permesinan non konvensional · pdf fileremoval pada benda kerja terjadi karena adanya efek...

2

Permesinan Non Konvensional

Wanda Saputra

Syahrul Rahmad

Fajri Ramadhan

3

KATAPENGANTAR

Puji syukurkami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karuniaNya,tugasdari dosen untuk pembelajaran mahasiswa selesai dikerjakan dalam hal ini mahasiswamengerjakan hal hal yang mengasah pengetahuan dalam mata kuliah proses produksi.

Kami berharap, Bapak dapat menerima upaya kami dalam pengerjaan tugastersebut,kamiucapkan terimakasih dan semoga dapat bermanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwabuku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Olehkarenaitu,sarandankritiksangatkamiharapkan.

Pekanbaru

Permesinan Non Konvensional

4

DAFTAR ISIKata pengantar……………………………………………………………………………….3

BAB 1. Abrasive Jet Machine……………………………………………………………….5

BAB 2. Abrasive Water Jet Machine………………………………………………………11

BAB 3. Laser Beam Machining (LBM)…………………………………………….…..22

BAB 4. Plasma Arc…………………………………………………………………………..29

BAB 5. Electronic Discharge Machine………………………………………………….…43

BAB 6. Electonic Chemical Machine………………………………………………………54

BAB 7. Computer Numerical Control. ………………………………………………….….60

Daftar Pustaka…………………………………………………………………………..…...73

5

BAB 1

Abrasive Jet Machine

6

Abrasive Jet Machine

Abrasive jet machine adalah sebuah proses pemesinan yang menggunakan bahan abrasiveyang di dorong oleh gas kecepatan tinggi atau air yang bertekanan tinggi untuk mengikis bahandari benda kerja.

Prinsip kerja abrasive jet machine:

prinsip dasar dari abrassive jet machine ialah adanya pemusatan aliran fluida dan partikelabrasif dengan kecepatan dan tekanan tinggi / ultra high preasure (UHP) pada benda kerja. Metalremoval pada benda kerja terjadi karena adanya efek abrasi dan erosi oleh aliran fluida danpartikel.

partikel abrasif adalah ukuran lebih halus (dari urutan mikron) dalam AJM dibandingkanpada pasir, proses peledakan.

proses Parameter AJM dapat lebih baik dikontrol dan diatur dalam perbandingan dengan pasiroperation peledakan

7

Dalam praktek yang sebenarnya, diameter dalam nozzle biasanya berkisar dari 0.075 sampai 0,4mm 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 'berdiridari jarak jauh' (atau nozzle jarak ujung) yang biasanya bervariasi 0,7-1,0 mm. ukuran partikelabrasif biasanya diambil sebagai 1-50 mikron.

Keuntungan dari abrasive jet machine

• Kemampuan meraut bahan getas, tipis dan daerah sulit

• Investasi dan konsumsi daya rendah

• Material removal rate bagus

Kekurangan dari abrasive jet machine

• Terbatas untuk bahan getas.

• Perlu proses lanjut kalau terjadi sticking (penempelan)

• Akurasi rendah

Adapun jenis bahan abrasive, ukuran serta pemakaiannya (operasi).

8

Faktor yang mempengaruhi kecepatan potong Abrasive Jet Machine

• Kekerasan material

• Tebal material

• Geometri bagian

• Power di nosel(tekanan dan laju aliran fluida)

• Kuantitas dan kualitas abrasive yang di gunakan.

• Jenis abrasive

• Kualitas abrasive

Ada beberapa aplikasi dari ajm

• Pembersih area sulit pada rongga cetakan

• Pemotongan tipis benda dari kaca, keramik, mika, dll.

• Pembuangan lem, cat, dll.

• Memproduksi benda dengan kualitas permukaan tinggi.

Adapun komponen – komponen pada pemesinan abrasive jet machine yaitu :

Sistem Abrasive Pengiriman

Sistem Kontrol

Pompa

Nozzle

Mixing Tabung

Motion sistem

9

1. Sistem Abrasive Pengiriman

Abrasive merupakan sebuah laju aliran sederhana dari pasir granite yang halus secarakonstan.Semua itu diperlukan untuk kelancaran proses pemotongan yang akurat. Sistemkonstruksi pengiriman abrasive yang modern dirancang untuk menghilangkan getarandan penggumpalan pasir granite. Hal ini merupakan persoalan yang rawan pada padatansistem metering katup pengiriman abrasive konstruksi sebelumnya.

2. Sistem kontrol

Secara historis, mesin pemotongan jet abrasif telah menggunakan sistem kontroltradisional CNC yang mana sering dikenal dengan nama "G-code". Namun, ada gerakancepat dari teknologi ini untuk sistem jet abrasif, terutama untuk aplikasi mesin jangkapendek dan terbatas untuk produksi toko.

G-code merupakan pengendali yang dikembangkan untuk memindahkan alatpemotong kaku, seperti pabrik akhir atau pemotong mekanis.Tingkat umpan untuk alatini umumnya diselenggarakan konstan atau bervariasi hanya dalam kenaikan tersendiriuntuk sudut dan kurva. Setiap kali perubahan dalam tingkat pemasukanperintah(Command) pemrograman.

3. Pompa

Proses pemotongan jet air dimulai dengan pompa intensifier, yang menciptakan tekananultra tinggi (lebih dari 50.000 psi) tekanan air yang dibutuhkan untuk memotong bahankeras. Pompa intensifier menggunakan tekanan hidrolik atas sistem air. Sebuah motorbesar tenaga kuda drive dengan pompa hidrolikdapat menciptakan kekuatan tekananhidrolik pada piston dalam silinder. Tekanan hidrolik diperkuat oleh rasio silinderhidrolik yang lebih besar yang dimana akan mendorong piston kecil ke silinder yangtelah diisi dengan air, sehingga menciptakan tekanan air ultra-tinggi.

4.nozzel

Nozzel ini digunakan sebagai media penembak dari aliran air+pasir abrasive bertekanantinggi.yang mana nozzle itu dapat didefinisikan sebagai pemercepat aliran fluida.

10

Gambar 1.1. Nozzel

5. Mixing tabung

Tabung pencampuran adalah tempat abrasif campuran dengan air tekanan tinggi.Tabungpencampuran harus diganti jika toleransi turun di bawah tingkat yang dapat diterima.Untukakurasi maksimum, ganti tabung pencampuran lebih sering.

6. Motion sistem

Rangka untuk membuat bagian-bagian presisi, sebuah abrasive sistem jet harus memiliki mejadan presisi xy gerak sistem kontrol.

11

BAB 2

Abrasive Water Jet Machine

12

ABRASIVE WATER JET MACHINING

1.Definisi Abrasive JetMachining

Abrasive Jet Machining adalah suatu alat untuk mengembangkan dan penanganan aliran

gas abrasif-sarat untuk mesin jet abrasif, menggunakan peralatan untuk penyimpanan, makan,

dan pengendalian bubuk abrasive dalam jet pembawa disampaikan melalui tabung tegak pada

tekanan yang relatif tinggi dan kecepatan. jet tekanan yang relatif tinggi dan kecepatan tinggi

digunakan dan dapat digunakan di mana tekanan gas yang relatif tinggi diperlukan dan dapat

digunakan dengan aliran gas bertekanan pada setiap tekanan yang diinginkan.

Keterangan :

1 – air bertekanan tinggi inlet

2 – permata (ruby atau berlian)

3 – abrasive (garnet)

4 – pencampuran tabung

5 – penjaga

6 – memotong air jet

7 – memotong bahan

Gambar Abrasive Water JetMachining

12









Keterangan :





5 – penjaga




12









Keterangan :





5 – penjaga




13

Tekanan gas biasanya sudah lebih rendah dari sekitar 200 PSI.jika luas daerah aliran

penampang nosel pengiriman yang lumayan berkurang, rasio dari partikel volume gas tidak akan

lagi membentuk kombinasi bisa diterapkan dalam kaitannya dengan kecepatan gas dan massa

partikel abrasif. Penemuan ini bertujuan mengurangi daerah aliran penampang nosel dan

sebaiknya beberapa pengurangan di daerah aliran penampang tabung pakan sehingga kondisi

untuk abrasi disediakan.bentuk novel tabung pakan dan nosel pengiriman digunakan membuat

kerja praktis dari tekanan jauh lebih tinggi daripada bekerja. aliran abrasif pada tekanan lebih

dari 200 PSI, misalnya, dari urutan 300 atau 400 PSI dicapai. Banyak variasi yang lebih luas dan

ukuran partikel partikel daripada yang dipraktekkan dalam peralatan diketahui sebelum dapat

disediakan.aluminium oksida atau silikon karbida partikel dapat digunakan.

2.Prinsip KerjaAbrasive JetMachining

Aliran bertekanan gas abrasif-sarat dibawa dalam garis lurus tubing disukai diperpanjang

ke arah vertikal, desirably vertikal downwardly, dari sudut pengembangan aliran gas bertekanan

ke lubang pengiriman nozel abrasif digunakan. Hal ini membuat peningkatan luas mungkin

dalam tekanan dan kecepatan, tanpa Sejalan meningkatkan keausan pipa.ini saluran pengiriman

vertikal abrasif atau tubing terbentuk dari bahan kaku seperti karbida atau logam, tanpa kerja dari

setiap zona karet fleksibel. Dengan kerja dengan garis lurus, sebaiknya downwardly

diperpanjang tubing, pakaian kasar untuk yang terkena pipa berkurang, bahkan pada tekanan

tinggi.pemasangan peralatan pembangkit jet abrasif dengan menyediakan mekanisme untuk

penyesuaian vertikal nozel dalam kaitannya dengan mendukung pekerjaan juga ditujukan.

14

Gambar Diagram Skematik dari Proses Abrasive Jet Machining

Abrasive Jet Machining (AJM) menggunakan aliran butiran abrasive halus dicampur

dengan udara atau gas pembawa lainnya pada tekanan tinggi.Aliran ini diarahkan oleh nosel

yang didesain cocok untuk keperluan tersebut kepada permukaan benda kerja yang

dikerjakan.Pengelupasan material terjadi gaca erosive yang disebabkan oleh tumbuhan partikel

abrasive pada permukaan benda kerja dengan kecepatan tinggi (http://translate.google.co.id).

Pemusatan aliran dengan kecepatan tinggi daripada 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 abrasi dan erosi oleh

aliran fluida dan partikel.

3.Komponen PemesinanAbrasive JetMachining

Berdasarkan pada komponen pemesinanabrasive jet machining mempunyai komponen-

komponen.Adapun komponen-komponennya terdiri dari sistem abrasive pengiriman, sistem

kontrol, pompa, nozzle, mixing tabung dan sistem motion.

14















14















15

3.1.Sistem Abrasive Pengiriman

Sebuah laju aliran sederhana tetap abrasive semua yang diperlukan untuk kelancaran,

memotong akurat.sistem modern pakan abrasif adalah menghilangkan getaran pengumpan

masalah rawan dan padatan metering katup sistem sebelumnya dan menggunakan diameter

orifice tetap sederhana untuk meter aliran abrasive dari bagian bawah hopper pakan kecil yang

terletak berdekatan dengan nozel pada Y- sumbu kereta.

Sebuah lubang sistem metering ini sangat handal dan sangat diulang. Setelah aliran

abrasive melalui lubang diukur selama mesin set-up, nilai dapat dimasukkan ke dalam program

komputer kontrol dan tidak ada penyesuaian atau fine-tuning aliran abrasive akan pernah

diperlukan. Gerbong abrasif kecil yang terletak pada sumbu Y kereta biasanya.menampung

sekitar pasokan 45-menit abrasive dan dapat diisi ulang dengan sendok tangan sementara

pemotongan sedang berlangsung.

3.2.Sistem Kontrol

Fundamental keterbatasan sistem kontrol CNC tradisional. Secara historis, air jet dan

tabel jet abrasif pemotongan telah menggunakan sistem kontrol tradisional CNC menggunakan

alat mesin akrab "G-code." Namun, ada gerakan cepat dari teknologi ini untuk sistem jet abrasif,

terutama untuk aplikasi mesin jangka pendek dan terbatas-produksi toko.G-kode pengendali

dikembangkan untuk memindahkan alat pemotong kaku, seperti pabrik akhir atau pemotong

mekanis.Tingkat umpan untuk alat ini umumnya diadakan konstan atau bervariasi hanya dalam

kenaikan tersendiri untuk sudut dan kurva.

Setiap kali perubahan dalam tingkat pakan entri pemrograman diinginkan harus

dilakukan. Air jet atau jet abrasif pasti bukan merupakan alat pemotong kaku; menggunakan

tingkat feed konstan akan menghasilkan berat undercutting atau lancip di sudut-sudut dan di

sekitar kurva. Selain itu, perubahan langkah membuat diskrit tingkat pakan juga akan

mengakibatkan dipotong tidak rata di mana transisi terjadi.

Perubahan dalam tingkat pakan sudut dan kurva harus dibuat lancar dan secara bertahap,

dengan laju perubahan ditentukan oleh jenis bahan yang potong, ketebalan, geometri bagian dan

sejumlah parameter nozzle.

Algoritma kontrol yang menghitung persis bagaimana tingkat pakan harus bervariasi untuk suatu

16

geometri yang diberikan dalam bahan tertentu untuk membuat bagian yang tepat. Algoritma ini

sebenarnya yang diinginkan menentukan variasi pada tingkat setiap umpan 0,0005 "(0,012 mm)

sepanjang jalan alat untuk memberikan umpan profil tingkat yang sangat halus dan bagian yang

sangat akurat. Menggunakan G-Code untuk mengubah profil ini feed rate yang diinginkan ke

dalam instruksi kontrol sebenarnya untuk motor servo akan membutuhkan sejumlah besar

pemrograman dan memori controller. Sebaliknya, kekuatan dan memori dari PC modern dapat

digunakan untuk menghitung dan menyimpan seluruh perkakas dan profil feed rate dan

kemudian langsung drive servomotors yang mengontrol XY gerakan. Hal ini menyebabkan

bagian yang lebih tepat yang jauh lebih mudah untuk menciptakan daripada jika G-kode

pemrograman yang digunakan.

3.3.Pompa

Tekanan awal ultra-tinggi sistem pemotongan menggunakan pompa hidrolik intensifier

eksklusif.Pada saat itu, pompa intensifier adalah satu-satunya pompa andal yang mampu

menciptakan tekanan cukup tinggi untuk mesin air jet. Motor mesin atau listrik drive pompa

hidrolik yang memompa cairan hidrolik pada tekanan dari 1.000 menjadi 4.000 psi (6.900 untuk

27.600 kPa) ke dalam silinder intensifier.

Cairan hidrolik kemudian mendorong pada piston besar untuk menghasilkan kekuatan

tinggi pada penyelam berdiameter kecil.plunger ini pressurizes air ke tingkat yang sebanding

dengan luas penampang piston relatif besar dan plunger kecil. Poros engkol pompat eknologi

abad-tua di belakang pompa poros engkol didasarkan pada penggunaan crankshaft mekanik

untuk memindahkan sejumlah individu atau torak piston bolak-balik dalam silinder. Periksa

katup dalam silinder masing-masing memungkinkan air untuk memasuki silinder sebagai plunger

cara 2 (pompa poros engkol) ditarik dan kemudian keluar silinder ke outlet manifold sebagai

uang muka plunger ke pompa cylinder.Crankshaft secara inheren lebih efisien daripada pompa

intensifier karena mereka tidak memerlukan sistem hidrolik power-merampok.

Selain itu, poros engkol pompa dengan tiga atau lebih silinder dapat dirancang untuk

memberikan output tekanan yang sangat seragam tanpa perlu menggunakan sistem attenuator.

poros engkol pompa tidak umum digunakan dalam aplikasi tekanan ultra-tinggi sampai cukup

baru-baru ini. Ini karena poros engkol khas pompa dioperasikan pada stroke lebih per menit dari

17

suatu pompa intensifier dan menyebabkan hidup tidak dapat diterima singkat segel dan katup

cek.

Perbaikan dalam desain segel dan bahan, dikombinasikan dengan ketersediaan luas dan

mengurangi biaya komponen katup keramik, memungkinkan untuk mengoperasikan pompa

engkol di 40.000 sampai 50.000 psi (280.000 untuk 345.000 kPa) rentang dengan kehandalan

yang sangat baik. Hal ini merupakan suatu terobosan besar dalam penggunaan pompa tersebut

untuk memotong jet abrasif. 20 / 30 tenaga kuda khas crankshafts pompa tripleks digerakkan.

Pengalaman telah menunjukkan bahwa jet abrasif tidak benar-benar membutuhkan

60.000 psi penuh (414.000 kPa) kemampuan pompa intensifier. Dalam sebuah jet abrasif, bahan

abrasif melakukan pemotongan yang sebenarnya saat air hanya bertindak sebagai sarana untuk

membawa melewati bahan yang dipotong. Hal ini sangat mengurangi keuntungan menggunakan

tekanan ultra-tinggi. Memang banyak operator jet abrasif dengan 60.000 psi (414.000 kPa)

pompa intensifier telah belajar bahwa mereka mendapatkan potongan halus dan keandalan yang

lebih banyak jika mereka mengoperasikan jet kasar mereka di 40.000 sampai 50.000 psi

(276.000 untuk 345.000 kPa) jangkauan. Sekarang pompa poros engkol menghasilkan tekanan

pada daerah tersebut, peningkatan jumlah sistem jet abrasif yang dijual dengan pompa poros

engkol-jenis yang lebih efisien dan mudah dipelihara.

3.4.Nozzle

Semua sistem jet abrasive menggunakan nozel dasar yang sama dua tahap. Pertama, air

melewati sebuah lubang berdiameter kecil permata untuk membentuk sebuah jet yang sempit.Air

jet kemudian melewati sebuah ruang kecil di mana efek venturi menciptakan vakum sedikit yang

menarik bahan abrasif dan udara ke daerah ini melalui tabung.Partikel abrasif yang dipercepat

oleh aliran air dan bergerak bersama-sama mereka masuk ke dalam tabung, panjang silinder

berongga pencampuran keramik.

Campuran yang dihasilkan keluar abrasive dan air tabung pencampuran sebagai arus

koheren dan memotong materi. Sangatlah penting bahwa mulut permata dan tabung

pencampuran harus tepat sesuai untuk memastikan bahwa air jet melewati langsung di tengah-

tengah tabung pencampuran. Jika kualitas abrasivejet akan tersebar, kualitas pemotongan yang

dihasilkan akan menjadi miskin, dan kehidupan tabung pencampuran akan pendek. Diameter

lubang khas untuk sebuah nozzle jet abrasive 0,010 "untuk 0,014" (0,25 mm sampai 0,35 mm).

Permata lubang mungkin ruby, sapphire atau berlian, dengan batu safir yang paling umum.Ruang

18

venturi antara mulut permata dan bagian atas tabung pencampuran merupakan daerah yang

tergantung pada pemakaian.memakai Hal ini disebabkan oleh aksi erosi dari aliran abrasif karena

memasuki sisi ruangan dan entrained oleh waterjet tersebut. Beberapa nozel menyediakan liner

karbida untuk meminimalkan pakai ini.penyelarasan yang tepat dari mulut permata dan tabung

pencampuran sangat penting untuk kehidupan tabung pencampuran. Hal ini terutama berlaku

untuk diameter relatif kecil 0,030 "(0,75 mm).

3.5.Mixing Tabung

Tabung pencampuran adalah tempat abrasif campuran dengan air tekanan tinggi.Tabung

pencampuran harus diganti jika toleransi turun di bawah tingkat yang dapat diterima.Untuk

akurasi maksimum, ganti tabung pencampuran lebih sering.

3.6.Motion sistem

Rangka untuk membuat bagian-bagian presisi, sebuah abrasive sistem jet harus memiliki

meja dan presisi xy gerak sistem kontrol.Tabel jatuh ke dalam tiga kategori umum.Lantai-mount

sistem gantry Terpadu tabel / gantry sistem Lantai-mount sistem penopang.

Gambar water jet mesin

4. JENIS-JENIS WATER JET

4.1. Pemotongan pancaran air (WJC)

Pemotongan Waterjet (WJC), juga dikenal sebagai mesin air jet atau mesin hidrodinamik,

menggunakan jet tinggi kecepatan fluida menimpa benda kerja untuk

melakukan operasi pemotongan.

19

Water Jet Cutter menggunakan aliran air halus dengan tekanan dan kecepatan tinggi, yang

diarahkan pada permukaan bendakerja sehingga menyebabkan benda kerja terpotong

Untuk mendapatkan aliran air yang halus digunakan pembukaan nosel dengan diameter

sekitar 0,004 sampai 0,016 in (0,1 sampai 0,4 mm). Agar diperoleh aliran dengan energi yang

cukup untuk pemotongan, digunakan tekanan di atas 60.000 lb/in2 (400 Mpa), dan pancaran

mencapai kecepatan di atas 3000 ft/sec. (900m/s).Cairan ditekan sesuai tingkat yang diinginkan

dengan menggunakan pompa hidraulik.Sebagai cairan pemotong biasanya digunakan larutan

polimer karena cendrung menghasilkan aliran yang lebih menyatu (coherent stream).Aliran

cairan dari nosel dapat diatur besarnya, untuk material yang tipis pembukaan diatur lebih kecil

agar dihasilkan pemotongan yang lebih halus.

Parameter dalam proses WJC adalah :

F Jarak antara nosel dan permukaan benda kerja (stand off distance).

F Diameter pembukaan nosel,

F Tekanan air dan kecepatan potong.

Jarak antara pembukaan nosel dengan permukaan benda kerja harus diatur sekecil mungkin

untuk menghindari adanya percikan aliran cairan. Jarak yang umum digunakan adalah 1/8 in (3,2

mm). Ukuran pembukaan nosel berpengaruh terhadap ketelitian pemotongan, pembukaan kecil

digunakan untuk pemotongan halus pada material yang tipis, sedang untuk memotong material

yang lebih tebal dibutuhkan pancaran aliran dan tekanan yang lebih besar pula. Kecepatan

pemotongan yang sering digunakan dari 12 in./min (5 mm/s) sampai di atas 1200 in./min (500

mm/s).

4.2. Pemotongan pancaran air abrasif (AWJC)

Air jet mesin (WJM) terutama digunakan untuk memotong dan celah berpori bukan logam

seperti kayu, kertas, kulit, dan busa.Namun, tidak efisien untuk pengerjaan material keras. Ketika

abrasive dicampur dalam air jet, Abrasive Water Jet Machining, proses baru dan lebih kuat

direalisasikan.Baik WJM dan AWJM menggunakan prinsip dari pressurizing air untuk tekanan

sangat tinggi, dan memungkinkan air untuk melarikan diri melalui lubang yang sangat kecil

(orifice).

Air jet mesin menggunakan sinar keluar air orifice (atau permata) untuk memotong hal-hal

lembut seperti popok dan permen, tetapi tidak efektif untuk memotong bahan lebih keras.Air

20

inlet biasanya bertekanan antara 20.000 dan 55.000 pound per inci persegi (PSI). Ini dipercepat

melalui lubang kecil di "Jewel", yang biasanya 0,010 "untuk 0,015" diameter.

Hal ini menciptakan sebuah balok kecepatan air yang sangat tinggi. Abrasive mesin air jet

bahwa balok menggunakan air yang sama untuk mempercepat partikel kasar untuk kecepatan

cukup cepat untuk memotong bahan jauh lebih sulit. Dengan bantuan abrasive, bahan kekerasan

apapun dapat dipotong tanpa delaminasi, tanpa kerusakan termal, dalam waktu yang sama,

dengan tingkat pemotongan yang sangat tinggi dan kemampuan untuk memotong ketebalan yang

sangat besar.

WJC digunakan untuk pemotongan benda kerja logam, maka biasanya harus ditambahkan

partikel abrasif kedalam aliran pancaran. Partikel abrasif yang sering digunakan adalah oksida

aluminium, dioksida silikon, dan garnet (mineral silikat). Partikel abrasif yang ditambahkan

kedalam aliran air sekitar 0,5 lb/min (0,23 kg/min) setelah keluar dari nosel.

Parameter dalam proses AWJC sama dengan pada proses WJC, yaitu :

F diameter pembukaan nosel,

F tekanan air, dan

F jarak antara pembukaan nosel dan permukaan bendakerja.

Diameter pembukaan nosel berkisar antara 0,010 in. (0,25 mm) sampai 0,025 in. (0,63 mm),

sedikit lebih besar daripada WJC. Tekanan air yang digunakan hampir sama seperti WJC,

sedang jarak antara pembukaan nosel dengan permukaan bendakerja sedikit lebih kecil, untuk

meminimalkan dampak dari percikan cairan pemotong, yang sekarang mengandung partikel

abrasif. Jarak tersebut sekitar seperempat dan setengah dari jarak yang biasa dipakai pada WJC.

4.3. Pemesinan Pancaran Abrasif (AJM)

Abrasive Jet Machine adalah proses pelepasan material yang menggunakan aliran gas

kecepatan tinggi yang mengandung partikel-pertikel abrasif kecil. Disini digunakan gas kering

dengan tekanan 25 sampai 200 lb/in2 (0,2 sampai 1,4 MPa) dialirkan melalui lubang nosel

dengan diameter 0,003 sampai 0,040 in. (0,075 sampai 1,0 mm) pada kecepatan 500 sampai

1000 ft/min (2,5 sampai 5,0 m/s). Gas yang digunakan adalah udara kering, nitrogin, dioksida

karbon, dan helium.Untuk mengarahkan nosel pada bendakerja biasanya dilakukan secara

manual oleh seorang operator.Jarak antara ujung nosel dengan permukaan bendakerja sekitar 1/8

21

in. sampai beberapa in.Tempat kerja harus disiapkan dengan ventilasi yang cukup memadai

untuk operator.

AJM pada umumnya digunakan untuk proses penyelesaian seperti pemangkasan,

pembersihan, pemolesan, dan sebagainya. Pemotongan dapat dilakukan untuk material yang

keras dan getas ( sebagai contoh gelas, silikon, mika, dan keramik ) yang berbentuk rata dan

tipis. Abrasif yang sering digunakan adalah oksida aluminium (untuk aluminium dan kuningan),

karbida silikon (untuk baja tahan karat dan keramik), dan butir gelas (untuk pemolesan). Ukuran

diameter butir sangat halus, berkisar antara 15 sampai 40 mm, dan untuk dapat digunakan ukuran

tersebut harus seragam.

22

BAB 3LASER BEAM MACHINING (LBM)

23

Dewasa ini teknologi pemesinan sudah semakin maju.Hal initerlihat dari mulai

banyaknya jenis-jenis mesin berteknologi tinggi yang bermunculan dan berkembang di dunia

ini.Salah satu contohnya adalah Laser Beam Machining (LBM).LBM menggunakan sinar

monokromatik berkekuatan tinggisehingga alat ini hampir bisa digunakan pada segala jenis

material. Dalam kehidupan sehari-hari, LBM biasa digunakan sebagai alat untuk memotong atau

melubangi material dengan akurasi yang tinggi.Dalam proses produksi, meskipun memiliki

kekuatan yang tinggi dan tingkat akurasi yang baik, teknologi LBM masih jarang digunakan. Hal

ini dikarenakan dalam pengerjaan alat ini dibutuhkan tenaga ahli yang profesional dan biaya

operasional yang cukup mahal. Meskipun begitu,tidaklah salah bagi kita untuk mempelajari

teknologi ini, mengingat bahwateknologi ini akan semakin berkembang dan membawa

kontribusi yang berarti dalam pemesinan ke depannya.

1.Pengertian Laser Beam Machining (LBM)

Laser Beam Machining (LBM) adalah suatu metode pemotongan, di mana benda kerja

dileburkan dan diuapkan oleh sebuahsinar laser monokromatik yang kuat. Ketika sinar mengenai

benda kerja,panas menghasilkan lelehan dan menguapkan benda kerja hingga yangpaling keras

sekalipun.LBM dapat digunakan untuk welding dan cutting metals/nonmetals.Selain itu, LBM

juga dapat digunakan untuk brazing (memelas), soldering,drilling, dan membuat tanda

(marking).

Gambar 1. Huruf “E” yang Dibuat dengan LBM

24

2. Prinsip Dasar Terbentuknya Laser

Kata “ laser ” merupakan akronimdari “light amplification bystimulated emission of radiation”.

Laser dapat terbentuk akibat penyerapan energi kuantum oleh material/medium laser dari sumbersinar yang menyebabkan elektron sebuah atomnya melompat ke tingkat energy yang lebih tinggi(orbit yang lebih jauh dari nukleus). Elektron ini kemudian akan jatuh ke orbit asalnya secaraspontan sambil memancarkan energiyang telah diserap sebelumnya. Energi yang berupa radiasiini memiliki panjang gelombang yang sama dengan energi penstimulasinya dan sefasedengannya.

Gambar 2.Elektron dengan Orbitnya

25

3.Operasi kerja LBM

Gambar 3.Skema kerja Laser padat

Sistem LBM dioperasikan pada suhu ruang.Dengan menggunakankapasitor yang diisi

4.000 V, getaran 3.000 J dilepaskan dalam 1 msmelalui gas Xenon praionisasi dalam sinar

lampu. Sinar lampu inimemancarkan energi yang akan diserap oleh batang laser.Batang laser

ditempatkan pada ruang optik yang memiliki reflektor berbentuk elips. Dengan menempatkan

batang pada fokus reflektor,hampir semua radiasi dari sinar lampu difokuskan padanya

sehinggaenergi yang diserap menjadi optimal. Dengan menyerap energi ini,elektron di dalam

batang akan berpindah ke orbit yang lebih luar dari inti.Lalu karena ia ingin kembali ke kondisi

normal atau awalnya, maka iamemancarkan energi yang telah diserapnya dalam bentuk sinar.

Ujung-

26

ujung batang dilapisi oleh reflektor yang memantulkan sinar tersebutsehingga di dalam batang

sendiri pun terjadi pemantulan internal.Pada salah satu ujung, reflektor yang digunakan

hanyamemantulkan sebagian sinar yang datang kepanya sehingga ketika sinar yang terbentuk

telah mencapai intensitas tertentu, sinar laser akan lolos. Hal ini terjadi pada 6-120

getaran/menit.

Gambar 4.Proses Pada Batang Laser

Sinar yang lolos, dipancarkan hampir sepenuhnya sejajar atauhanya berbeda sudut (θ)10 -10 radian.Karena perbedaan yang rendahini dan sifat monokromatiknya, sinar dapat

difokuskan dengan lensasederhana untuk memperoleh kerapatan daya yang tinggi di area

kecilberukuran 1-6 in dari lensa.Karena diperuntukan untukmemfokuskan/memusatkan sinar

yang datang ke padanya, lensa yangdigunakan adalah lensa cembung yang bersifat

konvergen.Dengan mengatur fokus lensa, kita dapat membentuk potonganyang kita inginkan,

seperti bentuk potongan yang melebar di atas atau melebar di bawah. Cara lain adalah dengan

mengatur posisi benda kerjaterhadap jatuhnya sinar. Hal ini membutuhkan pengaturan meja

kerja.

27

Gambar 5.Bentuk Potongan LBM

Khusus untuk tipe laser gas, seperti laser CO2, sumber energiberasal dari pelepasan elektron oleh

elektroda, bukan dari sinar lampu.

Gambar 6.Skema Kerja Laser Gas

4. Keuntungan dari LBM:a. Mampu diterapkan pada semua logam yang ada.

28

b. Ketidakadaan kontak langsung dan gaya yang besar antara alat danbenda kerja.c. Kemampuan untuk bekerja dalam udara, gas inert, ruang hampa , dancairan atau padatan yang

transparan secara optik.d. Keakuratan dan kemampuan untuk membuat lubang dan potonganyang sangat kecil.e. Kecocokan untuk memotong keramik dan material-material lain yangsiap dikenai panas kejut.

Gambar 13.Hasil Pemesinan LBM

5.Kerugian dari LBM:

a. Modal dan biaya operasi yang tinggi.b. Kemampuan pakai yang terbatas (benda kerja yang tipis dan pemotongan material untuk

jumlah yang kecil).c. Kecepatan produksi yang lama karena dibutuhkan penjajaran yangakurat.d. Ketidakseragaman lubang dan potongan.e. Efek kerusakan akibat panas pada benda kerja.f. Membutuhkan operator yang sangat handal.g. Efisiensi operasi yang rendah

29

BAB 4

Plasma Arc

30

1.Plasma Arc Welding

Plasma Arc Welding merupakan bagian dari pengelasan busur listrik dan prosesnyaserupa dengan Gas Tungsten Arc Welding (GTAW/TIG welding) yaitu menggunakan elektrodatak terkonsumsi dari tungsten untuk menghasilkan busur listrik pada benda kerja. Perbedaannyaadalah pada PAW terjadi aksi konvergensi gas inert di lubang nozzle pada obor las (weldingtorch) sehingga menghasilkan penguatan busur listrik seperti pada gambar 1 di bawah

Gambar 4.1. Skemaperalatan Plasma Arc Welding

Gambar 4.2.peralatan Plasma Arc Welding

30





30





31

2.Pengertian Plasma Jet

Plasma terdiri dari kumpulan elektron yang bergerak bebas dari atom-atom yang

kehilangan elektron. Energi yang dibutuhkan untuk strip elektron dari atom untuk membuat

plasma dapat berbagai asal misal termal, listrik atau cahaya (sinar ultra violet, cahaya tampak

intens dari laser). Plasma dapat dipercepat dan dikendalikan oleh medan listrik dan magnetik.

3.Prinsip Kerja Plasma Jet

3.1.Plasma welding

Pada proses ini menggunakan frekuensi dan tegangan tinggi, menghasilkan percikan untuk

mengionisasi udara melalui kepala obor dan memulai sebuah busur. Obor yang dipegang

menggunakan tangan biasanya dapat memotong menjadi 2 pada (48 mm) pelat baja tebal, dan

obor yang dikendalikan oleh komputer lebih kuat, yaitu dapat memotong baja sampai 6 inci (150

mm) tebal.

Sejak pemotong menghasilkan plasma yang sangat panas dan sangat "lancip" untuk

memotong, dimana sangat berguna untuk memotong logam lembaran atau bentuk siku

melengkung. Sebagai pelindung kacamata las dan perisai wajah diperlukan untuk mencegah

kerusakan mata.

Gambar 4.3.gambar skema obor plasma

32

Pada pengelasan ini, gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu sangat tinggi

sehingga gas menjadi terion dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut

plasma. Peralatan didesain sedimikian sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus

sehingga suhu plasma naik dan konsentrasi energi panas pada logam pada area yang kecil akan

menyebabkan logam cepat menjadi cair. Ketika gas meninggalkan nosel, gas berkembang

dengan cepat dan membawa logam cair, sehingga proses pemotongan bisa berjalan.

Las plasma busur nyala listrik (Plasma Arc Welding). Proses plasma sebenarnya

merupakan penyempurnaan las tungsren, hanya saja busur nyala listrik tidak muncul diantara

elektroda dengan benda kerja tetapi muncul antara ujung elektroda dengan gas inti yang mengalir

di sekitarnya. Las plasma ternyata lebih baik dari las tungsten karena busur nyala listrik yang

muncul lebih stabil dengan diameter lebih kecil sehingga panasnya lebih terpusat. Proses

pengelasan bias lebih cepat, disamping itu tungsten tidak pernah menyentuh benda kerja.

2.Plasma cutting

Plasma cutting adalah proses yang digunakan untuk memotong baja dan lainnya logam dari

ketebalan yang berbeda (atau kadang-kadang bahan lain) dengan menggunakanobor plasma.

Dalam proses ini, suatu gas inert (di beberapa unit, udara tekan) ditiup dengan kecepatan tinggi

dari nozel, pada saat yang sama busur listrik terbentuk melalui gas yang dari nozel ke permukaan

dipotong, mengubah sebagian dari gas itu untuk plasma. Plasma cukup panas untuk mencairkan

logam yang dipotong dan bergerak cukup cepat untuk meniup logam cair jauh dari

memotong.Busur plasma sangat panas dan berada di kisaran 25.000 ° C (45,000 ° F).

Plasma (arc) cutting dikembangkan pada tahun 1950 untuk memotong logam yang tidak

bisa nyala api dipotong, seperti baja stainless aluminium, dan tembaga. Proses pemotongan

plasma busur konduktif menggunakan gas elektrik untuk mentransfer energi dari sumber daya

listrik melalui pemotongan plasma obor ke dipotong material. Gas plasma termasuk argon,

hidrogen, nitrogen dan campuran, ditambah udara dan oksigen.

Biasanya, sebuah sistem pemotongan busur plasma memiliki catu daya, rangkaian mulai

busur, dan obor. Sumber daya dan sirkuit starter busur tersambung ke obor memotong

33

memimpin dan kabel yang menyediakan aliran gas yang tepat, arus listrik, dan frekuensi tinggi

untuk obor untuk memulai dan mempertahankan proses dan. The busur aliran plasma difokuskan

oleh sangat sempit lubang nozzle.Suhu busur plasma meleleh logam dan menembus benda kerja

sementara aliran gas kecepatan tinggi menghilangkan bahan cair dari bagian bawah dipotong,

atau goresan.Selain itu untuk radiasi energi tinggi (Ultraviolet dan terlihat) yang dihasilkan oleh

plasma busur pemotongan.

A. MACAM-MACAM PLASMA CUTTING

1.Plasma Cutting konvensional Arc (1957)

Jet plasma yang dihasilkan oleh konvensional "kering" teknik penyempitan busur

diperkenalkan pada tahun 1957 oleh Union Carbide's Linde Divisi. Pada tahun yang sama, Dr

Robert Gage memperoleh paten, yang selama 17 tahun memberikan Union Carbide monopoli

virtual. Teknik ini dapat digunakan untuk memotong logam apapun pada kecepatan potong yang

relatif tinggi. Ketebalan plat bisa berkisar dari lembaran logam tipis untuk pelat setebal sepuluh

inci (250 mm). Ketebalan potong pada akhirnya tergantung pada kapasitas saat pembawa obor

dan sifat fisik logam.Sebuah obor tugas berat mekanik dengan kapasitas arus 1000 amp bisa

memotong sampai dengan 10-inch stainless steel tebal dan aluminium.Namun, dalam sebagian

besar aplikasi industri, tebal plat jarang melebihi dua inci.Dalam rentang tebal, potongan plasma

konvensional biasanya miring dan memiliki ujung atas bulat.pemotongan miring adalah hasil

dari ketidakseimbangan dalam masukan panas ke wajah dipotong. Sebuah sudut potong yang

positif dihasilkan karena energi panas di bagian atas potongan didisipasikan sebagai busur

berlangsung melalui memotong.

Ketidak seimbangan panas berkurang dengan menempatkan obor sedekat mungkin dengan

benda kerja dan menerapkan prinsip penyempitan busur, seperti yang ditunjukkan pada Gambar

4.1.penyempitan busur Peningkatan menyebabkan profil temperatur busur listrik menjadi

diperpanjang dan lebih seragam.Sejalan, potong menjadi lebih persegi.Sayangnya, penyempitan

nosel konvensional dibatasi oleh kecenderungan penyempitan meningkat untuk mengembangkan

34

dua busur seri, satu busur antara elektroda dan nozzle dan busur kedua antara nozzle dan benda

kerja.

Fenomena ini dikenal sebagai "busur ganda" dan rusak baik elektroda dan nozzle.Double

busur sangat terbatas sejauh mana kualitas plasma dipotong dapat ditingkatkan. Sejak

diperkenalkannya proses busur plasma pada pertengahan tahun 50-an, penelitian yang

difokuskan pada peningkatan penyempitan busur tanpa menciptakan arcing ganda. Plasma

pemotongan busur seperti yang dilakukan maka sekarang disebut sebagai "pemotongan plasma

konvensional."Hal ini dapat rumit untuk berlaku jika pengguna memotong berbagai logam dan

ketebalan pelat yang berbeda. Sebagai contoh, jika proses plasma konvensional digunakan untuk

memotong stainless steel, baja ringan, dan aluminium, perlu untuk menggunakan gas yang

berbeda dan arus gas untuk kualitas optimal potong pada ketiga logam.

Plasma konvensional memotong didominasi 1957-1970, dan sering dibutuhkan campuran

gas yang sangat mahal argon dan hidrogen.

2.Dual F Arc Plasma rendah (1962)

Teknik aliran dual dikembangkan dan dipatenkan oleh Dinamika Corporation Thermal dan

James Browning, Presiden TDC, pada tahun 1963. Ini melibatkan sedikit modifikasi plasma

proses pemotongan konvensional. Pada dasarnya, itu dimasukkan fitur yang sama seperti

pemotongan plasma konvensional, kecuali bahwa perisai gas sekunder telah ditambahkan di

sekitar nosel plasma. Biasanya, dalam operasi dual memotong aliran, atau plasma, gas nitrogen

dan gas shielding sekunder dipilih sesuai dengan logam yang akan dipotong. gas perisai sekunder

biasanya yang digunakan adalah udara atau oksigen untuk baja ringan, karbon dioksida untuk

stainless steel, dan argon sebuah / campuran hidrogen untuk aluminium.

Pemotongan kecepatan masih lebih baik dibandingkan dengan pemotongan konvensional

pada baja ringan, namun kualitas potong tidak cukup untuk banyak aplikasi. Pemotongan

kecepatan dan kualitas pada stainless steel dan aluminium pada dasarnya sama dengan proses

konvensional.

35

Keuntungan utama dari pendekatan ini adalah bahwa nozzle bisa tersembunyi dalam

cangkir atau gelas keramik gas perisai seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, mencegah nosel

dari korslet dengan benda kerja, dan mengurangi kecenderungan untuk arcing ganda.Gas perisai

juga meliputi zona pemotongan, meningkatkan kualitas potong dan kecepatan serta pendinginan

nozel dan topi perisai.

GAMBAR 4.4 Dual F Arc Plasma rendah

3. Air Plasma Cutting (Sejak 1963)

Udara pemotongan diperkenalkan pada awal 1960-an untuk memotong baja

ringan.Oksigen di udara memberikan energi tambahan dari reaksi eksotermik dengan baja

cair.Ini energi tambahan meningkat memotong kecepatan sekitar 25% dari plasma pemotongan

dengan nitrogen. Meskipun proses dapat digunakan untuk memotong baja stainless dan

aluminium, permukaan luka di bahan-bahan ini sangat teroksidasi dan tidak dapat diterima untuk

banyak aplikasi.

Masalah terbesar dengan pemotongan udara selalu menjadi erosi yang cepat dari elektroda

obor plasma.elektroda khusus, terbuat dari zirkonium, hafnium, atau paduan hafnium, diperlukan

karena tungsten tergerus di detik jika gas pemotongan terkandung oksigen. Bahkan dengan

bahan-bahan khusus, elektroda kehidupan menggunakan plasma udara jauh lebih sedikit dari

umur elektroda yang terkait dengan plasma konvensional.

Meskipun pemotongan udara tidak dikejar di akhir 1960-an di Amerika Serikat dan dunia

barat, kemajuan mantap dibuat di Eropa timur dengan pengenalan dari "Feinstrahl Brenner"

36

(obor menghasilkan busur terbatas), yang dikembangkan oleh Manfred van Ardenne. Teknologi

ini diadopsi di Rusia dan akhirnya di Jepang.Pemasok utama menjadi Mansfeld Jerman

Timur.Beberapa galangan kapal di Jepang adalah pengguna awal pemotongan plasma udara

peralatan. Namun, kehidupan elektroda relatif pendek dan penelitian diungkapkan bahwa wajah

potongan benda kerja memiliki persentase tinggi nitrogen dalam larutan yang dapat

menyebabkan porositas saat kemudian dilas.

4.Air Shield Plasma Cutting (1965)

Air perisai pemotongan plasma mirip dengan aliran ganda kecuali air yang diganti untuk

gas perisai.Potong penampilan dan kehidupan nosel ditingkatkan karena efek pendinginan yang

disediakan oleh air. Potong lurus, kecepatan potong dan akumulasi sampah tidak terukur

membaik aliran plasma dual memotong karena air tidak memberikan penyempitan busur

tambahan.

5. Injeksi air Cutting (1968)

Sebelumnya, dinyatakan bahwa kunci untuk meningkatkan kualitas memotong meningkat

penyempitan busur sementara mencegah arcing ganda. Dalam plasma injeksi air proses

pemotongan, air radial disuntikkan ke busur secara seragam seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 5. Para pelampiasan radial air pada busur yang diberikan tingkat yang lebih tinggi

penyempitan busur daripada yang dapat dicapai hanya dengan nozel tembaga saja.Arc suhu di

wilayah ini diperkirakan mendekati 50.000 ° K atau kira-kira sembilan kali suhu permukaan

matahari dan lebih dari dua kali suhu busur plasma konvensional.Hasil bersih diperbaiki kuadrat

dipotong, peningkatan kecepatan pemotongan dan penghapusan sampah ketika memotong baja

ringan.penyempitan air injeksi Radial busur dikembangkan dan dipatenkan pada tahun 1968 oleh

Richard W. Couch Jr, Presiden Hypertherm, Inc

37

gambar 4.5. Air injeksi pemotongan plasma

Pendekatan lain yang diambil untuk membatasi busur dengan air adalah untuk

mengembangkan pusaran pusaran air di sekitar busur. Dengan teknik ini, penyempitan busur

tergantung pada kecepatan pusaran yang diperlukan untuk menghasilkan pusaran air yang

stabil.Gaya sentrifugal yang diciptakan oleh pusaran kecepatan tinggi cenderung untuk

meratakan film annulus air terhadap busur dan, oleh karena itu, mencapai kurang dari efek

konstriksi dibandingkan dengan injeksi air radial.

Berbeda dengan proses konvensional dijelaskan sebelumnya, dipotong kualitas optimal

dengan plasma injeksi air diperoleh pada semua logam dengan hanya satu gas: nitrogen. Ini

kebutuhan gas tunggal membuat proses lebih ekonomis dan mudah digunakan. Secara fisik,

nitrogen ideal karena kemampuan unggul untuk mentransfer panas dari busur untuk benda

kerja.Energi panas yang diserap oleh nitrogen ketika dipisahkan telah dilepaskan ketika

direkombinasi di benda yang dikerjakan.Meskipun suhu sangat tinggi pada titik di mana air

dilanggar busur, kurang dari 10% dari air itu menguap.Sisa air keluar dari nozzle dalam bentuk

semprotan berbentuk kerucut, yang didinginkan atas permukaan benda kerja.Pendinginan

tambahan ini mencegah pembentukan oksida pada permukaan memotong dan efisien didinginkan

nozzle pada titik beban panas maksimum.

Alasan untuk penyempitan busur di zona injeksi air adalah pembentukan lapisan batas

isolasi uap antara jet plasma dan air disuntikkan. (Ini batas lapisan uap, yang "Linden Frost

Layer," adalah prinsip yang sama yang memungkinkan setetes air untuk menari di sekitar di

piring logam panas daripada segera menguap.)

38

Nozzle hidup itu sangat meningkat dengan teknik injeksi air karena lapisan batas uap

terisolasi nozzle dari panas kuat dari busur, dan air didinginkan dan dilindungi nozel pada titik

penyempitan busur maksimum dan panas busur maksimum. Perlindungan yang diberikan oleh

lapisan uap air batas juga memungkinkan sebuah inovasi desain yang unik: bagian bawah

seluruh nosel bisa keramik. Akibatnya, busur ganda, penyebab utama dari kerusakan nozzle,

nyaris dieliminasi.

Karakteristik penting dari potongan pinggirnya adalah bahwa sisi kanan garitan itu persegi

dan sisi kiri garitan itu sedikit miring. Hal ini bukan disebabkan oleh air injeksi melainkan hasil

dari pusaran searah jarum jam dari gas plasma. pusaran ini menyebabkan lebih banyak energi

busur yang akan dikeluarkan di sisi kanan goresan itu. Asimetri ini memotong sama ada dengan

menggunakan konvensional "kering" memotong ketika gas pemotongan diaduk. Ini berarti

bahwa arah perjalanan harus benar dipilih untuk menghasilkan dipotong persegi di sisi yang

benar dari benda kerja.

Dalam kasus pemotongan sebuah cincin dengan sisi sejajar, jari-jari luar akan dipotong

dalam arah jarum jam, yang memberikan dipotong persegi di sisi kanan. Demikian pula,

dipotong dalam dibuat dalam arah jarum jam untuk mempertahankan tepi persegi di bagian

dalam cincin.Sebuah cincin pusaran berlawanan dapat disediakan yang membalikkan pusaran

aliran gas dan, akibatnya, juga sisi baik memotong ke sisi kiri. Ini akan digunakan jika sistem

dua potong obor harus memotong bagian cermin gambar secara bersamaan.

6.Air Knalpot dan Tabel Air (1972)

Karena proses busur plasma adalah sumber panas yang sangat terkonsentrasi hingga

50.000 K, ada beberapa efek samping yang bersifat negatif. Pada pemotongan busur tertinggi

saat ini, plasma dihasilkan tingkat kebisingan intens lebih dari yang biasanya diizinkan di

wilayah kerja, membutuhkan perlindungan telinga.Asap dan gas beracun berpotensi

dikembangkan di area kerja, membutuhkan ventilasi yang baik. Radiasi ultraviolet, yang

berpotensi dapat menyebabkan luka bakar pada kulit dan mata, diperlukan pakaian pelindung

dan kacamata gelap.

39

Efek samping ini membuka proses busur plasma untuk kritik di depan lingkungan. Sesuatu

harus ditemukan untuk menangani masalah daerah tersebut.Pada tahun 1972, Hypertherm

diperkenalkan dan dipatenkan di Knalpot Air dan Pengendalian Pencemaran Air Tabel sistem,

yang dikendalikan efek berpotensi berbahaya untuk memotong busur plasma.

7. Air Knalpot

Tingkat kebisingan yang tinggi busur plasma tajam dikurangi melalui efek meredam dari

tirai air.Asap dan gas beracun yang terbatas pada daerah tirai air, yang bertindak sebagai

scrubber air, menghilangkan partikel-partikel asap dalam air. Arc silau berkurang ke tingkat yang

kurang berbahaya untuk mata.Dengan pewarna yang tepat dalam air, radiasi ultraviolet itu

berkurang.

8.Underwater Cutting (1977)

Upaya lebih lanjut di Eropa untuk menurunkan tingkat kebisingan dari busur plasma dan

untuk menghilangkan asap pengembangan sebanyak mungkin menyebabkan pemotongan bawah

air. Metode untuk plasma daya tinggi pemotongan dengan memotong arus di atas 100 amps telah

menjadi sangat populer sehingga saat ini, plasma banyak kekuatan tinggi memotong sistem

potong bawah air.

Untuk memotong plasma dalam air, benda kerja terbenam sekitar 2 sampai 3 inci di bawah

air dan obor plasma dipotong sementara direndam dalam air. Tingkat asap dan kebisingan serta

busur silau dikurangi secara dramatis. Salah satu efek negatif dari metode ini adalah bahwa

benda kerja pemotongan tidak dapat diamati saat memotong dan kecepatan potong berkurang 10-

20%. Selanjutnya, operator tidak bisa lagi menentukan dari suara busur apakah proses

pemotongan ini berjalan dengan benar dan apakah bahan yang akan menghasilkan kualitas yang

baik dipotong.

Akhirnya, ketika memotong dalam air, air yang mengelilingi zona potong memisahkan diri

menjadi oksigen dan hidrogen, dan oksigen yang dibebaskan memiliki kecenderungan untuk

40

menggabungkan dengan logam cair dari luka (terutama aluminium dan logam ringan lainnya)

untuk membentuk oksida logam, yang daun gas hidrogen bebas dalam air.Ketika hidrogen ini

terkumpul dalam saku di bawah benda kerja, itu menciptakan ledakan kecil ketika menyulut

kembali dengan jet plasma.Oleh karena itu, kebutuhan air terus-menerus gelisah saat memotong

logam tersebut.

9.Underwater Knalpot

Berdasarkan popularitas pemotongan bawah air, pada tahun 1986 Hypertherm dirancang

dan dipatenkan sebuah Air Knalpot bawah air yang disuntikkan udara di sekitar senter,

mendirikan gelembung udara yang memotong bisa dilanjutkan. Ini menjadi udara diinjeksikan

proses pemotongan bawah laut yang paling sering digunakan dengan oksigen memotong sampai

260 amp. Penggunaan proses ini meningkat memotong kualitas dan diproduksi normal kecepatan

potong tinggi dicapai dengan air-line dan teknik memotong "di-udara" plasma.

10.Rendah-Amp Air Plasma Cutting (1980)

Pada tahun 1980, produsen peralatan plasma busur pemotongan di belahan bumi Barat

memperkenalkan peralatan menggunakan udara sebagai gas plasma, terutama untuk sistem

plasma rendah amp.Pada awal 1983, Dinamika Thermal meluncurkan PAK3 dan SAF

memperkenalkan ZIP-POTONG.Kedua unit sangat sukses, satu di Amerika Serikat dan yang

lainnya di Eropa.Hal ini membuka era baru untuk memotong busur plasma yang meningkatkan

ukuran pasar dunia sekitar 50 kali pada tahun 1980 dan menciptakan produsen baru.Plasma

pemotongan busur akhirnya diterima sebagai metode baru untuk memotong logam dan dianggap

sebagai alat yang berharga di semua segmen industri pengerjaan logam modern.

Dengan dorong baru diberikan kepada industri busur plasma memotong melalui kompetisi

peningkatan, perbaikan baru yang diperkenalkan yang membuat proses mudah digunakan. Proses

jauh lebih handal dan keterampilan yang dibutuhkan kurang untuk beroperasi. Power supply

desain menggunakan teknologi konverter state padat primer dan sekunder memperbaiki

karakteristik busur dan mengurangi ukuran dan berat dari sistem. Hypertherm membuat

41

kontribusi lain dengan paten seperti blowback (atau hubungi start) obor yang menghilangkan

frekuensi tinggi busur mulai, dan nozel perisai udara disuntikkan, yang dilindungi akhir bagian

depan selama penindikan logam.

11.Oksigen Plasma Cutting (1983)

Karena metode tradisional pemotongan baja adalah proses oxyfuel, itu logis bahwa

insinyur yang memotong busur plasma dikembangkan mencoba dari awal untuk menggunakan

oksigen sebagai gas plasma. Namun, suhu yang sangat tinggi di ujung elektroda dan keberadaan

oksigen murni disebabkan semua bahan elektroda yang dikenal dengan cepat memburuk,

sehingga baik tidak ada pemotongan dapat dibuat atau hanya pemotongan durasi yang sangat

singkat ini diberikan oksigen dan udara tidak dapat diterima sebagai plasma gas.Oksigen

pemotongan itu telah ditinggalkan di tahun-tahun awal pengembangan teknologi plasma

pemotongan.Pada awal 1970, ditemukan bahwa hafnium dan zirkonium dalam bentuk industri

yang tersedia tidak menahan kemerosotan cepat yang terjadi dengan memotong oksigen busur

plasma.Udara dan oksigen sebagai gas plasma lagi menjadi kepentingan ekstrim.

Hypertherm mengambil tantangan ini dan mulai usaha R & D dengan sungguh-

sungguh.Pada tahun 1983, perusahaan berhasil dengan desain obor lebih baik yang

memungkinkan untuk menggunakan oksigen sebagai gas plasma.Sebuah paten untuk memotong

plasma oksigen air disuntikkan arc diberikan dan oksigen pemotongan plasma menjadi

perkembangan terbaru dalam teknologi plasma busur. Oksigen plasma pemotongan menawarkan

berbagai dross-bebas kondisi kecepatan potong, kecepatan potong meningkat hingga 30%,

sementara beroperasi pada tingkat saat ini yang lebih rendah, dan menghasilkan tepi halus,

persegi, dan lebih lembut. Bagian tepi potongan yang dihasilkan lebih mudah untuk mengarang

dengan membungkuk atau pengelasan. Semua baja, termasuk kekuatan tinggi, baja paduan

rendah, sekarang dipotong sampah bebas dengan proses baru.

Bagian penting terus hidup elektroda, yang, bahkan saat menggunakan hafnium, tetap

terbatas.Namun, kualitas dipotong potong baja dengan oksigen yang luar biasa, dan pengguna

akhir paling banyak ditemukan tradeoff kecepatan jauh lebih tinggi dan kualitas memotong

dalam menghadapi kehidupan elektroda yang lebih pendek untuk dapat diterima.operasi dross

42

Mahal pasca-cut removal sering dikaitkan dengan pemotongan nitrogen hampir dihilangkan

dengan plasma oksigen.

12. Oksigen Injeksi Plasma Cutting (1985)

Oksigen injeksi pemotongan plasma dielakkan masalah kehidupan elektroda dengan

menggunakan nitrogen sebagai gas plasma dan penyuntikan oksigen hilir di pintu keluar dari

nozzle seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

gambar 4.6. Oksigen injeksi pemotongan plasma

Proses ini digunakan secara eksklusif pada baja ringan dan sedikit meningkatkan kecepatan

pemotongan. Namun, kelemahan utama adalah kurangnya kuadrat dipotong, penghapusan

goresan berlebihan, hidup nozzle pendek, dan fleksibilitas yang terbatas (baja ringan). Sementara

proses ini masih digunakan di beberapa lokasi, kenaikan terbatas dalam kinerja yang terkait

dengan itu tidak membenarkan biaya ekstra desain obor ini agak rumit dan halus.

43

BAB 5

EDM(Electronic discharger machine)

44

1.DefinisiEDM (Electrical Discharge Machining)

EDM (Electrical Discharge Machining) adalah teknik pengerjaan machining non-

konvensional. Berbeda dengan teknik machining konvensional yang memakai pisau pemotong,

mesin CNC EDM membentuk benda kerja dengan cara melepaskan busur listrik (electrical

discharge / spark) melalui elektroda. Busur listrik ini menimbulkan panas yang sangat tinggi

sehingga mengerosi benda kerja.Sistem kontrol listrik menghasilkan pelepasan busur listrik yang

terkontrol sehingga secara terus-menerus mengerosi dan membentuk benda kerja.Cairan

dielectric digunakan sebagai medium yang berfungsi untuk flushing sisa-sisa partikel material

hasil erosi, pendinginan elektroda dan benda kerja, serta sebagai konduktor listrik.

2.Penggunaan EDM

Karakteristik yang mengharuskan penggunaan EDM, jika bentuk benda kerja sebagai

berikut.

• Dinding yang sangat tipis.

• Lubang dengan diameter sangat kecil.

• Rasio ketinggian dan diameter sangat besar.

• Benda kerja sangat kecil.

• Sulit dicekam.

EDM dapat di gunakan pada material benda kerja sebagai berikut:

• Keras.

• Liat.

• Meninggalkan sisa penyayatan.

• Harus mendapat perlakuan panas.

EDM dapat digunakan untuk beberapa proses yaitu:

•Pengaturan/setup berulang, bermacam-macam pengerjaan, bermacam-macam proses

pencekaman benda.

• Broaching.

• Stamping yang prosesnya cepat.

45

3. Basic system EDM (cara dasar EDM)

46

EDM

Ini menggunakan elektroda kawat tipis dari logam (umumnya kuningan).

Elektroda kawat ini terhubung dengan sistem kontrol listrik yang menghasilkan busur

listrik yang terkontrol untuk pemotongan / pembentukan benda kerja. Sistem kontol

mekanis digunakan untuk memposisikan elektroda kawat dan benda kerja sehingga dapat

membentuk potongan yang diinginkan. Wire EDM umumnya digunakan untuk membuat

tools dan die.

4. ALASAN PENGGUNAAN EDM

EDM juga dapat digunakan dengan beberapa alasan berikut:

• Jam kerja 24 jam dengan hanya satu shift operator.

• Memerlukan proses yang tidak mementingkan perhatian khusus dari pekerja secara intensif.

EDM tidak dipengaruhi oleh kekerasan bahan benda kerja, sehingga sangat bermanfaat bila

digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan kekerasan cukup tinggi.Bahan tersebut

47

meliputi baja yang telah dikeraskan, Stellite and Tungsten Carbide. Karena proses EDM

menguapkan material sebagai ganti penyayatan,

kekerasan dari benda kerja bukan merupakan faktor penting. Maka dari itu mesin EDM

digunakan untuk membuat bentuk komplek dies dan perkakas potong dari material yang amat

keras. Bagian lain yang hanya bisa dikerjakan dengan EDM adalah kemampuannya membuat

sudut dalam (internal corners) yang runcing.Pemesinan konvensional tidak mungkin

mengerjakan kantong dengan pojok runcing, yang bisa dicapai adalah radius minimal sekitar

1/32 inchi yang paralel dengan sumbu pahat.

5. BEBERAPA MACAM EDM

5.1 Stempel EDM / Sinker EDM / Ram EDM

Setempel EDM kadang-kadang juga disebut sebagai tipe rongga EDM atau

volume.Setempel EDM terdiri dari elektroda dan benda kerja yang terendam dalam cairan

isolasi seperti, minyak atau, lebih jarang, cairan dielektrik lainnya.Elektroda dan benda kerja

yang terhubung ke catu daya yang sesuai.Listrik menghasilkan potensial listrik antara dua

bagian.Sebagai elektroda mendekati benda kerja, dielektrik kerusakan terjadi di dalam cairan

plasma membentuk saluran dan percikan kecil melompat.

Bunga api ini biasanya menyerang satu per satu kali karena sangat kecil kemungkinannya

bahwa lokasi yang berbeda dalam ruang antar-elektroda memiliki sangat identik

charachetistics listrik lokal yang memungkinkan percikan terjadi secara bersamaan di semua

lokasi tersebut. Bunga api ini terjadi dalam jumlah besar di lokasi acak antara elektroda dan

benda kerja.

48

Sebagai dasar logam terkikis, dan celah elektroda kemudian meningkat, elektroda

diturunkan secara otomatis oleh mesin sehingga proses dapat terus berlanjut tanpa gangguan.

Beberapa ratus ribu bunga api terjadi per detik dalam proses ini, dengan siklus yang

sebenarnya yang hati-hati dikendalikan oleh parameter setup. Mengendalikan siklus ini

kadang-kadang dikenal sebagai “tepat waktu” dan “off time”, yang didefinisikan secara lebih

formal di literature.Pengaturan yang tepat waktu menentukan panjang atau durasi percikan.

Oleh karena itu, pada waktu yang lebih lama menghasilkan rongga yang lebih mendalam

untuk itu dan semua percikan bunga api berikutnya untuk menciptakan siklus

kasar pada benda kerja selesai. Hal yang sebaliknya berlaku untuk waktu yang lebih

singkat.Off waktu adalah periode waktu yang satu percikan digantikan oleh yang lain. Off

waktu yang lebih panjang misalnya, memungkinkan dielektrik disiram cairan melalui nosel

untuk membersihkan puing-puing terkikis, sehingga menghindari hubungan pendek.

49

Pengaturan ini dapat dipertahankan dalam mikro detik.Bagian geometri yang khas adalah

bentuk 3D yang kompleks sering kali dengan kecil atau berbentuk sudut aneh, Vertikal,

orbital, vectorial, terarah, heliks, kerucut, rotasi, berputar dan pengindeksan siklus pemesinan

juga digunakan.

5.2 Wire EDM

Kawat listrik di discharge machining (WEDM), atau kawat-cut EDM, tipis untai

tunggal kawat logam, biasanya kuningan, diberi makan melalui benda kerja, biasanya terjadi

tenggelam dalam sebuah tangki dengan cairan dielektrik, yang biasanya air deionised. Proses

ini biasanya tidak digunakan untuk menghasilkan 3D yang kompleks geometri. Hal ini

bukannya biasanya digunakan untuk memotong pelat setebal 300mm dan untuk membuat

tinju, peralatan, dan mati dari logam keras yang terlalu sulit untuk mesin dengan metode

lainnya.

Wire Cutting EDM

49




juga digunakan.

5.2 Wire EDM







lainnya.

Wire Cutting EDM

49




juga digunakan.

5.2 Wire EDM







lainnya.

Wire Cutting EDM

50

Jenis permesinan EDM dengan menggunakan sebuah kawat kecil

sebagai pahat, kemudian memakan benda kerja yang diberi cairan dielektrik. Wire-Cut

EDM secara khusus digunakan untuk memotong benda kerja yang tebal dari bahan

yang keras. Hal ini sangat sulit dikerjakan dengan menggunakan metode permesinan

yang lain.

Kawat elektroda

51

Bahan kawat yang digunakan pada wire cut ini biasanya tembaga atau

kuningan, Akan tetapi pada akhir-akhir ini kecepatan potong Wire EDM telah

bertambah tinggi, sehingga lebih ekonomis bila menggunakan elektrode graphite.

Graphite angstrofine yang berstruktur padat dapat melakukan pemotongan dua kali

lebih cepat daripada jenis graphite yang lain. Kawat yang dilapisi seng juga dapat

meningkatkan kecepatan proses EDM dari elektrode ini. Hal ini memungkinkan arus

EDM diprogram untuk memotong arus yang tak beraturan dan juga yang beraturan.

Wire-cut menggunkan air sebagai pengantar arusnya dengan penghambat air dan partikel-

partikel elektrik lain

6. Komponen dan fungsinya :

a. Meja mesin EDM

digunakan sebagai tempat dudukan mesin EDM

b. Cairan dielektrik

merupakan fluida pendingin dan pembersih kotoran benda kerja

c. Elektroda

merupakan pahat yang digunakan untuk menghantarkan tegangan listrik dan

mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan.

52

d. Kepala Mesin

sebagai tempat pahat dan komponen utama dari mesin EDM

e. Kapasitor

berfungsi untuk menyimpan energi listrik yang akan dilepaskan pada proses

pengerjaan benda kerja

f. Voltmeter

digunakan untuk mengukur beda potensial pada rangkaian mesin

g. Amperemeter

digunakan untuk mengukur besar arus yang mengalir pada mesin

7.Karakteristik Electrical Discharge Machine

Berikut adalah beberapa ciri atau karakteristik dari Electrical Discharge Machining:

a. Proses pemakanan dapat dilakukan oleh mesin dengan material apapun yang digolongkan

ke dalam material penghantar listrik (konduktor)

b. Sisa material terbuang yang dihasilkan bergantung pada sifat termal dari benda kerja,

misalnya dari kekuatan bahan tersebut, kekerasan bahan, dan sebagainya.

c .Dalam EDM terdapat pahat fisik dan bentuk geometri dari pahat tersebut merupakan

bentuk cetakan dari benda kerja yang hendak dibuat.

d.Pahat dari EDM harus memenuhi sifat material sebagai konduktor yang baik, bahkan

harus lebih kuat dan awet daripada benda kerja yang nantinya akan dibuat. Untuk itu, perlu

dipahami sifat termal baik dari benda kerja maupun pahat yang digunakan.

53

8.PRINSIP KERJA EDM

Mesin mengendalikan pahat elektroda yang bergerak maju mengikis material benda

kerja dan menghasilkan serangkaian loncatan bunga api listrik yang berfrekuensi tinggi

(spark). Loncatan bunga dihasilkan dari pembangkit pulse antara elektroda dan material benda

kerja, yang keduanya dicelupkan dalam cairan dielektrik, akan menimbulkan pengikisan

material dari material benda kerja dengan erosi panas atau penguapan. EDM juga kadang-

kadang diasumsikan sebagai sebuah metode non-tradisional atas perpindahan materi

melalui suatu rangkaian pelepasan busur elektrik yang berulang antara elektroda (tool

pemotong) dan proses kerja pada lingkungan berenergi listrik. Alat pemotong EDM

diarahkan sepanjang jalur yang diinginkan dan sangat dekat dengan tempat pemotongan,

namun tidak sampai menyentuh lembaran yang akan dipotong. Percikan listrik yang

berurutan memproduksi serangkaian ledakan yang sangat kecil (microcraters) pada lembaran

logam yang diproses dan memindahkan materi sepanjang jalur pemotongan dengan cara

pelelehan dan penguapan. Partikel-partikel akan tersapu dan terbuang oleh cairan yang

mengandung aliran listrik.

9.KEUNTUNGAN ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE

a. Dapat membuat bentuk kompleks yang kemungkinan sukar dilakukan dengan mesin

konvensional.

b. Dapat mengerjakan material benda kerja yang keras dengan tingkat kepresisian

tinggi.

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

tersebut ikut terpotong.

d. Tidak ada kontak langsung antara alat dan benda kerja sehingga tidak timbul distorsi

pada pemakanan.

54

e. Dapat membuat kehalusan permukaan benda kerja dengan baik .

f. Lubang dapat dibuat secara mudah, tepat dan baik.

BAB 6

Electonic Chemical Machine

55

1. DEFINISIElectro Chimical Machining (ECM) adalah sebuah metode untuk mengolah

bentuk logam melalui proses elektrokimia ( proses elektrolisis dan prosesvolta). Pada

ECM proses elektrokimia yang digunakan adalah proses elektrolisis yaitu proses yang

dapat mengubah energi lisrik menjadi energi kimia. Proses Elektrolisis Menggunakan

Hukum Faraday I Dan II.

Hukum Faraday 1 menyatakan bahwa massa zat yang dibebaskan pada suatu elektrolisis

berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir.

Hukum Faraday 2 menyatakan bahwa zat yang dibebaskan dalam elektrolisis berbanding

lurus dengan massa ekuivalen zat itu.

2. PRINSIP KERJA ECMyaitu benda kerja dihubungkan dengan sumber arus searah yang bermuatan positif

sedangkan pahat dihubungkan dengan sumber arus yang bermuatan positif dan cairan

elektrolit dialirkan diantara pahat dan benda kerja

56

3. SKEMA CARA KERJA

4. KOMPONEN-KOMPONEN

DC POWER SUPPLY adalah alat elektronik yang menjadi pemasok energi listrik

bertegangan DC. alat ini akan mengkonversi arus normal ke arus DC untuk anda gunakan.

Pompa adalah alat untuk menggerakan cairan. Pompa menggerakan cairan dari tempat

bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi

perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi)

Fixture

adalah alat khusus yang berfungsimengarahkan, memegang, menahan benda kerjayang

berfungsi untuk menjaga posisi benda kerjaselama proses pemesinan

Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan

selanjutnya larutan menjadi konduktorelektrik, ion-ion merupakan atom-atom bermuatan

elektrik. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia lainnya

57

Flow meter merupakan instrumen guna mengukur aliran dari suatu fluida baik

liquid ( liquid flowmeter), sludge ( sludge flow meter) maupun gas ( flow meter gas),

baik bertemperatur rendah hingga temperatur tinggi

Pressure gauge adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan fluida (gas

atau liquid) dalam tabung tertutup.

filter adalah alat untuk menyaring elektrolit tsb.

work piece adalah tempat untuk benda kerja yang akan di kerjakan.

tool adalah alat kerja.

5. Syarat-syarat proses ECM

yaitu pahat bermuatan negative dan benda kerja bermuatan positif celah antara

pahat dan benda kerja yang berfungsi sebagai aliran cairan elektrolit (sel elektrolit). Sel

elektrolit yang terbentuk diantara pahat dengan benda kerja inilah yang membentuk

terjadinya reaksi elektrokimia dan reaski kimia

6. Fungsi dari cairan elektrolit dalam proses ECM

Sebagai media untuk memungkinkan terjadinya proses pengerjaan material.

Sebagai fluida pendingin selama proses ECM berlangsung Untuk menghanyutkan

bagian-bagian daripada material benda kerja yang telah dikerjakan.

Pemilihan cairan elektrolit berdasarkan beberapa faktor sebagai berikut:

Bersifat sebagai konduktor listrik

Tidak korosif terhadap peralatan

Tidak beracun dan tidak membahayakan operator

Mempunyai sifat kimia yang stabil, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi elektro

kimia yang stabil selama proses ECM berlangsung.

58

Proses ECM bisa dipergunakan untuk segala macam metal, paduan logam dan

material bersifat konduktor listrik.

Jenis cairan elektrlit yang dipergunakan adalah Na Cl; Na N03; N2Cl0. Besarnya gap

antara pahat dngan benda kerja 50 : 300 jam.

Ion metal yang bermuatan positif ini akan bereaksi dengan non negative dari sel elektrolit

dan membentuk senyawa metal hidroksida. Sehingga dengan demikian terjadilah proses

pengerjaan material benda kerja secara pelarutan anodis.

7. KEUNGGULAN DAN KELEMAHAN:

KEUNGGULAN:1. mampu membuat permukaan 3 dimensi yang rumit secara akurat

2. permukaan akhir halus karena ketiadaan bekas pahat/pemotong

3. keausan pahat nol sehingga 1 pahat membuat komponen dalam jumlah besar

(produk masal)

4. tidak mempengaruhi benda kerja secara termal

KELEMAHAN:1. Media yang korosif sulit dikendalikan

2. sudut dalam yang tajam (R<0,2 mm) sulit dibuat

3. ongkos perkakas dan perangkat yang mahal

4. konsumsi energinya yang besar

5. laju produksinya dari sedang ke tinggi

6. mesin yang digunakan merupakan mesin – mesin yang berukuran besar

59

8. Sirkulasi Cairan Elektrolit

Adanya proses peralutan anodis daripada material benda kerja maka terbentuklah

senyawa metal hidroksida yang bercampur dengan cairan elektrolit semacam lumpur.

Cairan yang berlumpur ini kemudian diendapkan dalam bak pengendap. Keluar dari bak

pengendap ini, cairan elektrolit tersebut kemudian dijernihkan dengan mempergunakan

centrifuge dan akhirnya baru dialirkan kedalam reservoir elektrolit. Dengan

mempergunakan pompa, cairan elektrolit ini dialirkan kedalam celah antara benda kerja

dengan pahat.

60

BAB 7

Permesinan CNC

Proses permesinan merupakan proses manufaktur dimana objek dibentuk dengan cara

membuang atau meghilangkan sebagian material dari benda kerjanya. Tujuan digunakan proses

permesinan ialah untuk mendapatkan akurasi dibandingkan proses-proses yang lain seperti

proses pengecoran, pembentukan dan juga untuk memberikan bentuk bagian dalam dari suatu

61

objek tertentu.Perkembangan teknologi saat ini telah mengalami kemajuan yang amat pesat.

Dalam hal ini komputer telah diaplikasikan ke dalam alat-alat mesin perkakas di antaranya:

Mesin Bubut, Mesin Frais, Mesin Skrap, Mesin Bor, dll. Hasil perpaduan teknologi komputer

dan teknologi mekanik inilah yang selanjutnya dinamakan CNC (Computer Numerically

Controlled).Sistem pengoperasian CNC menggunakan program yang dikontrol langsung oleh

komputer.

1.Pengertian Mesin CNC

Secara umum konstruksi mesin perkakas CNC dan sistem kerjanya adalah sinkronisasi

antara komputer dan mekaniknya. Jika dibandingkan dengan mesin perkakas konvensional yang

setaraf dan sejenis, mesin perkakas CNC lebih unggul baik dari segi ketelitian (accurate),

ketepatan (precision), fleksibilitas, dan kapasitas produksi. Sehingga di era modern seperti saat

ini banyak industri-industri mulai meninggalkan mesin-mesin perkakas konvensional dan beralih

menggunakan mesin-mesin perkakas CNC.

Secara garis besar pengertian mesin CNC adalah suatu mesin yang dikontrol oleh

komputer dengan menggunakan bahasa numerik (Data perintah dengan kode angka, huruf

dan simbol) sesuai standart ISO. Numerical Control (NC) adalah suatu format berupa program

otomasi dimana tindakan mekanik dari suatu alat-alat permesinan atau peralatan lain

dikendalikan oleh suatu program yang berisi data kode angka. Data alphanumerical

menghadirkan suatu instruksi pekerjaan untuk mengoperasikan mesin tersebut.

2.Secara umum bagian-bagian Mesin CNC (Computer Numerically Controlled)

Unit Kontrol berupa panel pengontrolan yang berisi tombol-tombol perintah untuk

menjelaskan kontrol gerakan mesin dan berbagai fungsi lainnya yang menggunakan

instruksi oleh sistem kontrol elektronika.

Kepala Tetap berupa roda-roda gigi transmisi penukar putaran yang akan memutar poros

spindel.

Poros utama (spindel) berupa tempat kedudukan pencekam untuk berdirinya benda kerja.

Eretan utama (appron) akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang .

(cross slide) dan eretan atas (upper cross slide) dan dudukan pahat..

Eretan Melintang yang menggerakan pahat arah melintang.

62

Eretan Memanjang yang menggerakan pahat arah vertikal.

Kepala Lepas, sejajar kepala tetap untuk membantu pergerakan spindel dalam memegang

benda kerja.

3.Kelebihan dari mesin CNC

1) Tingkat keakuratan lebih besar.

2) Untuk proses pemeriksaan dapat dikurangi.

3) Bahan yang mudah di kerjakan jika menggunakan cnc menjadi rumit.

4) Tidak terlalu membutuhkan keterampilan yang khusus dalam menjalankan mesin cnc.

4.kekurangan dari mesin cnc

1) Pengerjaan komponen dengan mesin yang mudah menjadi sulit karena menggunakan

format yang rumit.

2) Membutuhkan modal yang besar.

3) Dibutuhkan tenaga ahli yang berfungsi untuk membuat pemograman CNC tersebut.

5.Mesin CNC tingkat dasar dibagi menjadi dua kelompok, yaitu:

Mesin CNC Two Axis atau yang lebih dikenal dengan Mesin Bubut (Lathe Machine).

63

Mesin CNC Three Axis atau yang lebih dikenal dengan Mesin Frais (Milling

Machine).

5.1.Mesin Bubut CNC

Mesin CNC jenis Training Unit hanya mampu dipergunakan untuk pekerjaan-

pekerjaan ringan dengan bahan yang relatif lunak. Gerakan Mesin Bubut CNC dikontrol oleh

komputer, sehingga semua gerakan yang berjalan sesuai dengan program yang

diberikan, keuntungan dari sistem ini adalah memungkinkan mesin untuk diperintah mengulang

gerakan yang sama secara terus menerus dengan tingkat ketelitian yang sama pula.

5.1.1. Prinsip Kerja Mesin Bubut CNC TU-2 Axis

Mesin Bubut CNC TU-2A mempunyai prinsip gerakan dasar seperti halnya

Mesin Bubut konvensional yaitu gerakan ke arah melintang dan horizontal dengan sistem

koordinat sumbu X dan Z. Prinsip kerja Mesin Bubut CNC TU-2A juga sama dengan

Mesin Bubut konvensional yaitu benda kerja yang dipasang pada cekam bergerak

sedangkan alat potong diam. Untuk arah gerakan pada Mesin Bubut diberi lambang sebagai

berikut :

64

a. Sumbu X untuk arah gerakan melintang tegak lurus terhadap sumbu putar.

b. Sumbu Z untuk arah gerakan memanjang yang sejajar sumbu putar.

Untuk memperjelas fungsi sumbu-sumbu Mesin Bubut CNC TU-2A dapat dilihat pada

gambar ilustrasi di bawah ini :

Gambar 1. Mekanisme arah gerakan Mesin Bubut

Bagian Utama Mesin Bubut CNC TU 2-A

Gambar 2. Mesin Bubut CNC TU-2A

A. Bagian mekanik

65

1). Motor Utama

Motor utama adalah motor penggerak cekam untuk memutar

benda kerja. Motor ini adalah jenis motor arus searah/DC (Direct Current)

dengan kecepatan putaran yang variabel. Adapun data teknis motor utama

adalah:

a) Jenjang putaran 600 – 4000 rpm.

b) Power Input 500 Watt.

c) Power Output 300 Watt.

2) Eretan/support

Eretan adalah gerak persum-buan jalannya mesin.Untuk Mesin Bubut CNC

TU-2A dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :

a) Eretan memanjang

(sumbu Z) dengan jarak lintasan 0–300 mm.

b) Eretan melintang (Sumbu X) dengan jarak lintasan 0–50 mm.

66

Gambar 3.Ilustrasi gerak eretan.

3) Step motor

Step motor berfungsi untuk menggerakkan eretan, yaitu gerakan

sumbu X dan gerakan sumbu Z. Tiap-tiap eretan memiliki step motor

sendiri- sendiri, adapun data teknis step motor sebagai berikut:

a). Jumlah putaran 72 langkah

b). Momen putar 0.5 Nm.

c). Kecepatan gerakan :

- Gerakan cepat maksimum 700 mm/menit.

- Gerakan operasi manual 5 – 500 mm/menit.

- Gerakan operasi mesin CNC terprogram 2 – 499 mm/menit.

Gambar 4. Step motor.

67

Gambar 5.Poros berulir dengan bantalan.

4).Rumah alat potong (revolver/toolturret)

Rumah alat potong berfungsi sebagai penjepit alat potong pada saat

proses pengerjaan benda kerja.

Pada revolver bisa dipasang enam alat potong sekaligus yang terbagi

mejadi dua bagian, yaitu :

a) Tiga tempat untuk jenis alat potong luar dengan ukuran 12x12 mm.

Misal: pahat kanan luar, pahat potong, pahat ulir, dll.

b) Tiga tempat untuk jenis alat potong dalam dengan maksimum diameter 8

mm.

Misal: pahat kanan dalam, bor, center drill, pahat ulir dalam, dll.

Gambar 12.6.Revolver

5) Cekam

Cekam pada Mesin Bubut berfungsi untuk menjepit benda kerja pada

saat proses penyayatan berlangsung. Kece- patan spindel Mesin Bubut ini

diatur menggunakan transmisi sabuk.Pada sistem transmisi sabuk dibagi

menjadi enam transmisi penggerak.

68

Gambar 7. Cekam

Adapun tingkatan sistem transmisi penggerak spindle utama mesin

CNC TU-2A, bisa dilihat dari gambar ilustrasi disamping :

Enam tingkatan pulley penggerak tersebut memungkinkan untuk

pengaturan berbagai putaran sumbu utama. Sabuk perantara pulley A dan

pulley B bersifat tetap dan tidak dapat diubah, sedangkan sabuk perantara

pulley B dengan pulley C dapat dirubah sesuai kecepatan putaran yang

diinginkan, yaitu pada posisi BC1, BC2, dan BC3.

Gambar 8. Transmisi penggerak

69

6) Meja mesin

Meja mesin atau sliding bed sangat mempengaruhi baik buruknya

hasil pekerjaan menggunakan Mesin Bubut ini, hal ini dikarenakan gerakan

memanjang eretan (gerakan sumbu Z) tertumpu pada kondisi sliding bed

ini. Jika kondisi sliding bed sudah aus atau cacat bisa dipastikan hasil

pembubutan menggunakan mesin ini tidak akan maksimal, bahkan benda

kerja juga rusak. Hal ini juga berlaku pada Mesin Bubut konvensional.

Gambar 9.Sliding bed.

7) Kepala lepas

Kepala lepas berfungsi sebagai tempat pemasangan senter putar pada

saat proses pembubutan benda kerja yang relatif panjang. Pada kepala lepas

ini bisa dipasang pencekam bor, dengan diameter mata bor maksimum 8

mm. Untuk mata bor dengan diameter lebih dari 8 mm, ekor mata bor

harusmemenuhi syarat ketirusan MT1.

70

Gambar 10.Kepala lepas.

B. Bagian pengendali/control

Gambar 11. Bagian-bagian pengendali/control

Keterangan :

1. Saklar utama

71

2. Lampu kontrol saklar utama

3. Tombol emergensi

4. Display untuk penunjukan ukuran

5. Saklar pengatur kecepatan sumbu utama

6. Amperemeter

7. Saklar untuk memilih satuan metric atau inch

8. Slot disk drive

9. Saklar untuk pemindah operasi manual atau CNC (H=

hand/manual, C= CNC)

10. Lampu control pelayanan CNC

11. Tombol START untuk eksekusi program CNC

12. Tombol masukan untuk pelayanan CNC

13. Display untuk penunjukan harga masing-masing fungsi (X, Z, F, H), dll.

14. Fungsi kode huruf untuk masukan program CNC

15. Saklar layanan sumbu utama

16. Saklar pengatur asutan

17. Tombol koordinat sumbu X, Z.

5.2. Mesin Frais (Milling Machine) CNC.

CNC Frais Training Unit dipergunakan untuk pelatihan dasar

pemrograman dan pengoperasian CNC yang dilengkapi dengan EPS (External

Programing Sistem).

Gerakan Mesin Frais CNC dikontrol oleh komputer, sehingga semua

gerakan yang berjalan sesuai dengan program yang diberikan,

keuntungan dari sistem ini adalah mesin memungkinkan untuk diperintah

mengulang gerakan yang sama secara terus menerus dengan tingkat ketelitian

yang sama pula.

72

1. Prinsip Kerja Mesin Frais CNC TU 3 Axis

Mesin Frais CNC TU-3A menggunakan sistem persumbuan dengan

dasar sistem koordinat Cartesius, (Gambar 12.84.). Prinsip kerja mesin

CNC TU-3A adalah meja bergerak melintang dan horizontal sedangkan

pisau / pahat berputar.

a) Sumbu X untuk arah gerakan horizontal.

b) Sumbu Y untuk arah gerakan melintang.

c) Sumbu Z untuk arah gerakan vertikal

73

Daftar Pustaka

Taufiq Rochim, (1990). Teori Kerja Bor. Bandung: Politeknik ManufakturBandung.

Taufiq Rochim, (1993). Teori & Teknologi Proses Pemesinan. Bandung: Proyek HEDS.Fox Valley Technnical College, 2007, Machine Shop 3 : "Milling Machines" Tool

Holding (http://its.fvtc.edu/ machshop3/basicmill/default.htm).

permesinan non konvensional · pdf fileremoval pada benda kerja terjadi karena adanya efek...

Documents