PROSES PRODUKSI IICHEMICAL PROCESSES

Disusun Oleh:

KELOMPOK VPERNANDO SIHITE (0907135933)ANANG SUHANDI (0907136361)DERIK OKTARIAN (0907136301)

JERY INDRA P HARIANJA (0907136036)JON PRISNO RIDUAN (0907114256)T.M. ANDI NURISA (0907136305)

LABORATORIUM TEKNOLOGI PRODUKSIPROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS RIAU

2011

PROSES KIMIA

1. Freis Kimia1.1 Pengantar

Freis Kimia (Chemical Milling, CHM) adalah pelepasan bahan kimia terkendali (Chemical Dissolution, CD) dari suatu benda kerja melalui kontak dengan bahan pereaksi yang kuat. Lapisan khusus yang disebut maskant melindungi daerah-daerah yang mana merupakan bagian logam tidak akan dibuang. Proses ini digunakan untuk memproduksi kantong dan alur dan membuang bagian bahan yang memiliki kekuatan tinggi ke suatu rasio/perbandingan yang berat. CHM terdiri dari langkah-langkah berikut:

1) Menyiapkan dan membersihkan permukaan benda kerja. Hal ini memberikan pelekatan yang baik bagi material pelapis dan menjamin tidak adanya masuknya kotoran yang mungkin mengganggu proses pemesinan.

2) Masking menggunakan potongan pelapis yang siap, yang merupakan kimia yang cukup kuat mengikat selama etsa.

3) Corak pada pelapis, yang diatur oleh pola-pola untuk menunjukkandaerah yang mengalami CHM. Jenis masker/pelapis yang dipilih tergantung padaukuran benda kerja, jumlah bagian yang akan dibuat, dan yang rincian bagian yang diinginkan.

4) Benda kerja kemudian digores/dietsa dan dibilas, dan masker/pelapis akan dibuang sebelum bagian tersebut selesai.

Selama proses CHM (Gambar 1.1), kedalaman etsa dikendalikan oleh waktuperendaman. Untuk menghindari proses pemesinan tidak rata, bahan kimia yangmenimpa pada permukaan yang mengalami proses mesin harus segar/baik. Bahan kimia yang digunakan sangat korosif dan oleh karena itu, harus ditangani dengan tepat untukkeselamatan kerja.

Gambar 1.1 Proses CHM

Baik uap dan limbah cair harus dikendalikan dengan tepat untuk perlindungan lingkungan.Agitasi/pergerakan benda kerja dan cairan adalah hal biasa, namun, aliran yang berlebihan dapat menyebabkan saluran-pelatihan, alur, atau tonjolan. Kemiringan benda kerja dapat mencegah saluran dari gelembung gas. Bellow (1977) dan Metals Handbook (1989) menjelaskan bahwa dishing dari permukaan yang dimesin terjadi karena penyebaran panas yang tidak merata yang dihasilkan dari perlakuan kimia. Temperatur dari bahan pereaksi adalah antara37-85 ° C. Tingkat etsa yang lebih cepat terjadi pada temperatur yang lebih tinggi, tetapi harus dikendalikan pada temperatur ±5°C untuk mencapai keseragaman pemesinan.

Faktor etsa adalah rasio dari kedalaman potong (d) dan kedalaman etsa (T). Rasio ini harus dipertimbangkan ketika memotong pelapis menggunakan pola-pola. Faktor etsa 1:1 terjadi pada kedalaman memotong 1,27 mm. Kedaaman potong dapat mengurangi rasio ini 1:3. Jari-jari dari fillet yang dihasilkan kurang lebih sama dengan kedalaman etsa. Untuk mesin simultan beberapa bagian, rak atau penanganan fix- CSR sering digunakan untuk memfasilitasi perendaman pekerjaan di bahan pereaksi kimia dan untuk membilas selanjutnya.

Gambar 1.2 faktor etsa setelah proses CHM

Setelah membilas kimia-CALS dari benda kerja, demasking ini dilakukan dengan strip tangan ping, mekanik menyikat gigi, atau kimia stripping. Beberapa bahan kimia meninggalkan film dari api di permukaan mesin, yang dapat dihapus dengan lainnya kimia atau sering oleh menyikat.

Gambar 1.3 alur potong dengan proses CHM

CHM tidak akan menghilangkan ketidakteraturan permukaan, penyok, goresan, ataugelombang. Berturut-turut langkah-langkah penghilangan pelapis dan perendaman seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.3 dapat mencapai pemotongan melangkah. Pemotongan miring (Gambar 1.4), juga bisa diproduksi tanpa pelapisan benda kerja dengan mengontrol kedalaman dan tingkat perendaman atau penarikan dan jumlah perendaman. Continuous kemiringan, sebesar 0,060 mm / mm untuk aluminium dan 0,010 mm / mm untuk paduan baja, yang telah diproses mesin pada suatu produksi dasar (Metal Handbook, 1989).

Peralatan untuk Proses CHMPeralatan untuk CHM relatif murah dan sederhana untuk memodifikasi.

Empat perbedaan jenis alat yang diperlukan: maskants, etsa, pemotongan pola, dan komponen-komponen.

Gambar 1.4 Machining tapers dan langkah-langkahnya dengan CHM

1.2.1 MaskantsMaskants umumnya digunakan untuk melindungi bagian

benda kerja dimana tindakan CD (Chemical Dissoluution) tidak diperlukan. Material sintetik atau karet dasardigunakan secara berkala. Sintetik atau dasar karetbahan-bahan yang sering digunakan. Tabel 1.1 menunjukkan maskants dan etsa yang berbeda untuk beberapa bahan bersama-sama dengan tingkat etsa danfaktor etsa. Maskants harus, bagaimanapun, memiliki properti berikut:

1) Cukup kuat untuk menahan penanganan.2) Melekat baik ke permukaan benda kerja.3) Scribe mudah4) Lamban terhadap pereaksi kimia yang digunakan5) Mampu menahan panas yang dihasilkan oleh etsa6) Mudah dibuang dan murah setelah dietsa

Tabel 1.1 Maskant dan Etchant untuk Beberapa Material yang Berbeda

Beberapa lapisan dari maskant sering digunakan untuk meningkatkan daya tahan bahan etsa dan menghindari terbentuknya lubang kecil pada permukaan mesin. Ketika ketebalan, celupan kasar atau pelapis semprot digunakan, membutuhkan waktu yang lama agar kedalaman potong ETSA dapat tercapai. Kedalaman, kuas,semprotan,pemutar,dan lapisan elektronik sama baiknya dengan bahan perekat plester dapat digunakan untuk pemakaian pelapis.Penyemprotan lapisan pada benda kerja melalui permukaan halus, untuk desain yang ingin digunakan, penggunaan maskant dilakukan dengan operasi memotong karena mengupas tidak diperlukan. Oleh karena itu, kualitas produk yang baik adalah kemampuan untuk menghasilkan perincian yang lebih bagus. Namun, lapisan-lapisan tipis digunakan ketika permukaan halus tidak akan menolak untuk menggunakan etsa dalam waktu yang lama sama seperti apabila dengan menggunakan metode potng dan kupas. Photoresist masker, yang digunakan dalam penggilingan fotokimia (PCM), jugadigabungkan dengan kedua lapisan dan dengan operasi potong. Relatif menggunakan lapisan tipis sebagai celupan atau semprot lapisan tidak akan tahan dengan penanganan yang kasar atau waktu eksposur panjang untuk ETSA tersebut. Namun, photoresist masker memastikan akurasi yang tinggi, untuk kemudahan mengetsa ulang beberapa bagian, dan kemudahan modifikasi. Keakuratan diperoleh untuk dimensi lateral dan tergantung pada kompleksitas pelapisan. Toleransi khusus untuk pelapis yang berbeda adalah sebagai berikut: Cut-and-peel masks ±0.179 mm Silk-screen resist ±0.077 mm Photoresist ±0.013 mm

1.2.2 EtsaEtsa (lihat Tabel 1.1) adalah asam atau basa yang dpelihara dalam

pengendalian komposisi kimia dan suhu.Tujuan utama teknisnya adalah untuk mencapai hal-hal berikut:1) Penyelesaian permukaan yang baik.2) Pembuangan logam yang seragam.3) Pemilihan yang terkendali dan penyimpangan butiran dalam yang selektif.4) Penyerapan hidrogen dalam hal paduan titanium yang terkendali.5) Pemeliharaan pribadi dengan aman.6) Harga dan kemampuan terbaik untuk bahan-bahan yang akan digunakan dalam konstruksi dari proses tangki.7) Memelihara kualitas udara dan menghindari kemungkinan masalah lingkungan.8) Biaya rendah untuk per satuan berat larutan9) Kemampuan untuk menumbuhkan solusi ETSA dan atau mudah menetralisir dan membuang produk-produk limbah yang tidak perlu.

1.2.3 Pola Scribing (Scribing Templates)Scribing tempalates digunakan untuk menggambarkan area yang akan

dikerjakan dengan pemesinan kimia (chemical machining). Secara umum

pengerjaan dengan metoda scribing adalah untuk memotong atau mengerjakn area

yang telah ditentukan dengan menggunakan pisau yang tajam dan akurat.Bentuk

yang sederhana dari pola logam atau kaca serat yang akan membantu memandu

proses scribing. Dengan menggunakan metoda scribing gambar factor operasi

harus tepat. Hal yang harus diperhatikan dalam menggunakan PCM adalah derajat

pemotongan selama melakukan pengetsaan.Gambar 3.5 menampilkan numerical

control (NC) laser scribing suatu area permukaan untuk pelindung CHM.

Gambar 1.5 laser memotong pelindung CHM pada permukan benda.

1.2.4 Perlengkapan (Accessories)

Perlengkapan yang digunakan meliputi tangki (tabung), gantungan, rak dan

peralatan tetapnya.Ini dapat digunakan untuk satu atau lebih yang akan

membersihkan bagian dalam dan bagian luar etchants.

1.3 Parameter Proses

Parameter proses CHM meliputi reaksi bahan, konsentrasi, pencampuran,

aliran dan temperature. Parameter ini juga akan menjelaskan pengaruh dari proses

workpiece seperti dibawah ini:

1. Faktor etsa

2. Gambaran dan hasil pengerjan dengan mesin ini

3. Toleransi produk

4. Hasil permukaan

CHM merupakan mesin yang mempunyai kualitas yang bagus dan rendah biaya.

Kita bisa menggunakan perlakuan panas untuk memperhalus butir dan mengubah

bentuk,serta perlakuan dingin dalam proses penyambungan.

1.4 Kecepatan pengurangan bahan (Material Removal Rate)

Kecepatan pengurangan bahan tergantung pada bahan kimia dan bahan yang

dipakai serta temperature yang digunakan. Seperti pada gambar 1.6 mempunyai

ukuran butir yang sangat kasar dan gambar 1.7 mempunyai ukuran butir yang

lebih halus.

Gambar 1.6 rata-rata kekasaran dari pencampuran beberapa logam dari 0,25

mm mejadi 0,4 mm pada CHM

Gambar 1.7 kekasaran permukaan dan tinkat pengetsaan dari beberapa

pencampuran logam dari 0,25 menjadi 0,4 mm.

Pengerjaan dengan mesin ini akan menghasilkan pelat logam dengan

permukaan butir yang halus dan bermutu.Dan kalau untuk bahan batang-batang

yang keras seperti rel dibutuhkan pengetsaan yang tinggi. Biasanya pengetsaan

yang tinggi menghasilkan permukaan yang halus.

1.5 Ketelitian dan Tahap Penyelesaian Permukaan

Dalam tahap penyelesain bahan (metal) akan di hancurkan oleh CD pada

CHM. Tahap pengerjaan dengan mesin ini dimulai pada permukaan benda yang

akan menghasilkan butir yang sama dengan batasan-batasan butiran. Metalurgi

homogen mempunyai permukaan yang seragam dan butir yang halus yang

mempunyai kualitas yang baik. Ukuran butir dipengaruhi oleh perlakuan panas

pada bahan dan penekanan tiap bahan dalam CHM.

Ketidaksempurnaan permukaan yang dihasilkan oleh CHM, itu diakibatkan

oleh lekukan gigi dipermukaan mesin pada saat proses produksi berlangsung,dan

untuk menugubahnya harus diulang lagi pada tahap awal. Kekasaran permukaan

juga dipengaruhi oleh toleransi yang digunakan. Dan biasanya pengetsaan yang

lambat menghasilkan permukaan yang serpa dengan aslinya. Gambar 1.7

menunjukkan hasil permukaan yang khas antara material yang berbeda. Kualitas

toleransi lebih akurat dengan menggunakan mesin yang mempunyai kualitas

tinggi dibanding dengan mesin yang masin yang mempunyai kualitas lebih

rendah. Paduan aluminium dan magnesium lebih mudah dikontrol dibanding

dengan baja,nikel dan paduan titanium. Tingkat pengetsaan 0,025 mm/mm dengan

toleransi ±10 % dapat dikurangi, dan biasanya tergantung pada benda kerja dan

kedalaman potongnya. Peningatan ion logam akan meningkatkan konsentrasi

dalam etchat. Untuk pemesinan dengan kedalaman <200 µm, kekasaran akan

meningkat jika kedalaman pemotongan bertambah. Gambar 1.7 menunjukkan

kekasaran permukaan material yang tergantung pada pengetsan yang tinggi.

Secara khas kekasaran permukaan 0.1 sampai 0.8 µm,dapat diperoleh dari

kekasaran awal bahan dan bagaimanapun kekasaran permukaan 0.025 sampai 0.05

µm akan terwujut. Lapisan permukaan bahan dapat megubah bentuk bagian-

bagian dari CHM tersebut dan akibatnya dapat mengubah sifat mekaniknya.

1.6 Keuntungan

Proses ini mempunyai keuntungan sebagai berikut:

Besar bahan dapat dikurangi disekeliling bagian yang sulit dijangkau pada

mesin konvensional.

Pengurangan materil secara serentak dari seluruh prmukaan, sehingga

meningkatkan produktifitas.

Tidak ada bram terbentuk.

Tidak ada tekanan dan pengerjaan menjadi mudah.

Bagian terkecil dapat di jangkau.

Biaya yang diperlukan murah untuk membuat komponen-komponen yang

besar.

Mudah untuk mengubah bentuk dengan waktu yang sangat cepat.

Dapat dioperasikan oleh operator yang masih pemula.

Harga tool yang dipakai lebih murah.

Menghasilkan permukaan yang berkualitas.

Komponen mesinnya mempunyai kemampuan multi fungsi yang dapat

menggunakan beberapa metode

1.7 Batasan- batasan

Batasan –batasan dan kerugian dari CHM seperti dibawah ini:

Kedalaman potong untuk plat maksimal 12,72 mm, untuk bahan yang

mengalami penekanan (extrusions) maksimal 3,83 mm,dan untuk bahan yang

mengalami tempa maksimal 6,39mm.

Bahan kimia yang diperlukan susah didapat,dan penaganannyapun sulit.

Tangan harus memakai pelindung, dan membutuhkan waktu yang lama dalam

proses pengerjaan.

Kemungkinan besar terjadi cacat pada permukaan pada saat proses

berlangsung.

Dibutuhkan bahan yang homogen untuk menperoleh hasil yang baik.

Kedalaman potong terbatas.

Dinding kedalaman potong harus diperbaiki.

Hasil pencetakan menghasilkan permukaan yang tidak seimbang dengan

permukaan yang dietsa.

Permukaan yang sering dietsa akan menurunkan kualitasnya.

Pemindahan material dari sisi yang satu kesisi yang lain dapat menimbulkan

penyimpangan.

Akibat tekanan pada permukaan dapat megakibatkan bahan menjadi cepat

lelah.

Hidrogen dan intergranular attack akan menimbulkan masalah bagi sebagian

material.

Desain mahal dan ketelitian pun terbatas.

Susah membuat bagian yang runcing.

1.8 AplikasiKebanyakan logam umum termasuk aluminium, tembaga, seng, baja,

timbale, dan nikel dapat diproses secara kimia. Banyak logam khusus seperti titanium, molibdenum, dan zirkonium, serta bahan non-logam termasuk kaca, keramik, dan beberapa plastik, juga dapat digunakan dengan proses. Aplikasi CHM berkisar dari bagian sayap pesawat aluminium besar menit chip sirkuit terpadu. Kedalaman praktis rentang dipotong antara 2,54-12,27 mm. Pemotongan Dangkal dalam lembaran tipis besar dari plikasi yang paling populer terutama untuk mengurangi berat dirgantarakomponen. Beberapa desain dapat mesin dari lembaran yang sama di waktu yang sama. CHM digunakan untuk dinding menipis, web, dan tulang rusuk bagian yang telah dihasilkan oleh penempaan, pengecoran, atau lembaran logam membentuk, sebagai ditunjukkan pada Gambar. 3.8. Aplikasi proses lebih lanjut yang berkaitan dengan meningkatkan permukaan karakteristik meliputi:

1. Penghapusan kasus alpha dari tempa titanium dan superplasticformed bagian

2. Penghapusan lapisan decarburized dari tempa baja paduan rendah3. Penghapusan lapisan perombakan dari bagian mesin oleh EDM4. Penghapusan Bentuk tajam dari bagian mesin konvensional kompleks

bentuk5. Penghapusan permukaan tipis dari forging dan casting sebelum penetrasi

inspeksi di bawah permukaan (yang diperlukan untuk mendeteksi cacat tersembunyi)

Gambar 1.8 Thinning of parts by CHM (Tlusty, 1999).

1.9 Fotokimia Penggilingan

1.9.1PendahuluanPenggilingan Fotokimia (PCM) adalah variasi dari chemical milling (CHM)

mana tahan kimia topeng diterapkan untuk benda kerja dengan fotografi teknik. Kedua proses tersebut sangat mirip karena mereka kedua bahan kimia digunakan untuk menghilangkan logam dengan aksi CD dan beberapa langkah yang diperlukan dalam kedua kasus serupa. CHM biasanya digunakan pada tiga dimensi bagian awalnya dibentuk oleh proses lain manufaktur, seperti penempaan dan pengecoran bentuk yang tidak beraturan. Seperti fotokimia permesinan, daerah tidak bisa mesin adalah bertopeng dari tindakan CD solusi kimia. Fotokimia permesinan, oleh karena itu, menciptakan baru bagian dari bahan tipis, bukan hanya smoothing atau mengubah bagian dibentuk oleh metode produksi lainnya. Proses ini kadang-kadang fotokimia disebut blanking (PCB) sejak datar, gauge tipis kompleks bagian dapat mesin untuk presisi tinggi di ketebalan berkisar antara 0,013-1,5 mm. Kadang-kadang pemesinan fotokimia digunakan untuk surfaceetch komponen dengan tulisan atau gambar di mana ETSA bekerja nya cara untuk hanya kedalaman tertentu dalam materi. Seperti dalam kasus kimia penggilingan, kedalaman etsa dikendalikan pada saat sebuah komponen direndam dalam ETSA tertentu. Baik mesin fotokimia atau chemical milling harus bingung dengan foto membentuk (PF), yang adalah proses elektroplating logam lebih dari sebuah Mandrel. Foto terbentuk komponen dikeluarkan dari mandrel setelah ketebalan yang tepat bahan telah disimpan.

1.9.2 Proses deskripsi

Gambar 1.9 menunjukkan diagram alir proses PCM. Langkah pertama termasuk produksi bentuk yang diperlukan pada sebuah film fotografi atau piring kaca, disebut foto-alat. Computer-aided design (CAD) karya seni menciptakan bentuk bagian yang diharuskan, yang digunakan sebagai dasar gambar untuk alat-foto. Logam lembaran kimia dibersihkan, dan dilapisi dengan film photoresist yang sensitif terhadap cahaya. photoresist akan mematuhi ke permukaan bagian dan bertindak sebagai stensil menolak melindungi permukaan selama etsa. Dalam beberapa kasus, photoresist adalah cairan dan bagian harus mencelupkan dilapisi dan dikeringkan. Paling sering, foto-alat yang digunakan dalam tepat terdaftar pasang-satu di atas, satu di bagian bawah, dengan bahan yang akan mesin terjepit di antara keduanya. Hal ini memungkinkan materi akan terukir dari kedua belah pihak, sehingga meminimalkan undercutting dari photoresist dan menghasilkan dinding samping lurus. Yang menolak dilaminasi, atau dilapisi, logam ini

kemudian ditempatkan di bawah phototool yang dan terbuka, dalam ruang hampa, ke sumber cahaya ultraviolet. Ini transfer gambar tepat ke menolak dan setelah berkembang, menjadi

Gambar 1.9 PCM flow diagram.

replika dari geometri yang diinginkan. Gambar terkena kemudian dikembangkan dengan pencelupan atau penyemprotan. photoresist Masing-masing memiliki solusi sendiri berkembang, seperti air, larutan alkali, hidrokarbon, atau pelarut. The terkena bahan kemudian dicuci untuk menghilangkan photoresist tidak terpajan di daerah secara kimia terukir seperti yang digambarkan oleh Allen (1993). Logam dicitrakan melewati semprot etsa asam atau celupkan mana secara selektif dibubarkan pergi. Berbagai etsa yang tersedia untuk berbagai bahan. Pilihan yang tepat dari ETSA tergantung pada isu-isu seperti biaya, kualitas, kedalaman etsa, dan tingkat pemindahan material. Gambar 3.10 menunjukkan langkah utama mesin fotokimia. Setelah menerapkan etsa oleh perendaman atau penyemprotan, bagian dibilas dan dikeringkan. Perlindungan menolak akan dihapus dari bagian mesin dengan bahan kimia atau dengan mekanis teknik bersama dengan bahan kimia.

1.9.3 Aplikasi

Aluminium, tembaga, seng, baja, timah, nikel, titanium, molybdenum, zirkonium, kaca, keramik, dan beberapa plastik yang fotokimia mesin. Sangat bahan marah atau rapuh tinggi merupakan calon yang sangat baik untuk mesin fotokimia karena mesin tradisional menyebabkan kerusakan atau titik stres-konsentrasi. Proses ini juga bekerja dengan baik pada bahan kenyal, yang sulit untuk pukulan. PCM cocok untuk Proses Kimia

Gambar 1.10 PCM steps (Tlusty, 1999).

dekoratif dan grafis industri di mana tanda-tanda dan label yang dihasilkan seperti ditunjukkan pada Gambar. 3.11. Bahan menjalani PCM harus tipis, dengan ketebalan antara 0,013 dan 1,5 mm. Bahan juga harus flat agar bahwa mereka kemudian dapat menjadi bengkok untuk membentuk dan dirakit menjadi komponen lainnya. Dalam hal ini, etsa garis datar kali lipat menjadi komponen untuk fabrikasi kotak dan selungkup adalah aplikasi PCM khas. Produk yang dibuat oleh mesin fotokimia umumnya ditemukan di, elektronik otomotif, aerospace, telekomunikasi, komputer, medis, dan lainnya industri. komponen Khas termasuk filter dan layar, gasket, frame memimpin, kontak, konektor, probe, dan rata mata air.