prosesmanufaktur13 pemesinan non tradisional

1

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI-2202: Proses Manufaktur

Pemesinan Non-Tradisional danProses Pemotongan Thermal

Laboratorium Sistem Produksi

Manufacturing Systems Research Group

www.lspitb.org

2011

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Hasil Pembelajaran

• Umum:

� Memberikan mahasiswa pengetahuan yang komprehensif tentang dasar-dasar proses pemesinan dan mesin perkakas, proses forming dan molding, metrology dan aplikasi terhadap kualitas produk dan analisis system manufaktur.

• Khusus:

� Memberikan pemahaman terhadap proses pemesinan non-tradisional dan proses pemotongan thermal

2

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Pemesinan Non-Tradisional

• Proses pemotongan material tanpa menggunakan pahat, tetapi dilakukan menggunakan energi:� Mekanik (mechanical)

� Termal (thermal)

� Elektrik (electrical)

� Kimia (chemestry)

• Kebutuhan pemesinan non-tradisional� Pemotongan material logam dan non-logam baru (sifat material baru seperti: kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, keuletan tinggi)

� Pemotongan dengan bentuk geometri yang ireguler atau komplek

� Keperluan untuk menghindari cacat pada permukaan material akibat pemotongan dengan menggunakan cara konvensional

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Energi Mekanik (1)

• Ultrasonic Machining (USM)� Air yang mengandung partikel abrasif dialirkan pada kecepatan tinggi

� Partikel abrasif berbenturan dengan benda kerja akibat dari tool yang berosilasi dengan amplitudo yang rendah (0.0075mm) dan frekuensi yang tinggi (20,000 Hz)

� Material tools: soft steel, stainless steel

� Material abrasif: boron nitride, boron carbide, aluminum oxide, silicon carbide

� Konsentrasi partikel abrasif dalam air: 20 –60%

� Cocok untuk pemotongan material:

– Keras & getas

– mis: keramik, gelas, titanium

3

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

Ultrasonic Machining

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

Contoh produk hasil USM

• Kompleks desain

Diameter: 1,651 mm

panjang: 24,384 mm

Sisi: 43,18 mm

Kedalaman: 24,384 mm

4

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

• Alumina

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Energi Mekanik (2)

• Water Jet Cutting / hydrodynamic machining (WJC)

� Aliran air dengan tekanan dan kecepatan yang tinggi diarahkan ke benda kerja hingga menyebabkan pemotongan

� Diameter noozle: 0.1 –0.4 mm

� Tekanan: 400 MPa

� Kecepatan: 900 m/s

� Material potong: polimer

5

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

Hasil water jet cutting

• Precission water jet cut 20 mm stainless steel

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Energi Mekanik (3)

• Abrasive Jet Machining (AJM)

� Aliran gas yang berisi partikel abrasive untuk pemotong material

� Gas: dry air, nitrogen, carbon dioxide, helium

� Tekanan 0.2 – 1.4 MPa

� Kecepatan: 2.5 – 5 m/s (9 – 18 km/jam)

� Untuk operasi finishing seperti:

– Deburing, trimming, cleaning, polishing

� Cocok untuk material keras & getas seperti:

– Gelas, silicon, mica dan keramik

6

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Electrochemical (1)

• Electrochemical Machining (ECM)� Pemotongan dilakukan dengan mengalirkan electrolyte pada material yang bersifat konduktif, dimana bentuk pemotongan bergantung pada bentuk tool elektrode

� Prinsip: – material berkurang (deplating) akibat perpindahan material dari kutub anoda (+) menuju kutub katoda (-)

– Material tersebut tidak menumpuk di tool karena terbawa oleh aliran electrolyte

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

7

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Electrochemical (2)

• Electrochemical Deburing (ECD)

� Adaptasi dari ECM untuk menghilangkan burr atau sudut-sudut yang tajam

8

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

ECM-Debburred-part

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Electrochemical (3)

• Electrochemical Grinding (ECG)

� Proses pengurangan material (deplating) 95% akibat dari ECG, 5% akibat dan aksi abrasif pada roda gerinda

� Aplikasi:

– Pengasahan pahat

– Jarum bedah

– Tabung berdinding tipis

9

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Energi Termal (1)

• Electric Discharge Machining (EDM)

� Proses non-tradisional yang paling banyak dipakai

� Parameter: arus discharge & frekuensi discharge

10

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Energi Termal (2)

• Electric Discharge Machining (EDM)

� Permukaan finish: arus discharge rendah dan frekuensi discharge tinggi

� Overcut terjadi akibat discharge terjadi pada sisi samping tools

(a) surface finish in EDM

(b) Overcut in EDM

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Energi Termal (3)

• Electric Discharge Wire Cutting (EDWC)

� Sering disebut wire EDM

� Kawat sebagai media elektrode

11

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Energi Termal (4)

• Electric Discharge Wire Cutting (EDWC)

� Definistion of kerf and overcut in EDWC

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Energi Termal (5)

• Electric Discharge Wire Cutting (EDWC)

� Contoh pemotongan menggunakan EDWC

12

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Kimia (1)

• Terdiri dari beberapa tahap

� Cleaning

– proses pembersihan agar proses pemotongan material merata

� Masking

– Pelapis (maskant) bagian material yang tidak mengalami proses pemesinan

� Etching

– Material dicelup ke dalam etching untuk proses pemotongan material terjadi

� Demasking

– Penghilangan maskant

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Kimia (2)

Common work material and etchants in CHM, with typical penetration rates and etch factors

13

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Kimia (3)

• Chemical milling

(1) clean raw part (2) apply maskant (3) scribe, cut and peel the maskant from areas to be etched (4) etch (5) remove maskant

and clean to yield finished part

� Banyak digunakan pada komponen pesawat → mengurangi berat komponen dimana kemungkinan catat metalurgi yang kecil

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Kimia (4)

• Chemical milling

� Surface finishes expected in chemical milling

14

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Kimia (4)

• Chemical blanking� Menggunakan erosi kimia untuk memotong lembar logam yang sangat tipis; 0.025mm

(1) clean raw material (2) apply resist (maskant) (3) etch (partially completed) (4) etch (completed) (5) remove resist

and clean to yield finished part

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Kimia (5)

• Chemical blanking

� Contoh komponen yang dibuat menggunakan chemical blanking

15

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Proses Pemesinan Kimia (6)

• Photochemical machining

(1) clean raw part (2) apply resist (maskant) by dipping, spraying or painting (3) place negative on resist (4) expose to ultraviolet light (5) develop to

remove resist from areas to be etched (6) etch (shown partially etched) (7) etch (completed) (8) remove resist and clean to yield finished part

• Photochemical machining

(1) clean raw part (2) apply resist (maskant) by dipping, spraying or painting (3) place negative on resist (4) expose to ultraviolet light (5) develop to

remove resist from areas to be etched (6) etch (shown partially etched) (7) etch (completed) (8) remove resist and clean to yield finished part

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

Contoh: part hasil photochemical machining

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

16

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

17

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Pertimbangan Aplikasi Pemesinan Non-Tradisional (1)

(a) very small diameter holes (b) holes with large depth-to-diameter ratios (c) non-round holes (d) narrow, non-straight slots (e)

pockets (f) die-sinking

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Pertimbangan Aplikasi Pemesinan Non-Tradisional (2)

(a) very small diameter holes (b) holes with large depth-to-diameter ratios (c) non-round holes (d) narrow, non-straight slots (e)

pockets (f) die-sinking

18

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI2202 - Proses Manufaktur - 13

Karakteristik Pemesinan Non-Tradisional