

Ukuran standar yang tersedia dari partikel abrasif biasanya 10,27,40 komersial dan 50 mikron.

Tingkat pembuangan material terutama diatur oleh laju alir dan ukuran partikel abrasif. Hal ini terbukti dari grafik yang ditunjukkan pada gambar. 2,2 untuk kaca mesin kekerasan dari 450-510.

Page 4: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Gambar 2.2

Dalam hal ini, diameter lubang nosel dan jarak ujung adalah 0,4 mm dan 0,8 masing dan udara telah digunakan sebagai pengangkut gas pada tekanan 5 kgf/cm2.

Hal ini jelas dari gambar. 2,2 yang pada tekanan tertentu akan meningkatkan laju pembuangan material dengan meningkatnya laju alir abrasif dan dipengaruhi oleh ukuran partikel abrasif. Tapi setelah mencapai nilai optimal, penurunan tingkat pembuangan material dengan kenaikan laju alir lebih abrasif. Hal ini karena kenyataan bahwa laju aliran massa gas berkurang dengan kenaikan tingkat aliran abrasive dan karena itu meningkatkan rasio pencampuran menyebabkan penurunan tingkat materi penghapusan karena penurun energi tersedia untuk erosi.

Partikel-partikel abrasif pernah digunakan untuk tujuan mesin biasanya tidak umpan balik ke sistem karena tindakan memotong dan mengurangi pencemaran dengan bahan kerja terkelupas yang pada akhirnya dapat menyebabkan tersedak dari mulut. Selain itu, sementara mesin dengan natrium abrasif bi-karbonat, karena tindakan pencegahan harus diambil untuk menghindari eksposur uap air karena suhu hygroscopic.the kerja harus disimpan di bawah 500C, di atas yang akan kehilangan air dan kecepatan akan keluar berkurang.

Gas pembawa

Gas pembawa atau propelan yang digunakan dalam proses AJM biasanya udara. Karbon dioksida (CO2) dan nitrogen (N2) tapi oksigen. Komersial tabung gas dapat digunakan secara memuaskan.

Page 5: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Tekanan nosel yang umumnya mempengaruhi proses pemotongan (sebagaimana dibahas kemudian), umumnya dipertahankan antara 2- 8,5 kgf/cm2, hasil nozzle tekanan yang lebih tinggi di tingkat material pembuangan yang lebih besar, tetapi menurunkan kehidupan nosel. Tekanan nosel yang paling cocok telah ditemukan untuk menjadi 5 kgf/cm2.

Kecepatan fluida

Kecepatan dari gas pembawa menyampaikan perubahan partikel abrasif cukup dengan perubahan densitas partikel abrasif seperti ditunjukkan dalam gambar. 2.3.

Kecepatan gas keluar dapat ditingkatkan untuk kecepatan kritis bila tekanan gas internal hampir dua kali tekanan keluar dari mulut untuk densitas partikel abrasif dari nol. Jika kerapatan partikel abrasive meningkat secara bertahap, kecepatan keluar akan terus menurun untuk kondisi tekanan yang sama. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa enrgy kinitic fluida digunakan untuk mengangkut partikel abrasif. Namun, Analis tepat masih harus dilakukan dalam hal ini.

Gambar 2.3

Dari analisis di atas, jelas bahwa laju alir massa incresed dari abrasive akan mengakibatkan penurunan kecepatan cairan dan dengan demikian akan menyebabkan penurunan dalam energi tersimpan untuk erosi dan akhirnya tingkat pembuangan material. Namun, hal itu akan mudah untuk menjelaskan kenyataan dengan bantuan istilah didefinisikan dengan baik tahu ‘mixing rasio’, mixing rasio sebagai '' didefinisikan berikut:   mixing rasio ( MR ) =(mass flow rate of abrasive)/(mass flow rate of fluid or gas)

Page 6: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Pengaruh mixing rasio pada bahan pembuangan ditunjukkan pada gambar. 2.4.

Gmbar 2.4

Tingkat pembuangan material dapat ditingkatkan dengan meningkatkan laju aliran abrasive menyediakan rasio pencampuran dapat disimpan konstan seperti yang ditunjukkan pada gambar. 2.5.

Gambar 2.5

rasio pencampuran dapat disimpan tidak berubah hanya dengan kenaikan simultan dari kedua gas dan abrasif aliran massa. Tingkat aliran ampelas dapat meningkat increrasing laju aliran massa cairan pembawa atau gas. ini hanya mungkin dengan meningkatkan tekanan gas internal seperti yang ditunjukkan pada gambar. 2.6. sebagai Sebenarnya, tingkat pembuangan material akan peningkatan tekanan gas seperti yang ditunjukkan pada gambar. 2.7.

Page 7: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Gambar 2.6

Gambar 2.7

Oleh karena itu, dapat dinyatakan secara meyakinkan bahwa tingkat bahan optimum pembuangan (MRR) dapat diperkirakan dari zona laju aliran massa abrasif yang

Page 8: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

dengan cara lain yang diatur oleh keterbatasan tersebut di atas. Jadi daerah efisiensi tinggi untuk MRR dapat diperoleh dalam hal AMJ proses seperti ditunjukkan pada gambar. 2.8.

\

Gambar 2.8

Namun, percobaan masih harus dilakukan dalam bidang ini oleh trial and error untuk mengurus berbagai kompleksitas keterbatasan teoritis.

Desain nozzle

Nozel yang digunakan dalam proses AJM harus dirancang tepat dengan bahan yang sangat tahan terhadap partikel abrasif. Secara umum, nosel terbuat dari tungsten karbida (WC) atau safir memiliki lubang biasa atau slot sebagai berikut tergantung pada utilitas.

Perbedaan antara nozel tepi kanan dan lurus siku telah dibuat jelas dalam gambar. 2.9.

Page 9: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Gambar 2.9

Dimensi dari berbagai jenis slot dan kehidupan nosel tercantum dalam Tabel 2.2 untuk bahan berbagai nozzle.

Tabel 2.2NOZZLE MATERIAL

ROUND SHAPE NOZZLE DIAMETER.(MM)

RECTANGULER SHAPE SLOT. DIMENSION,(MM)

LIFE OF NOZZLE, HOURS

Tungsten Carbide (WC)

0,2-1,0 0.075X0.5-0,15X2,5 12-30

Sapphire 0,2-0,8 300

Untuk mesin presisi, nozzle diberikan dengan lancip di ujungnya diperpanjang untuk meminimalkan erosi sekunder dengan partikel abrasif yang pulih dari permukaan kerja.

Berdiri dari jarak jauh

Berdiri dari jarak jauh memainkan peran yang sangat penting dalam menilai materi pembuangan di AJM seperti yang jelas terlihat dari kurva eksperimental ditunjukkan dalam gambar. 2.10.

Page 10: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Gambar 2.10Hal ini terbukti dari angka. 2,10 bahwa peningkatan tingkat bahan pembuangan

dengan peningkatan jarak ujung hingga batas tertentu setelah itu tetap tidak berubah untuk jarak tip tertentu dan kemudian turun secara bertahap.

Berdiri dari jarak jauh juga memiliki pengaruh langsung terhadap lebar dipotong karena pembakaran keluar dari abrasive jet setelah jarak pendek. Ini dibuat jelas dalam gambar. 2.11.

GAMBAR 2.11

Page 11: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Skema Mesin Dan Karakteristik Operasional

Skema mesin AJM ditunjukkan pada gambar 2.12. udara yang disaring atau gas (propeliant) diaduk dalam kamar dengan campuran unsur partikel abrasive. ayakan dibuat bergetar pada 50-60 hz dan perbandingan pencampuran dikontrol oleh vibrasi amplitudo ayakan tersebut. Kemudian gas berada pada nozzle ynag dihubungkan dengan pipa karet.

Kecepatan mengeluarkan abrasive melalui alat pemercik (nozzle) biasanya 330 m/sec.

konsumsi propelan adalah 0,008 /min pada tekanan nozzel sebesar 5 kgf/ dan laju

alir abrasif bervariasi yaitu 2 sampai 4 gm/min untuk mesin yang kecil dan 10 sampai 20 gm/min untuk pemotongan.

Gambar 2.12 skema mesin AJM

Untuk memiliki kontrol yang efefective atas laju aliran massa abrasif tersebut, perlu menerapkan metode sebagai berikut:

1. Mengatur tekanan gas.2. Mengontrol laju aliran gas.3. Getaran amplitudo yang bevariasi dengan mengontrol rheostat dan tidak ada

pembacaan voltmeter.

2.15 KesimpulanAbrasive Jet Machining (AJM) adalah cenderung memiliki endhanced aplikasi

industri karena keuntungannya adalah sebagai berikut

1. Memiliki kemampuan untuk memotong/membentuk lubang yang rumit pada material yang keras.

2. Mesin dapat disesuaikan dengan bahan yang mudah pecah, rapuh dan bahan peka panas.

3.   Kontak mekanik antara alat dan benda kerja dapat dihindari.

4.  Sayatan tipis untuk bahan keras dan bahan rapuh seperti germanium, mika, silikon, gelas dan keramik.

Page 12: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

5. Proses tersebut dapat dilakukan untuk pengeboran, pemotongan, deburring, pemolesan dan pembersihan.

6. Kehalusan permukaan yang tinggi dapat dicapai. Selesai permukaan terutama tergantung pada ukuran butir abrasive, sebagaimana akan lebih jelas dilihat dari tabel 2.3

TABLE 2.3PARTICLE

SIZE, MICRONSURFACE ROUGNESS,

MICRON10 0.152-0.203

25 or 27 0.355-0.67550 0.965-1.27

7. Kedalaman kerusakan permukaan rendah (sekitar 2.5 mikron).8. Biayamodalkecil/murah

Penerapan proses ini dibatasi oleh sebagai berikut:1. keterbatasan kemampuan untuk bahan yang rendah; misalnya, MRR untuk kaca

adalah 40 gm/min atau 0,0164 /min.

2. Abrasive bisa melekat dalam pengerjaan permukaan3. Efek keruncingan dapat ditemukan karena pembakaran tidak dapat dihindari pada

abrasive jet.4. Sulit untuk menghindari Kesalahan Pemotongan.5. Harus ada sistem untuk mengumpulkan debu.

2-2 MESIN ULTRASONIK2-2-1 Pendahuluan

Dalam rangka memenuhi tantangan yang ditimbulkan oleh mesin-mesin sulit dan bahan yang rapuh, konduktif atau non-konduktif dari mesin ultrasonik (USM) telah dikembangkan di bidang tecnology mesin. istilah 'ultasonic' digunakan untuk menandai gelombang getaran dari frequncy di atas batas frekuensi pendengaran manusia, i, e., umumnya di atas 16 kHz. Dalam alat USM dibuat bergetar dengan frekuensi tinggi di permukaan ditengah-tengah benda kerja. Untuk menggunakan frekuensi ultrasonik selama proses pemesinan adalah menyediakan frekuensi kerja yang lebih baik dari intensites perfomance.frekuensi akan terdengar sebagai suara sangat keras dan harmonis, menyebabkan kelelahan dan bahkan kerusakan permanen pada alat pendengaran.

  Analisis mekanisme pemindahan bahan dengan proses USM menunjukkan bahwa kadang-kadang disebut sebagai Ultrasonic Grinding (USG). Namun, ada beberapa perbedaan mendasar antara Machining ultrasonik [fig.2.13 (b)] seperti disebutkan dalam tabel 2.4.

Page 13: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

TABEL 2.4

Item Penggerindaan Pengerjaan dengan Konvensional Mesin Ultrasonik

Gerakan

Gerakan roda/kemudi penggerindaan adalah menurut garis singgung benda kerja

Gerakan alat adalah normal untuk pengerjaan permukaan

Proses dasarPergeseran material berlangsung dengan besarnya pemotongan

Perpindahan material terjadi dengan:Besarnya deformasi pemotongan

 dengan kelainan bentuk gunting besar

PeronngaanTindakan kimia

Abrasive kasarroda/kemudi abrasive kasar itu sendiri

Abrasive kasar disediakan secara eksternal dalam slurry

Panas tidaklah dihasilkan dari kasus pengerjaan dengan messin ultrasonic itu, tetapi ketika menggerinda konvensional. Alasan ini karena, material dapat dikerjakan oleh USM tanpa trasformation struktur butir yang akan mempengaruhi sifat fisis material.

2-2-2 Cakupan dan Aplikasi Berbagai Kemungkinan Pada Ultrasonic Machining

Pengerjaan dengan mesin ultrasonik adalah suatu proses pemesianan yang bermanfaat dan telah menemukan suatu cakupan aplikasi seperti yang dikutip di bawah:

i. USM dapat melaksanakan operasi pengerjaan pemesinan seperti pengeboran, menggerinda, membentuk profil pada semua material dapat diperlakukan sesuai dengan abrasif.

ii. USM telah secara efisien berlaku untuk bahan seperti gelas/kaca, keramik, batu mineral ketepatan, karbit sintered, titanium dan tungsten.

iii. USM telah digunakan untuk penerjaan pencetakaniv. Pengerjaan dengan mesin setengah kondektur/ dirigen, ferrite dan bagian baja

bisa dilakukan dengan USM.

Page 14: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

v. USM memungkinkan untuk menjadi alat dokter gigi untuk mengebor;drill pada lubang gigi tanpa menimbulkan rasa sakit; (studi klinis sedang dalam proses).

Tingkat maksimum penetrasi dalam material yang rapuh dan lembut seperti keramik mulai dari 19 mm per menit tetapi untuk material keras, proses penetrasi menjadi

0.005 mm. cakupan ukuran masukan sekitar 20 watt ke mesin sampai 2 kW.

USM dapat diadopsi konjuksi dengan proses yang lain prosesyaitu teknologi baru baru seperti EDM, ECM,ECG, dan lain lain ke efesiensi yang lebih baik.

USM mengkombinasikan dengan EDM hasil meningkat tingkat tarip kepindahan metal dan lebih baik hasil permukaannya.2-2-3 PRINSIP POKOK

Dalam proses USM, ombak ultrasonic atau getaran diubah atas toleransi suatu magnetostrictive transducer ke dalam getaran mekanis dari amplitudo kecil dan frekuensi tinggi. Suatu tanduk bersifat exponen atau yang dilangkahkan terikat dengan ujung transducer.dan alat tersebut dipasang digunakan untuk memotong. Skema pemotongan ditunjukkan pada gambar 2.14.

Gambar 2.14 scema of ultrasonic machining and stroke magnification

Seperti alat bergetar dengan suatu spesifis frekwensi, suatu slurry abrasive yang pada umumnya campuran butir ampelas (abrasiv) dan air menggambarkan proporsi dibuatdisepanjang alat itu untuk mengalirkan dan sebagai alat penghubung potongan. kakas dampak sebagai akibat dari alat getaran ini dan alir slurry dan menyebabkan beribu-ribu butir ampelas [abrasi] mikroskopik untuk memindahkan material. kepindahan dari material keras dan material rapuh dalam wujud tenggelam.

Getaran ultrasonic memberikan kepada cairan medium yang surronding pada alat itu mempunyai tiga kali lipat hasilnya sebagai berikut.

i. Menyempurnakan efek pembubaran ultrasonic dengan cepat di dalam pengerjaan dengan mesin medium mengalir antara akhir alat dan permukaan benda kerja.

ii. Menyebabkan peredaran cairan yang kacau sebagai hasil peradangan mikro ultrasonik

Page 15: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

iii. Menyebabkan peronggaan yang mempengaruhi cairan medium, sebagai akibat dari getaran yang ultrasonik alat di dalam medium cairan.

Analisa teoritis dan hasil sifat percobaan menjelaskan USM adalah suatu format butir kecil oleh:

i. Terjadinya deformasiii. Keretakan pada material yang rapuh karena adanya pembebananiii. Peronggaan, daniv. Tindakan kimia

Bagaimanapun, dampak respect alat tersebut dengan slurry medium menyebabkan pengausan, dan dapat dikurangi oleh kombinasi material yang sesuai. 2.2.4 Parameter Proses Parameter-parameter proses USM yaitu:

i. Tingkat tarip kepindahan metal ii. Alat memakai tingkat taripiii. Hasil akhir permukaan benda kerjaiv. Keakuratan Dimensi

Bagaimanapun, ini ditetapkan oleh berbagai parameter proses yaitu:Slurry

a. Abrasive: kekerasan, ukuran, bentuk dan kwantitas abrasive

b. Cairan: sifat kimia, kekentalan dan laju aliran.

Tool a. Material/bahanb. Membentuk

c. Lebar getaran ( )

d. Frekuensi getaran (f)

e. Tegangan ( )

Workpiecea. Material/bahan b. Impact kekerasanc. Kekuatan tekanan permukaan

Untuk memenuhi sasaran USM, i, e, untuk memaksimalkan MRR dan untuk memperoleh hasil permukaan lebih baik, ketelitian dimensional dan lebih sedikit pengausan, maka lakukan parameter-parameter diatas.

2-25 Pemilihan abrasive Tujuan utama menggunakan slurry adalah:

Page 16: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

i. untuk membawa abrasive kepada pengerjaan dengan mesin zone.

ii. untuk menyingkirkan partikel unsur/butir pengausan.

iii. untuk mendinginkan alat dan benda kerja.

Elemen pemotong USM adalah suatu slurry yang mana adalah campuran air dan partikel abrasive. Partikel abrasive biasanya digunakan adalah:

a. Boron carbide(B, C)b. Silicon Carbide (SiC)

c. Aluminium ( )

Ukuran partikel abrasive dipilih berdasarkan permukaan akhir yang diperlukan. ukuran partikel kasar dipotong di tingkat yang lebih cepat daripada grit yang lebih halus. maka, untuk mencapai tindakan pemotongan yang diinginkan, perlu untuk memilih abrasive untuk USM dasarnya sama seperti yang mengatur pilihan gerinda untuk operasi gerinda konvensional.

Faktor- faktor yang harus dipertimbangkan untuk pemilihan abrasive adalah:

i. Jenis material ii. Kekerasan materialiii. Jumlah kepindahan material

Boron carbide adalah kebanyakan menggunakan abrasive USM untuk pertimbangan yang berikut:

i. Hampir dua kali lebih keras dibanding silicon carbide dan mempunyai resitance lebih besar untuk mematahkan.

ii. Dapat memotong lebih cepat dibanding lain jenis abrasive.

iii. Mempunyai kemampuan menahan getaran yang sangat tinggi.

iv. Menutup toleransi dan hasil ahir permukaan sesuai yang ingin dicapai dengan penggunaan nya

Cairan menggunakan slurry dapat menggunakan: air, benzen, glycerol, minyak, dan lain lain. hal ini air ini ditemukan untuk memberikan hasil terbaik karena viskositasnya lebih rendah. Jelas dari studi eksperimental pentland bahwa tingkat penyisihan logam berkurang dengan peningkatan viskositas

Page 17: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Bahan kimia aditip dapat digunakan dengan air untuk membantu tindakan pemotongan oleh tindakan kimia pada benda kerja, tetapi ini bisa menimbulkan korosi tool.n aditif air biasa karena itu preferrable. neppiras percobaan telah menunjukkan pengaruh persentase abrasif pada kadar logam removal, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.16

2.2.6 Design toolSebuah keuntungan penting dari proses ultrasonic adalah kesederhanaan dari tools yang diterima untuk bentuk rongga kompleks.di dalam perancangan alat, itu harus ada mengingat bahwa tools merupakan subjek untuk getaran ultrasonic karena tegangan untuk pengembangan dalam system. Tegangan maximum dikembangkan dalam tools harus sama atau kurang dari daripada batas ketahanan.Mengingat factor design, steel umumnya dipilih sebagai material pada tool. Kerapuhan atau kekerasan material seperti karbida dan kekerasan tool steel tidak dapat digunakan untuk performa yang memuaskan. Material ulet seperti tembaga, kuningan,dan aluminium hasil performanya tidak memuaskan karena sifat pemakaiannya cepat/singkat.Mengingat hal lain dalam perancangan dari tool untuk USM adalah kontak area dari tool. Sebuah tool dengan kontak area yang kecil akan memindahkan material besar dengan cepat daripada solid lain.Ketiga, mengingat dalam USM perancangan tool adalah panjang dari tool. Umumnya , panjang maksimum rata-rata.Luas dari pemotongan tool berdampak pada kebersihan material rata-rata. Pemotongan 0,05 mm memberikan gaya pengendalian yang lebih dan pemotongan rata-rata lebih cepat daripada pemotongan 0,0127 mm. luas pemotongan tergantung jenis dari pekerjaan yang diterima.2.2.7 mekanisme pemakanan tool

Page 18: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Pemakanan dari tool diberikan untuk mengaplikasikan sebuah gaya yang bekerja antara tool dan benda kerja dan terus menerus gaya ini ada selama pengoperasian pemotongan. Gravitasi mekanisme pemakanan adalah umum untuk sederhananya. Dalam bagian ini,gaya mangendalikan adalah perbedaan berat antara kepala dan berat dari pusatnya seperti gambar 2.17.

System beban pegas dari pemakanan sperti gambar 2.18 dapat juga di berikan karena kepadatan dan sensivitas yang dicapai pada jumlah kecil dari permukaan jiplakan. Tapi, dalam bagian ini, pemakanan bermacam-macam seperti penetralan dari tool di benda kerja.Keseluruhan yang telah dikatakan diatas, mekanisme pemakanan dapat diyakini memberikan derajat dari keakuratan dan kontak permukaan mempunyai rendahnya gaya gesek yang hilang.

Mekanisme pemakanan harus di rancang untuk mampu:a. Pergerakan lambat dari tool untuk mencegah sentakan atau patahan dari toolb. Gaya pemotongan untuk reaksi dalam normal seolah-olah seperti arah rotasic. Tool menjadi posisi awal setelah pengoperasian berakhir.

2.2.8 TransduserElemen utama dari mesin ultrasonic adalah tranduser dimana digunakan untuk mengkonversikan energy listrik ke energy mekanik dalam bentuk getaran frekuensi.

Jenis dari sifat magnet yang kuat pada transduser ditunjukkan seperti gambar 2.14 mempunyai 3 komponen utama :

Page 19: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

1. Stack (Cerobong) 2. Batang hubung3. Horn

Trannsduser piezo electric crystal terbuat dari ceramic atau Kristal alami seperti kuarsa. Ini umumnya digunakan untuk pengkonsumsian power yang rendah seperti test yang tidak menghancurkan dan pengoperasian ultrasonic pembersih.Transduser magnet yang kuat umumnya digunakan untuk mesin dari material dan terbuat dari solid juga, atau dilapisi material dengan sifat magnet yang kuat. Transduser dibangun dengan lapisan lembaran-lembaran yang diinginkan untuk konstruksi tubuh yang solid selama kisaran arus yang hilang akan dikurangi untuk tingkat yang besar dengan konstruksi lapisan.

2.2.9 magnetostriction

Magnetostriction berarti sebuah perubahan dalam dimensi yang terjadi dalam subjek material ke daerah pengganti magnet. Ketika transducer telah bermagnet ,terjadilah perubahan panjang.penghubung tubuh berdempet ke transduser penerima dan di transmisikan ke dalam perubahan panjang dan selanjutnya dikuatkan dengan horn (biasanya dilangkahkan atau jenis eksponen)

Fenomena dari magnetostriction dapat diterangkan dengan bantuan teori utama. Dalam system atom dari elemen dasar adalah orbit electron. Dalam banyak system , dampak magnetic dekat dengan bagian netral yang lain, kecuali bagian material ferromagnetic.Daerah domain dari magnetic dapat diluruskan dengandaerah magnetic luar. Tiap domain adalah megnet dnegn titik jenuh, tapi tergantung pada struktur Kristal material, daerah magnet mungkin sepanjang setiap dari jumlah arah yang ditetapkan seperti arah dari magnet yang mudah.Dengan penambahan daerah magnet luar, domain berkembang dalam ukurannya, diambil berlebih dari perbedaan yang di orientasikan domain selama Kristal lengkap menjadi satu domain besar.selama proses ini material berkembang dalam perbedaan arah dengan sudut berbeda. Ada 2 bagian, 1 untuk nikel dan yang lain untuk besi seperti material magnetostrictive (gambar 2.19)

Page 20: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Semua material magnetostrictive sensitive terhadap temperature. Material kehilangan sifat kemagnetannya dengan dicapainya temperature tinggi untuk temperatutur curie dimana sifat magnetic telah ditentukan untuk menghilangkannya.

2.2.10 material magnetostrictiveMaterial dimana mampu untuk memproduksi dan gelombang ultrasonic adalah paduan dari nikel,kromium,dll. Kebanyakan material yang digunakan adalah Ni, permalloy ( 45% Ni, 55%Fe) dan permedur (49% Co,49% Fe,2% vanadium). Nikel dan permalloy memproduksi dampak magnetostrictive bahwa kebalikan satu sama lain seperti dalam polaritas particular dari wilayah suatu material akan terlalu pendek, ketika dalam bagian yang lain, itu akan lebih panjang. Gambar 2.20 menunjukkan dampak magnetostractive dari material yang berbeda.

2.2.11 analisa dari perpindahan logam rata-rata

Factor dibawah ini berpengaruh pada perpindahan logam rata-rata:1. Ukuran butiran dari pengasah

2. Ratio perbandingan pemadatan ( ) di defenisikan dengan :

η =

3. Lebar dari getaran ( )

4. Frekuensi dari getaran (f) atau frekuensi circular (ω)

5. Tegangan yang dikembangkan dalam tool ( )

6. Kekerasan permukaan dari benda kerja (H)

Lalu,perpindahan removal dapat di gambarkan seperti:

Page 21: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Kombinasi dimensi dapat diberikan dengan :

Variasi dari [ C ] dengan untuk harga berbeda dari parameter seperti gambar

2.22

Sesuai dengan petland, perpindahan logam rata-rata (v) adalah arah proporsional

dengan lebar dari getaran ( ) sepeti gambar 2.23.

Page 22: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

tapi Rosenberg menunjukkan bahwa perpindahan logam rata-rata (v) adalah

proportional dengan luas dari lebar getaran ( ) seperti gambar 2.24.

Dalam pendefenisian perpindahan logam rata-rata, Prof. Shaw mengembangkan model matematika dengan asumsi di bawah ini :

1. Semua butiran pengasah di anggap bulat2. Perpindahan rata-rata logam didasarkan pada mekanisme dari patahan

Berikut skema dari model yang ditunjukkan (gambar 2.25)

Dimana ;

R = radius dari butiranr = radius yang mengesankan butiranH = kekerasan permukaan dari benda kerja

Page 23: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Volume dari perpindahan material dengan patahan per butiran tiap lingkaran adalah :

( )

Dari geometri gambar 2.25

r² = R ² - ( R- ) ²

Kedalaman dari penetralan adalah perbandingan yang sangat kecil untuk R).Sehingga,

R = (

Kemudian, persamaan diubah menjadi :

( mm³/butir/lingkaran

Dimana R dan dalam millimeter

Semua butiran tidak memukul menda kerja. Butiran kecil menjadi tidak aktif seperti keduanya tidak menyentuh benda kerja dan tool. Jumlah dari butiran yang aktif dapat di estimasikan seperti yang digambarkan

Rasio densitas pemadatan yang diberikan :

η =

tapi densitas tertutup memungkinkan =

Page 24: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

total butir per daerah = η / 4 R²

jumlah dari butiran aktif adalah N.

mengingat 2 bagian ditunjukkan gambar 2.26, t terlihat bahwa tergantung dari

kedalaman dasi jejak yang dibuat oleh tiap butiran. Dimana kedalaman dari penetralan adalah besar, jumlah dari butiran aktif akan lebih.

kemudian

N

N =

Dimana adalah constant

Jika P = gaya rata-rata per butir, kemudian

P = 𝛱 r² HDimana H= kekerasan permukaan dari benda kerja dalam kg/mm²Digunakan persamaan :

P= 𝛱 (2 R ) H = (2 H ) = K

K= 2 𝛱R

Dimana

Page 25: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

Jika pergerakan osilasi dari alat di asumsikan menjadi harmonis sederhana dalam alam :

sin

BAB 3 Chemical Machining

Dengan perkembangan teknologi, teknik menggunakan bahan kimia untuk pemotongan material semakin banyak digunakan di dunia industri, ada dua cara menggunakan nya yaitu selektif dan non selektifPada pemotongan logam selektif, logam dipotong dari bidang yang dipilih pada benda kerja dengan cairan penggores, bagian yang ditak dipotong dilindungi dengan meterial yang tahan penggoresPada pemotongan non selektif, logam dipotong pada semua permukaan benda kerjaProses pemesinan melalui bahan kimia (CHM) sebenarnya adalah proses etching dengan cara mengubah logam menjadi garam logam. Prosesnya bisa diterapkan untuk freis, pengukiran, dan blankingPemesinan memakai bahan kimia bisa juga memakai pancaran gas reaktif seperti klorine3.2 Prinsip UtamaPada proses CHM, komponen logam yang mau dipotong disemprotkan dalan cairan penggores atau direndam di dalam nya. Logam secara bertahap berubah menjadi garam sehingga tersisa benda kerja dalam bentuk yang diinginkan. Kecepatan pelepasan logam bisa diatur dengan mengatur konsentrasi, komposisi, dan kondisi operasi zat penggoresPada pemotongan logam secara selektif, bagian yang tidak mau dipotong dilindungi dari zat penggores dengan memakai maskant, benda kerja diselubungi maskant yang bisa dipotong dan dikupas, tergantung dari maskant yang digunakan, permukaan yang mau digoreskan harus mengikis maskantnya terlebih dahulu

3.3 Parameter yang digunakanPada proses CHM, parameter yang digunakan adalah:1. Material yang tahan zat penggores : tipe dan tebalnya2. Cairan penggores : Komposisi, konsentrasi, dan kondisi beroperasi

3.4 Klasifikasi dan seleksi material yang tahan zat penggores3.4-1 KlasifikasiBerdasarkan jenis prosesnya, material tahan goresan (maskant) dapat digolongkan sebagai berikut :

Page 26: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

1. Maskant yang bisa dipotong dan dikupas2. Photoresist maskant3. Screen-print resist maskant1. Maskant yang bisa dipotong dan dikupasKarakteristiknya adalah:1. Ketebalan maskant adalah 0,2-0,02 mm2. Bagian yang ingin dipotong pada benda kerja dilepaskan maskantnya3. Penggoresan secara bertahap memungkinkan menggunakan maskant iniMaterial maskant biasanya berbahan dasar vinil, karet neoprene, dan butylKeuntungan :1. bisa digunakan untuk pemesinan bagian yang tak rata2. bisa membuat goresan dengan kedalaman sampai 7 mm3. bisa dilakukan penggoresan secara bertahapKekurangan :1. tidak cocok untuk bagian yang tipis

Photoresist maskantTeknik fotografi cocok digunakan untuk menghasilkan fgambar tahan zat penggores. Tipe maskant ini sensitif terhadapcahaya dengan frekuensi tertentu. Maskantnya dilekatkan pada benda kerja dengan cara dicelup, disemprot dan dikeringkan dengan dijemur atau dipanggangKeuntungan :1. bisa digunakan untuk material yang sangat tipis (0,005 mm)2. Akurasi tinggi sampai 0,015 mm3. Kecepatan produksi tinggiKekurangan :1. Penggoresan maksimal hanya sampai 2 mm

Screen-print maskantMaterial maskant ini diletakkan pada permukaan benda kerja memakai kain sutra atau jala stainless steel, yang dibuat stensilnya, kedalaman penggoresan maskant ini 2 mm dari satu sisi dan toleransi 0,1 mm3-4-2 Pemilihan maskantFaktor yang mempengaruhi pemilihan maskant :1. Ketahan zat kimia maskant terhadap penggores2. kecepatan produksi3. kemudahan mengambil sisa maskant setelah dipotong4. bentuk dan ukuran benda5. faktor ekonomi

3-5 Seleksi zat penggoresFungsi penggores adalah melarutkan logam dengan merubah logam menjadi garam, faktor pemilihan zat penggores antara lain :1. Tipe material yang mau digores2. Tipe maskant3. Kecepatan pemakanan logam yang diinginkan

Page 27: Proses Pemesinan Dan Chemical Machine

4. kondisi pengoperasian5. kebutuhan untuk melakukan finishing6. kondisi ekonomi

3-6 KesimpulanProses CHM mempunyai keuntungan dan kerugian antara lainKeuntungan :1. Harga tools yang relatif rendah2. Lembaran logam yang sangat tipis bisa diproses3. Akurasi pemesinan bertambah dengan penurunan ketebalan logam4. Kekerasan logam tidak mempunyai efek yang signifikan, sifat fisik material tetap5. Material yang getas bisa diproses6. Fleksibilitas tinggi

Batasan :1. Kemampuan operator harus tinggi2. Uap penggores korosif, sehingga harus dijaga dari bagian pengoperasian yang lain3. Logam yang dikerjakan ketebalannya kecil4. Produktivitas relatif kecil