DAFTAR ISI

DAFTAR ISIi11.4.1 DEFINISI, KARAKTERISTIK, DAN APLIKASI111.4.2 PERALATAN USM511.4.2.1 Osilasi Sistem dan Efek Magnetostriktif511.4.2.2Mekanisme Feeding1311.4.3DESAIN ACOUSTIC HORNS1311.4.3.1Persamaan Diferensial Umum1311.4.3.2 Desain Horn Silinder Akustik bertingkat (A (x) = C)1711.4.3.3 Desain Horn Akustik eksponensial 1811.4.4 PROSES C APABILITIES3311.4.4.1 Bursa Penghapusan Tingkat3311.4.4.2 Akurasi dan Kualitas Permukaan3611.4. 5 PERKEMBANGAN TERKINI37

i

11.4.1 DEFINISI, KARAKTERISTIK, DAN APLIKASIMesin ultrasonik merupakan pengoperasian ekonomis dimana dapat melubangi atau menembus bahan yang keras dan rapuh, baik konduktif listrik atau tidak, menggunakan alat secara aksial berosilasi.Alat ini berosilasi dengan amplitudo kecil 10-50 m pada frekuensi tinggi dari 18-40 kHz untuk menghindari kebisingan (ambang audio dari telinga manusia adalah 16 kHz). Selama osilasi alat, bubur abrasif (B4C dan SiC) terus dimasukkan ke dalam pembatas kerja antara alat berosilasi dan stasioner WP. Partikel-partikel abrasif yang oleh karena itu, dipalu oleh alat ke permukaan WP,dan akibatnya mereka mengikis WP menjadi sebagai gambar konjugasi dari bentuk alat. Selain itu, alat ini membebankan tekanan statis mulai dari 1 N untuk beberapa kilogram tergantung pada ukuran dari ujung alat,Gambar 11.22. Tekanan statis diperlukan untuk mempertahankan umpan selama pemesinan.

Produktivitas proses direalisasikan dengan jumlah besar dampak per satuan waktu(frekuensi),sedangkan akurasi dicapai dengan amplitudo osilasi kecil yang bekerja.Ujung alat, biasanya terbuat dari bahan yang relatif lunak, juga dikenakan tindakan pengikisan disebabkan oleh abrasive, dengan demikian mengalami keausan, yang dapat mempengaruhi keakuratan lubang dari proses pemesinan itu. Karena kenyataannnya bahwa alat berosilasi dan bergerak secara aksial, USM tidak terbatas untuk produksi lubang melingkar. Alat ini dapat membuat dengan bentuk yang dibutuhkan, dan bentuk yang rumit dapat diproduksi dalam bahan keras. Proses ini ditandai dengan tidak adanya efek merusak atau termal pada struktur logam dari WP. Di luar jangkauan mesin, teknik US diterapkan dalam uji tak rusak (NDT), pengelasan, dan pembersihan permukaan,serta diagnostik dan aplikasi medis.

Proses USM memiliki keuntungan sebagai berikut:

1. Bentuk rumit ,kompleks dan rongga dalam bahan konduktif listrik atau yang tidak konduktif dapat dengan mudah dilakuan pemesinan ultrasonic.2. Sebagai alat yang memperlihatkan adanya gerakan rotasi, proses ini tidak terbatas untuk menghasilkan lubang melingkar.3. Keakuratan dimensi yang tinggi dan kualitas permukaan yang bagus.4. Terutama, di sektor bahan non konductive elektrik, proses USM tidak dalam persaingan dengan akurasi NTMP lain mengenai harga dan penghapusan.5. Karena tidak ada kenaikan suhu WP, tidak ada perubahan dalam sifat fisik atau struktur mikro.

Proses USM memiliki kelemahan sebagai berikut:

1. Ketika proses pemesinan menggunakan bahan yang konduktif (kecuali karbon), MRR terbatas dibandingkan dengan ECM dan EDM pada realisasinya.2. USM tidak mampu membuat lubang dengan tambahan dari samping lebih dari 25-30 mm dengan kedalaman potong terbatas3. Alat ini mengalami yang berlebihan dari depan dan sisi samping yang berlebihan ketika untuk bahan konduktif seperti baja dan karbida. dibagian sisi menghancurkan keakuratan pembuatan lubang dan mengarahuntuk kesalahan conicity cukup besar.4. Setiap pekerjaan membutuhkan biaya tinggi, alat khusus dan membutuhkan biaya yang tinggi.5. Tingkat konsumsi daya yang tinggi.6. Ketika mesin membuat lubang, WP harus didukung oleh landasan material machinable untuk mencegah pecah. Jika tidak, kekuatan statis dan amplitudo sebaiknya sejalan pada akhir mesin.7. Dalam kasus lubang tidak terlihat, perancang tidak harus memungkinkan sudut tajam, karena tidak dapat diproduksi oleh USM.8. Bubur abrasif harus secara teratur berubah untuk menyingkirkan abrasive usang, yang berarti adanya tambahan biaya.

AplikasiPerlu dipahami bahwa USM umumnya diterapkan pada rongga mesin dangkal dan bentuk dalam untuk bahan keras dan rapuh yang memiliki luas permukaan tidak lebih dari 10 cm2.Beberapa aplikasi khusus USM adalah sebagai berikut: Membuat bentuk baja yang dikeraskan dan karbida disinter Membuat bentuk kawat, memotong nozel untuk aplikasi mesin jet dalam safir, dan karbida disinter Untuk bagian rapuh dan bahan keras seperti kaca, keramik, dan karbida Mencetak dan ukiran aplikasi Pengeboran, sinking, blanking, dan pelubangan Meneruskan pemotongan keramik dengan memutar alat atau WP

Gambar 11.23 menggambarkan beberapa produk yang dihasilkan ultrasonically.a. Ukiran medali yang terbuat dari batu akik (Knig, 1990)b. Melubangi dan blanking dari kaca (Knig, 1990)c. Memproduksi elektroda grafit rapuh untuk EDM (Knig, 1990)d. Memotong baja keras atau WC (Lehfeld Pekerjaan, 1967)

e. Produksi kontur luar dan lubang pemotong induk terbuat dari oksida zirkonium (ZrO2) dari mesin tekstil (Knig, 1990)f. Pengeboran dengan lubang diameter yang bagus = lubang 0,4 mm kaca (Kalpakjian, 1984).11.4.2 PERALATAN USMPeralatan USM ditunjukkan pada Gambar 11.24 memiliki tabel mampu perpindahan ortogonal di arah X danY, dan sebuah spindel dan mengusung sistem berosilasi bergerak ke arah tegak lurus Z terhadap bidang Y. Mesin ini dilengkapi dengan generator HF 2 dari rating power 600W, dan dua saluran fasilitas rekaman untuk memonitor 3 variabel penting mesin (perpindahan alat Z dan amplitudo osilasi). Sebuah pompa sentrifugal digunakan untuk melengkapi bubur abrasif ke zona kerja.Gambar 11.25 menunjukkan skematis elemen utama dari peralatan tersebut, yang terdiri dari sistem berosilasi, mekanisme pemberian alat, dan sistem lumpur.

11.4.2.1 Osilasi Sistem dan Efek Magnetostriktif

Sistem berosilasi meliputi transduser yang terkandung dalam kepala akustik, Horn akustik utama, dan Horn akustik sekunder (Gambar 11.26).

1. Akustik TransducerIni mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk osilasi.Magnetostrictivetransduser umumnya bekerja di USM, tapi yang piezoelektrik juga dapat digunakan.Efek magnetostriktif pertama kali ditemukan oleh Joule pada tahun 1874. Menurut efek ini, di hadapan medan magnet diterapkan, logam feromagnetik dan paduan berubah panjangnya. Deformasi dapat positif atau negatif, tergantung pada bahan feromagnetik. Listrik US-sinyal frekuensi fr diumpankan ke kumparan yang melilit tumpukan terbuat dari magnetostrive

(besi-nikel paduan). Tumpukan ini terbuat dari laminasi untuk meminimalkan kisaran arus dan hysteresis losses, apalagi hal itu harus didinginkan untuk menghilangkan panas yang dihasilkan (Gambar 11.25a).Bergantian medan magnetik yang dihasilkan oleh HF-ac generator yang menyebabkan penimbunan untuk memperluas dan kontrak di frekuensi sama.Untuk mencapai efek magnetostriktif maksimum, arus HF-ac harus ditumpangkan pada sebuah dc yang sesuai premagnetizing Ip saat ini yang harus persis disesuaikan untuk mencapai optimal atau titik kerja. Hal ini sesuai dengan titik belok (d2/dl2 = 0) dari kurva magnetostriktif , (Gambar 11.25b). Tanpa penerapan Ip saat premagnetizing langsung, jelas bahwa efek magnetostriktif terjadi dalam arah yang sama untuk bahan feromagnetik diberikan terlepas dari polaritas eld fi, dan karenanya deformasi akan bervariasi pada dua kali frekuensi 2 fr dari arus berosilasi menyediakan tempat, magnetik (Gambar 11.25b). Oleh karena itu, premagnetizing Ip arus searah memiliki fungsi sebagai berikut:

Ketika tepat disesuaikan, memberikan efek magnetostriktif maksimum (maksimum amplitudo osilasi). Ini mencegah fenomena penggandaan frekuensi.

Jika frekuensi dari sinyal ac, dan karenanya bahwa dari eld fi magnetik, disetel untuk menjadi sama dengan frekuensi alam transduser (dan sistem berosilasi keseluruhan), sehingga akan berada pada resonansi mekanik

maka amplitudo osilasi yang dihasilkan menjadi cukup besar dan menarik untuk mencapai nilai minimum.Sistem TuningUntuk tujuan tuning, generator HF-ultrasonik (Gambar 11.24) disediakan dengan bagian-bagian berikut:

Indikator pengukuran amplitudo Indikator pengukuran output daya generator Sebuah tombol untuk tuning frekuensi output dari generator harus sama dengan frekuensi alami sistem osilasi Sebuah tombol untuk mengatur daya output dari generator

Pertama-tama, pastikan bahwa generator diatur tepat untuk memberikan premagnetizing saat Ip. Sebelum operasi (tekanan statis= 0),langkah-langkah berikut harus dilakukan:

Power supply diaktifkan Tombol power diatur ke posisi minimum Frekuensi disetel (dengan tombol tuning) untuk memberikan daya minimum dan indikasi amplitudo maksimum Nilai amplitudo yang diinginkan diperoleh dengan tombol daya

Panjang TransducerKondisi resonansi direalisasikan jika panjang transduser adalah , yang sama dengan setengah dari panjang gelombang, (atau nomor bilangan bulat positif n dari itu).

Dimana

Karakteristik Beberapa Paduan magnetostrictiveKarena bahan magnetostrictive mengubah energi magnetik menjadi energi mekanik, koefisien tinggi kr kopling magnetomechanical dan koefisien perpanjangan magnetostrictive ms adalah penting.

Alfer (13% Al, Fe 87%) ditandai dengan koefisien koefisien tinggi, kr dan ms, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 11.4.

1.Piezoelektrik transduser Kelemahan utama dari transduser magnetostriktif adalah hilangnya daya tinggi ( = 55%).Kekuasaan rugi yang diubah menjadi panas, yang memerlukan pendinginan transduser.Sebaliknya, piezoelektrik transduser lebih efisien ( = 90%), bahkan pada frekuensi yang lebih tinggi (f=25-40kHz). Transduser piezoelektrik memanfaatkan kristal seperti kuarsa yang mengalami perubahan dimensi proporsional untuk tegangan yang diterapkan. Mirip dengan magnetostrictors, panjang kristal harus sama dengan setengah panjang gelombang dari suara dalam kristal untuk menghasilkan kondisi resonansi. Pada frekuensi 40 kHz, panjang resonansi kristal kuarsa (E = 5,2 104 MPa, = 2,6 103 kg/m3) sama dengan 57 mm. Kadang-kadang transduser keramik polikristalin seperti barium titanat digunakan.

2. Akustik Horn (ers amplifi Mekanikal atau Konsentrator) Amplitudo osilasi 0 seperti yang diperoleh dari transduser Magnetostriktif tidak melebihi 5 m, yang terlalu kecil untuk tingkat penghapusan yang efektif. Amplitudo pada alat ini karena itu harus meningkat menjadi batas praktis dari 40-50 mdengan satu atau lebih amplifire ke ujung output dari transduser (Gambar 11.25a). Horn akustik (konsentrator) harus melakukan fungsi-fungsi berikut: Mengirimkan energi mekanik untuk alat Memperkuat amplitudo untuk batas praktis Memusatkan kekuasaan pada daerah mesin kecil

Untuk mencapai resonansi,Horn akustik,seperti transduser, harus setengah panjang gelombang resonator yang terminalnya berosilasi secara aksial dalam arah yang berlawanan relatif terhadap satu sama lain.Ini sentral poin(titik nol amplitudon= 0)yang sedikit kehilangan ke arah ujung atas dalam kasus konsentrator tirus. Gambar 11.25a menggambarkan distribusi amplitudo dari sistem berosilasi mengalir sepanjang sumbu longitudinal. Tabel11.5menunjukkan faktor amplitudo dan perbesaran setiap elemen berosilasi.Dengan demikian, faktor Rm perbesaran keseluruhan sistem ditentukan oleh :

Kepala akustik (transducer dan Horn akustik primer) yang disampaikan oleh pabrikan sebagai bagian integral dengan mesin (Gambar 11.26).Alat ini melekat pada ujung bebas dari sekunder akustik Horn oleh threading, mematri atau tekanan yang pas.Amplitudo osilasi dari Horn utama cukup kecil, sehingga mereka tahan lama dan tidak mudah dibuang.

11.4.2.2Mekanisme Feeding

Mekanisme pemberian alat harus melakukan fungsi-fungsi berikut: Bawa alat perlahan ke WP Berikan tekanan statis yang memadai dan mempertahankannya selama pemotongan Penurunan tekanan sebelum akhir dipotong untuk menghilangkan retak mendadak Overrun jarak dekat untuk memastikan ukuran lubang yang diperlukan di pintu keluar alat kembali Menarik ke atas dengan cepat setelah mesin

Gambar11.25c menggambarkan mekanisme alat feed otomatis, yang beroperasi tepat melalui penerapan petunjuk rol gesekan.Ketika sistem berosilasi secara bebas ditangguhkan (tidak ada kontak antara alat danWP), tekanan statis pada WP sama dengan nol.Ketika mesin dimulai,alat masuk ke dalam kontak denganWP; pegas diporos mesin memberikan perluasan ukuran untuk tekanan statis.Kekuatan statis ditunjukkan dengan dial gauge (P).Sebagai hasil permesinan, pegas kompresi dan penurunan kekuatan statis (Gambar 11.25c) sampai saklar kontak ditekan, memungkinkan motor umpan untuk memutar, dan nilai kekuatan statis cepat pulih.Dial alat ukur(Z) menunjukkan perpindahan alat.

11.4.3DESAIN ACOUSTIC HORNS

11.4.3.1Persamaan Diferensial Umum

Persamaan diferensial umum untuk osilasi longitudinal Horn akustik di atas dapat diperoleh dengan mempertimbangkan keseimbangan dari elemen dx yang sangat kecil karena aksi elastis dan gaya inersia(Gambar11.27).

dimanaF= gaya elastis= EA(x) .A(x) = fungsi bentuk=luas penampang fungsi dari horn axial pada posisi xy = Perpindahan, tergantung pada x dan t = sin tt= waktux = posisi aksial yang diukur dari ujung Horn tetap = Amplitudo oksilasi= f(x)= Kecepatan sudut= 2ffr= Frekuensi ultrasonicE= Modulus young dari horn material= massa jenis dari horn material= Regangan= f (x, t)= Percepatan= f (x, t)

Menyamakan kekuatan elastis (Persamaan 11.7) dan gaya inersia(Persamaan11.8),

Mensubstitusi nilai-nilai F dan y pada persamaan 11.9, persamaan diferensial umum menjadi

c = =kecepatan acoustic pada horn material.

Persamaan diferensial umum 11.10 dapat diselesaikan setelah menggantikan fungsi bentuk A (x).Empat fungsi bentuk tersedia untuk Horn akustik (Gambar 11.28). Diantaranya adalah sebagai berikut: Cylindrical stepped horn Exponential horn Conical horn Hyperbolic horn

Pemilihan fungsi bentuk A (x) mengontrol faktor pembesaran R (Gambar 11.29). Namun, tipe eksponensial dan bertingkat yang sering digunakan; Horn berbentuk kerucut dan hiperbolik sulit untuk dirancang.

11.4.3.2 Desain Horn Silinder Akustik bertingkat (A (x) = C)Horn melangkah terutama digunakan dalam bahan mesin rapuh seperti kaca, germanium (Ge), dan keramik, di mana tidak ada kebutuhan untuk menggunakan amplitudo tinggi.Oleh karena itu, kelelahan pada titik-titik sentral, disebabkan konsentrasi tegangan, dapat dihindari.Selain itu, Horn bertingkat mudah dirancang dan diproduksi. Mengganti A (x) = C dalam persamaan diferensial umum 11.10

Gambar 11.30 menunjukkan distribusi amplitudo, ketegangan, dan stres dari Horn akustik bertingkat. Dengan asumsi fr = 20 kHz, D0/Dl = 5, tabel pada Gambar 11.30 menentukan panjang resonansi untuk berbeda bahan Horn. Rm faktor pembesaran dapat dihitung dengan

11.4.3.3 Desain Horn Akustik eksponensial

Horn eksponensial digunakan untuk bahan mesin keras dan tangguh seperti karbida dan baja yang dikeraskan menggunakan amplitudo osilasi besar tanpa risiko kegagalan kelelahan. Mereka mudah dirancang dan kontur mereka dapat dengan mudah diproduksi pada mesin bubut CNC.Luas dari horn eksponensial bervariasi sesuai dengan fungsi (11.13)

Jika horn eksponensial memiliki lingkaran penampang, maka (11.14)

GAMBAR 11.30 Amplitudo, saring, dan stres distribusi horn akustik melangkah. (Dari Youssef, H. A., Non-Tradisional Machining Proses-Teori dan Praktek, El-Fath Press, Alexandria, 2005. Dengan izin.)

Dimanaluas penampang, dan diameter horn di lokasi xDiameter luas penampang, dan horn pada x = 0hfaktor eksponensial pendakian

Mengganti nilai A (x) menurut Persamaan 11.13 dalam Persamaan diferensial umum 11,10.persamaan diferensial horn eksponensial diperoleh dengan

(11.15)

dimana distribusi amplitudo diberikan oleh

(11.16)

dimana = Amplitudo pada x = 0 = panjang horn = arc tan ()

Resonansi kondisi:(11.17)

Panjang horn :

(11.18) Pendakian faktor h:

(11.19)

Panjang horn juga dapat dinyatakan dengan Persamaan 11.20 dan 11.21:

(11.20) untuk horn melingkar eksponensial (11.21)

Dimana c adalah modif akustik kecepatan dalam bahan horn.Gambar 11.31 menunjukkan distribusi amplitudo osilasi sepanjang sumbu dari eksponensial akustik horn, di mana o adalah amplitudo pada x = 0, dan adalah amplitudo pada x = (amplitudo alat). Gambar 11.32a menggambarkan suatu nomogram yang menentukan panjang resonan dari eksponensial melingkar horn dalam hal kecepatan c akustik, frekuensi fr , Dan terminal diameter rasio D0/D.

Magnifikation Faktor Mengacu Persamaan 11,16, maka(11.22)

GAMBAR 11.31 Amplitudo, saring, dan distribusi tegangan sepanjang sumbu akustik eksponensialhorn. (Dari Youssef, HA, Non-Tradisional Machining Proses-Teori dan Praktek, El-Fath Press,Alexandria, 2005. Dengan izin.)

a.Akustik kecepatan c (km/s)

b.Lokasi nodal titik

GAMBAR 11.32 Nomogram untuk menentukan panjang dan titik nodal horn akustik eksponensial. (Dari Blanck, D., 1961, Getzmgikeiten beim Sto lppen mit Ultraschallfrequenz. Disertasi Braunschweig. Dengan izin.)

Dari Persamaan 11.13

(11.23) Dari Persamaan 11.22 dan 11.23, faktor kation magnii horn akustik bukan lingkaran diberikan oleh(11.24)

dan untuk akustik horn melingkar (11.25) Dari pembahasan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa:1. Kation magnii faktor adalah independen dari bahan horn.2. Dalam kasus horn akustik eksponensial melingkar, faktor kation magnii tergantung pada terminal diameter rasio 3. Untuk rasio diameter tertentu, , Horn melangkah memiliki kation magnii tertinggi faktor , diikuti oleh hiperbolik, eksponensial, dan saya Nally yang berbentuk kerucut jenis (Gambar 11.29).

Titik nodal Ini adalah titik nol amplitudo ). Hal ini penting untuk menentukan titik ini tepat untuk mengeliminasi redaman dari sistem berosilasi ketika horn primer tergantung di kepala akustik (Gambar 11.25a). mengganti pada persamaan 11.16, berarti (11.26) Selain itu, nodal titik dari horn eksponensial dapat ditentukan dari nomogram di Gambar 11.32b dalam hal parameter yang sama dan .

Distribusi regangan , tegangan , dan gaya sepanjang sumbu horn eksponensial

Gambar 11.31 . Menunjukkan distribusi dari , tegangan , dan gaya sepanjang sumbu horn akustik eksponensial.

GAMBAR 11.33 Berbagai bentuk horn akustik eksponensial. (Dari Youssef, H. A., Non-Tradisional Proses Machining-Teori dan Praktek, El-Fath Press, Alexandria, 2005. Dengan izin.)Pemilihan Bahan HornAkhirnya, diinduksi stres maksimum seperti yang diungkapkan oleh Persamaan 11.30 terjadi pada titik nodal (Gambar 11.31). Ini harus kurang dari kekuatan kelelahan yang diijinkan dari bahan horn.

(11.30) Bentuk lain dari Horn Akustik EksponensialPersamaan yang sama berlaku untuk horn akustik bentuk eksponensial internal yang ditunjukkan pada Gambar 11.33a. Ini digunakan untuk lubang mesin besar. Horn lain yang ditunjukkan pada Gambar 11.33b dengan bentuk eksponensial eksternal, dan disesuaikan dengan bentuk kerucut internal untuk memungkinkan mesin dari terbesar lubang.Untuk mesin dari bentuk persegi panjang atau menggorok, klakson dari persegi panjang penampang memiliki lebar konstan, dan ketebalan t(x) yang bervariasi menurut sebuah fungsi eksponensial yang dianjurkan (Gambar 11.33c).Oleh karena itu, (11.31) Ilustrasi Contoh 1Gunakan tabel pada Gambar 11,32 untuk merancang sebuah horn akustik eksponensial terbuat dari monel (kecepatan akustik dalam horn bahan ). Alam frekuensi , dan diameter terminal adalah dan .Jawab:Panjang horn:Dengan mengacu pada Gambar 11.32a,,kemudian, = 12.5 cmLokasi nodal titik :Dengan mengacu pada Gambar 11.32b,kemudian, = 4 cm

Magnii kation faktor :

Pendakian eksponensial h:

dari mana

maka dapat disimpulkan:

Ilustrasi Contoh 2Horn akustik yang sama seperti pada Contoh 1 diperlukan untuk dirancang ( = 12.5 cm, ), tetapi harus disediakan oleh sebuah rongga berbentuk kerucut seperti yang diilustrasikan pada Gambar 11.34, untuk mengakomodasi alat 20 mm diameter.Jawab:Zona I (x = 0-4 cm):

Kontur horn persis sama seperti pada Contoh 1.

Dimensi: panjang (cm), diameter (mm)Gambar 11.34

Tabel berikut menggambarkan diameter horn pada jarak yang berbeda:

Ilustrasi Contoh 3Untuk bagian tertentu dari peralatan USM, beroperasi pada frekuensi resonansi fr = 20 kHz, diperlukan untuk merancang sebuah horn akustik eksponensial bantalan bola baja 100 Cr 6 (c = 5,05 105 m / s), dilengkapi denganlubang berdiameter 3 mm untuk isap dari bubur kasar dari titik nodal dan satu lagi untuk fiksasi di horn primer. asumsikan D0 = 39 mm, Dl = 8 mm, dan saya xation lubang diameter dc= 16 mm dan kedalaman 18 mm (Gambar 11,35).JawabFaktor Pembesaran:

Pendakian faktor h dan horn panjang:

Nodal titik xn :

GAMBAR 11.35 horn akustik eksponensial dengan lubang hisap dan lubang fiksasi.Penentuan horn kontur:

Tabel berikut menggambarkan diameter horn di zona yang berbeda dan panjang.

11.4.4 PROSES C APABILITIES 11.4.4.1 Bursa Penghapusan Tingkat Tampaknya faktor dominan yang terlibat dalam USM adalah hantaman langsung dari butir abrasive, disebabkan oleh alat yang berosilasi. Oleh karena itu, penghapusan saham rate (SRR) terutama tergantung pada faktor berikut: Bahan kerja Amplitudo dan frekuensi osilasi alat Ukuran abrasif dan jenis Tekanan statis Konsentrasi abrasif (rasio pencampuran) dalam bubur Terakhir dan tidak sedikit, efisiensi dari suplemen bubur mempengaruhi dalam kesenjangan bekerja SRR yang cukup. Metode konvensional penyediaan bubur kasar adalah sistem pasokan nosel (Gambar 11.36a), di mana lumpur tersebut langsung diberikan pada alat yang berosilasi. Pemompaan kedalam atau penyedotan dari working gap melalui lubang sentral dalam horn yang ternyata rezimya lebih efektif (Gambar 11.36b). Gambar 11.36c menunjukkan skematis perbandingan antara rezim A dan B berdasarkan tingkat penetrasi u. Pada pasokan nosel rezim A, tingkat penetrasinya lebih kurang dari rezim B. Selain itu, dalam rezim A, tingkat penetrasinya berkurang terus menerus dengan kedalaman lubang, sedangkan di rezim B itu tidak terpengaruh oleh kedalaman lubang.

GAMBAR 11.36 memasok sistem Lumpur: (a) sistem nosel pasokan, (b) pemompaan kedalam atau hisap dari woking gap, dan (c) perbandingan MRR dari perbedaan pemasok.Berdasarkan bahan kerja, laju penyisihan spesifik dipengaruhi oleh rasio kekerasan alat terhadap kekerasan WP. Semakin tinggi rasio, MRR akan semakin rendah. Itu menjelaskan mengapa bahan yang lembut dan keras direkomendasikan untuk USM alat (El-Hofy, 2005). Tingkat tertinggi mesin direalisasikan mesin pada saat bahan rapuh contohnya kaca, kuarsa, keramik, dan germanium, sedangkan tingkat terendah ketika melakukan pemesinan baja dan karbit yang keras dan dikeraskan. Proses USM ini tidak berlaku untuk material lunak dan ulet, seperti tembaga, timah, ulet baja, dan plastik, yang menyerap energi dengan deformasi. Selain itu, beberapa partikel menjadi tertekan dalam pemukaan bahan kerja yang lunak dan proses pemotongan lebih jauh terbelakang. Dalam prakteknya, amplitudo osilasi dipilih dengan mengacu pada ukuran grit abrasive yang digunakan. Perlu dipilih untuk menjadi hampir sama dengan ukuran grit. SRR meningkat dengan meningkatnya osilasi amplitudo (ukuran abrasive grit). Nilai amplitudo maksimum diatur oleh kekuatan bahan maksimum yang diijinkan dari horn akustik yang dirancang. Tingkat penghapusan meningkat berdasarkan frekuensi sistem yang berosilasi. Namun, frekuensinya konstan dan persis sama dengan frekuensi alami dari sistem, dan karenanya frekuensi tidak dipertimbangkan faktor. Tingkat penghapusan spesifik meningkat dengan penerapan tekanan statis. Proses ini mencapai nilai maksimum, setelah itu menurun berdasarkan peningkatan yang lebih lanjut dari tekanan statis. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, dua jenis abrasive yang umum digunakan dalam USM, ini adalah B4C dan SiC. B4Clebih mahal, namun secara ekonomi direkomendasikan untuk USM karena kemampuan pemotongannya meningkat dan ketahanan terhadap keausan. Selain itu, B4C memiliki specific gravity yang rendah, dan lebih lama untuk menadi bubur dibandingkan dengan SiC. Hal ini menjelaskan bahwa SRR maksimum dicapai jika rasio pencampuran bubur (abrasive / air) dari 40% volume yang digunakan.

11.4.4.2 Akurasi dan Kualitas Permukaan

Faktor yang mempengaruhi akurasi dan kualitas permukaan lubang dan rongga yang dihasilkan ultrasonically adalah sebagai berikut : Bahan kerja Bahan dari alat dan desain alat Amplitudo osilasi dan ukuran butir abrasive Lubang kedalaman dan waktu pemesinan Efek kavitasi

Fitur utama dari operasi USM adalah abrasive mulai memotong sendiri, menyamping diantara alat dan WP (kesenjangan samping) untuk bergerak melalui downward ke frontal gap, di mana terjadi penghapusan bahan (Gambar 11.22).Dari pembahasan ini, dapat dipahami bahwa lubang ultrasonically menghasilkan beberapa lubang yang lebih besar dari alat, yang menggunakan kebesaran tertentu (overcut), kurang lebih sama dengan ukuran butir abrasive yang digunakan. Kebesaran ini dipengaruhi oleh lebih atau kurang waktu pada saat pemesinan, yang tergantung pada kedalaman lubang, bahan WP, alas alat (desain alat), serta yang lain pada parameter pemesinan. Selain itu, harus ditekankan bahwa akurasi lubang tidak bergantung pada kebesaran lubang. Ini berarti dari pengulangan kebesaran. Di USM, itu adalah praktek yang bagus dilakukan pilot untuk pengujian pada kondisi mesin yang diinginkan, dimana kebesaran yang sebenarnya justru ditentukan, dengan demikian dapat menghitung diameter alat. Toleransi 25 m dengan mudah dapat diperoleh oleh USM. Namun, ini mungkin untuk mendapatkan toleransi sedekat 5 m jika diambil beberapa ketentuan.Kedalaman lubang , terutama yang bahan sulit diproduksi pada mesin, dapat mengakibatkan pertimbangan pada pengerucutan alat, tergantung pada kedalaman lubang. Pengerucutan ini disebabkan oleh keausan sisi pahat dan lama pengerjaan.

Kekasaran dinding lubang mesin ultrasonically diatur oleh sebagai berikut: Material yang dikerjakan dengan mesin. Kekasaran mesin lebih besar ketika bahan rapuh, seperti kaca dan germanium. Amplitudo osilasi, dan ukuran butir. Kekasaran meningkat dengan meningkatnya osilasi amplitudo dan ukuran butir abrasive yang digunakan.

Kualitas permukaan memburuk jika kondisi kavitasi berlaku. Dari sudut pandang ini, penggunaan rezim yang memompa dalam bekerja lebih disukai daripada menggunakan pengaturan hisap. Lebih-lebih, rotasi WP dalam kasus lubang melingkar dapat meningkatkan kualitas permukaan dan lubang kebulatan.

11.4. 5 PERKEMBANGAN TERKINIUSM telah dikembangkan dan aplikasi baru yang digunakan saat ini seperti:1. Contouring USM. Ketika rongga 3-D tenggelam dengan USM konvensional, bentuk alat yang digunakan, umumnya kompleks dan mahal (Gambar 11.37a). Rongga yang sama, dapat diproduksi oleh contouring USM (Gambar 11.37b), di mana mesin tersebut melakukan dengan alat sederhana sesuai dengan jalur alat yang ditentukan oleh fasilitas CNC. Melalui contouring USM, volume rongga dan kedalaman tenggelam dapat ditingkatkan di atas batas yang ditentukan USM konvensional.2. Rotary USM. Sebuah modifikasi versi USM yang ditunjukkan pada Gambar 11.38, di mana alat diputar pada 5000 rpm terhadap WP. Proses ini disebut rotary ultrasonik mesin (RUIM). Proses ini digunakan untuk pemesinan bahan bukan logam seperti kaca, keramik, karbida, ferit, kuarsa, zirkonium oksida, ruby, sapphire, oksida berilium, dan beberapa komposit. Ruim menjamin tingkat penghapusan yang tinggi, tekanan alat rendah untuk bagian yang halus dan rapuh, breakout berkurang melalui lubang-lubang, dan aspek rasio ditingkatkan. Ketika pemesinan untuk lubang kecil, Ruim memungkinkan pengeboran noninterrupted; pengeboran konvensional memerlukan suatu alat pencabutan, yang meningkatkan waktu pemesinan.3.Ultrasonic-assisted ECM. Ultrasonic-assisted ECM (ECUSM) adalah kombinasi dari proses USM dan proses ECM. Sistem mesin ini HP (Gambar 11,39) terdiri dari peralatan USM biasa yang dilengkapi dengan generator dc untuk memberikan celah kerja yang memerlukan elektrolisis untuk pembubaran anodik. WP terhubung sebagai anoda,

GAMBAR 11.37 Sinking (konvensional) dan contouring USM: (a) tenggelam ultrasonik dan (b) kontur Machining. (Modii ed dari El-Hofy, H., Proses Machining Lanjutan, Proses non tradisional dan Hybrid,McGraw-Hill Co, New York, 2005.)

GAMBAR 11,38 Mesin ultrasonik Rotary (RUIM). (Modii ed dari El-Hofy, H., Machining Lanjutan Proses, Proses non tradisional dan Hybrid, McGraw-Hill Co, New York, 2005.)

GAMBAR 11,39 Proses hibrida ECUSM.

Sedangkan alat ini terhubung sebagai katoda. Tegangan suplai adalah 3-15 V, yang menjamin kepadatan antara 5 dan 30 A/cm2. Elektrolit NaCl, NaNO3, Atau KNO3 digunakan sebagai pengganti air sebagai cairan pembawa abrasif. Alat ini berosilasi ultrasonic pada frekuensi 18-25 kHz dan amplitudo 10-40 m . Oleh karena itu, penghapusan material di proses ECUSM dipengaruhi oleh:a. Abrasi mekanis dari proses USM, yang dipengruhi oleh ukuran abrasifdan amplitudo osilasi.b. Pembubaran EC, bergantung pada arus mengelektrolisisnya. Kepadatan arus meningkat dengan penurunan ketebalan celah, yaitu, peningkatan rapat arusdengan penurunan ukuran butir abrasive. Umumnya, pembubaran EC dominan.

Dari pembahasan sebelumnya dapat disimpulkan sebagai berikut:1. Hanya bahan konduktif elektrik dapat diproses oleh ECUSM.2. MRR dari ECUSM lebih baik dibandingkan dengan dasar atau konvensional USM proses.3. Alat yang dipakai susah habis, yang memiliki dampak positif pada keakuratan HP.4. Kualitas permukaan ECUSM meningkat karena efek EC.5. Biaya tambahan dari generator DC sangat dibutuhkan untuk HP, karena memiliki banyak keuntungan dari proses baru.