LAPORAN AKHIR TU-2A KELOMPOK 8

LAPORAN AKHIR MODUL FREIS TU-3A KELOMPOK 8

BAB I

PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

Untuk menambah pengetahuan yang lebih mendalam tentang mata kuliah CNC dan juga menerapkan ilmu yang telah diperoleh dibangku kuliah khususnya mata kuliah CNC, mengetahui dengan nyata tentang komponen-komponen mesin CNC yang ada di Laboratorium CNC Teknik Mesin ITENAS khususnya mesin CNC TU-3A dan cara menggunakan mesin CNC TU-3A. Dengan mengikuti praktikum di Laboratorium CNC Teknik Mesin ITENAS ini praktikan diharapkan lebih mengerti tentang mesin CNC TU-3A dan penggunaannya.

Dalam praktikum CNC ini dapat dikatakan sebagai sarana dalam belajar merancang suatu profil, mulai dari perencanaan gambar teknik benda kerja yang akan dibuat, membuat listing benda kerja yang akan dibuat, dan memahami fungsi dari panel-panel yang akan digunakan dalam proses pembentukan benda kerja untuk dapat dikerjakan dengan mesin CNC TU-3A. Teori-teori yang didapat dari kuliah di kelas dapat diaplikasikan dalam proses pembuatan benda kerja tersebut, sehingga akan ada kesinambungan antara matakuliah CNC dengan praktikum yang dilakukan. Oleh karena itu, mahasiswa atau praktikan dapat lebih memahami teori-teori yang diberikan dikelas dengan mempraktikannya langsung terhadap mesin. Hal ini akan menjadi hal yang berharga bagi kami untuk terus memperdalam ilmu selama kami berada di bangku kuliah.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan laporan tugas akhir praktikum CNC ini adalah untuk lebih memahami tentang teori-teori yang digunakan saat proses praktikum dan kesesuaiannya dengan praktikum yang dilakukan. Selain itu untuk memenuhi tugas akhir karena kami telah melakukan praktikum mesin CNC TU-3A.1.3 Sistematika Penulisan

Susunan penulisan laporan akhir praktikum mesin CNC TU-3A meliputi:

BAB I: PENDAHULUAN

Membahas mengenai masalah yang melatar belakangi penulisan laporan akhir, tujuan dari pelaksanaan praktikum dan pembuatan laporan akhir serta sistematika penulisan laporan.BAB II: TINJAUAN PUSTAKA

Membahas teori-teori yang berhubungan dengan praktukim CNC mesin bubut TU-3A.BAB III: PEMBAHASAN

Membahas mengenai prosedur praktikum dan proses pembuatan listing, gambar profil freis, serta cara menggunakan mesin freis TU-3A.

BAB IV: ANALISA DAN KESIMPULAN

Membahas tentang hasil yang diperoleh dari praktikum serta analisa yang berhubungan dengan pelaksanaan praktikum.

Daftar Pustaka

Berisi referensi baik buku, laporan, internet ataupun literatur lainnya yang menjadi acuan dalam penulisan laporan akhir ini.

Lampiran Berisi tugas tambahan dan keterangan-keterangan yang berhubungan dengan proses praktikum dan penulisan laporan akhir ini.BAB II

TINJAUAN PUSTAKAII.1. Mesin Konvensional

Konvensional adalah proses pemesinan Mesin Konvensional atau Turning Machine adalah suatu jenis mesin perkakas yang dalam proses kerjanya bergerak memutar benda kerja dan menggunakan mata potong pahat sebagai alat untuk menyayat benda kerja tersebut, dimana pahat harus selalu lebih keras dari pada benda kerja. Mesin bubut merupakan salah satu mesin proses produksi yang dipakai untuk benda kerja yang berbentuk silindris. Pada prosesnya benda kerja terlebih dahulu dipasang pada chuck (pencekam) yang terpasang pada spindel mesin, kemudian spindel dan benda kerja diputar dengan kecepatan sesuai perhitungan.

Alat potong (pahat) yang dipakai untuk membentuk benda kerja akan disayatkan pada benda yang berputar. Umumnya pahat bubut dalam keadaan diam. Dalam kecepatan putar sesuai perhitungan, alat potong akan mudah memotong benda kerja sehingga benda kerja mudah dibentuk sesuai yang diinginkan. Dikatakan konvensional karena untuk membedakan dengan mesin yang dikontrol dengan Komputer Numerically Controlled atau pun kontrol numerik Numerical Control dan karena jenis mesin konvensional mutlak diperlukan keterampilan manual dari operatornya.

Diagram Proses Pemesinan

\

Klasifikasi Proses PemesinanKeterangan :

1. Pemesinan adalah proses pembentukan material dengan cara membuang material dalam bentuk geram (Chips) akibat adanya gerak relatif pahat terhadap benda kerja.2. Gerak relatif adalah sebuah peristiwa dimana dua buah benda bergerak berpapasan dengan arah dan kecepatan yang berbeda, pada proses freis ini pahat bergerak secara rotasi dan benda kerja bergerak secara translasi.3. Konvensional adalah proses pemesinan dimana pahat harus lebih keras dari benda kerja.

4. Non konvensional adalah proses pemesinan dimana pahat tidak harus lebih keras dari benda kerja.

5. Manual adalah hampir seluruh proses pemesinan dilakukan oleh operator.6. Semi otomatis adalah proses pemesinan dilakukan sebagian oleh operator dan sebagian oleh mesin.

Pada semi otomatis terbagi 2 :a. TU-2A adalah Training Unit 2 Axsis.b. TU-3A adalah Training Unit 3 Axsis.7. Otomatis adalah hampir seluruh proses pemesinan dilakukan oleh mesin.II.1.1 ManualManual adalah proses pemesinan yang dilakukan dimana hampir seluruhnya dilakukan oleh operator, dan sebagian kecil dilakukan oleh mesin.

Ciri utama dari mesin ini adalah tidak dilibatkanya computer sebagai sistem kontrolnya, atau proses pemotongannya dilakukan secara manual.

Mesin konvensional memiliki beberapa jenis diantaranya :a. BubutPembubutan merupakan proses pembentukan material atau benda kerja dengan cara membuang sebagian material dalam bentuk geram akibat gerak relative pahat terhadap benda kerja, dimana benda kerja diputar pada spindle dan pahat dihantarkan ke benda kerja secara translasi.Berikut adalah prinsip kerja mesin bubut:1. Input

Penggerak dari mesin bubut adalah motor listrik. Gerak yang di hasilkan di ubah menjadi transmisi I dan II. Daya yang di teruskan dari transmisi I akan menggerakan spindle, cekam, dan benda kerja. Sedangkan daya yang di teruskan pada transmisi II , di ubah menjadi gerak translasi oleh poros pembawa.2. Process

Gerak potong di lakukan oleh benda kerja secara rotasi, sedangkan gerak makan di lakukan oleh pahat secara traslasi.

3. Output

Proses dari mesin bubut menghasilkan :

Benda kerja yang sudah di bentuk sesuai keinginan

Geram (sisa hasil pemotongan)Keuntungan Mesin Bubut Konvensional

Dapat mengerjakan benda kerja yang telah dikeraskan.

Dapat menghasilkan permukaan yang sangat halus (N6).

Dapat mengerjakan benda kerja dengan tuntutan ukuran yang sangat presisi.

Kerugian Mesin Bubut Konvensional

Depth of cut harus kecil.

Waktu proses pengerjaan cukup lama.

Biaya pengerjaan cukup mahal.

Tidak bias membubut benda yang berukuran kecil.b. Freis

Pengefreisan merupakan proses pembentukan material atau benda kerja dengan cara membuang sebagian material dalam bentuk geram akibat gerak relatif pahat terhadap benda kerja, dimana pahat bergerak secara rotasi dan benda kerja bergerak secara translasi.

Berikut adalah prinsip kerja mesin freis:

1. Input

Terdapat dua penggerak utama dari mesin freis yaitu motor listrik I dan motor listrik II. Dimana motor listrik I meneruskan daya melalui transmisi roda gigi untuk menggerakkan spindle, arbor dan pahat. Sedangkan motor listrik II meneruskan daya melalui transmisi roda gigi untuk menggerakkan meja dan benda kerja.

2. Process

Gerak potong dilakukan oleh pahat yang berasal dari putaran spindle secara rotasi dan gerak makan dilakukan oeh benda kerja yang berasal dari gerakan meja kerja secara translasi.

3. Output

Benda kerja yang sudah dibentuk sesuai dengan keinginan

Geram (sisa hasil pemotongan)Pada mesin freis terdapat dua jenis pemakanan yaitu :

Pahat Up millinghttp://asepdian77.blogspot.com/

Pahat Up millingArah gerak potong yang dilakukan pahat berlawanan arah dengan arah gerak makan yang dilakukan oleh benda kerja.Tiap gigi dari pahat freis memotong dengan arah keluar mulai dari permukaan yang dikehendaki sampai permukaan benda kerja.Pada pengefreisan ini pemotongan diawali dengan geram yang tipis. Metoda ini dipakai pada semua mesin freis.

Keuntungan prosesUp millingini adalah :1. karena black-lashnya di dalam bagian-bagian mesin tidak menimbulkan kesulitan selama proses 2. pemotongan

2. gigi pahat selalu memotong bagian benda kerja yang bersih

3. pemakanan lebih cepat

Kerugian dari prosesUp millingini, yaitu :1. sebelum memotong gigi tersebut akan bergesekan dengan permukaan benda kerja, sehingga mengakibatkan tumpul2. karena gerak makan dan gerak potong berlawanan arah maka tekanan potongnya menjadi besar dan perlu dipegang kuat3. penghasilan geram lebih banyak4. pahat jadi lebih cepat rusak5. hasil pemotongan kurang halus6. daya diperlukan lebih besar

Pahat Down Milling

Pahat Down millingArah gerak potong yang dilakukan pahat searah dengan gerak makan yang dilakukan benda kerja.Tiap pahat freis memotong dengan arah kedalam mulai dari permukaan benda kerja hinga permukaan yang diinginkan.Gerak potong cenderung untuk menarik benda kerja ke dalam pahat freis.Karena hal tersebut, maka hanya mesin yang mempunyai alat pengatur keregangan yang dapat memakai metoda pemotongan ini.

Keuntungan prosesDown millingini adalah :1. pembesaran tekanan potong semakin kecil

2. menghasilkan potongan yang bersih dari bekas potongan

3. dapat digunakan benda kerja yang tipis

4. daya yang dibutuhkan lebih sedikit

5. umur pahat lebih panjang

6. penghasilan geram lebih sedikit Kerugian ProsesDown millingini adalah:1. Tepi pahat potong tidak hanya melakukan tekanan ke bawah benda kerja, tetaapi juga cenderung untuk menarik benda kerja dengan suatu gaya akibat gerak mendaakinya pahat

2. Proses pemakanan lebih lama

c. SkrapSkrap merupakan proses pembentukan material atau benda kerja dengan cara membuang sebagian material dalam bentuk geram akibat gerak relatif pahat terhadap benda kerja,dimana pahat melakukan gerak potong secara translasi dan benda kerja melakukan gerak makan secara translasi.

Mesin skrap (Shaping Machine) adalah mesin perkakas yang mempunyai gerak utama bolak-balik horizontal dan berfungsi untuk merubah bentuk dan ukuran benda kerja sesuai dengan yang dikehendaki, (Amstead, 1955). Pahat bekerja pada saat gerakan maju, dengan gerakan ini dihasilkan pekerjaan, seperti :

a. Meratakan bidang : baik bidang datar, bidang tegak maupun bidang miring.

b. Membuat alur : alur pasak, alur V, alur ekor burung, dsb.

c. Membuat bidang bersudut atau bertingkat.

d. Membentuk : yaitu mengerjakan bidang-bidang yang tidak beraturan.

Mesin skrap adalah mesin yang relatif sederhana. Biasanya digunakan dalam ruang alat atau untuk mengerjakan benda kerja yang jumlahnya satu atau dua buah untuk prototype (benda contoh). Pahat yang digunakan sama dengan pahat bubut. Proses skrap tidak terlalu memerlukan perhatian/ konsentrasi bagi operatornya ketika melakukan penyayatan. Mesin skrap yang sering digunakan adalah mesin skrap horizontal. Selain itu, ada mesin skrap vertikal yang biasanya dinamakan mesin slotting/slotter. Proses sekrap ada dua macam yaitu proses skrap (shaper) dan planner. Proses sekrap dilakukan untuk benda kerja yang relatif kecil, sedang proses planner untuk benda kerja yang besar.

Berikut adalah prinsip kerja mesin skrap Inputa. Mesin dijalankan oleh motor listrik yang menggerakkan sistem transmisi roda gigi lalu akan menggerakan pinion (roda gigi kecil), pinion ini akan menggerakan roda gila yang dihubungkan dengan ram.Kemudian ram inilah yang akan menggerakan pahat dan menghasilkan gerak potong secara translasi.

b. Dari sistem transmisi tadi,putaran motor listrik diubah menjadi gerak translasi meja kerja oleh mekanisme rachet sehingga meja dapat bergerak melakukan gerak makan.2. Process

a. Gerak potong dilakukan oleh pahat yang bergerak translasi dan bergerak makan dilakukan oleh benda kerja yang bergerak secara translasi.

3. Output

a. Benda kerja yang sudah dibentuk sesuai dengan keinginan.b. Geram (sisa hasil potongan).d. GurdiPenggurdian adalah operasi pemesinan yang diguna-kan untuk membuat lubang bulat pada benda kerja.Penggurdian pada umumnya menggunakan perkakas berbentuk silinder yang memiliki dua tepi potong pada ujungnya.Gerakan makan perkakas dilakukan dengan menekan gurdi yang berputar ke dalam benda kerja yang diam sehingga diperoleh lubang dengan diameter yang sesuai dengan diameter gurdi.Berikut prinsip kerja mesin gurdi:Pada mesin Gurdi pahat potong yang digunakan berupa twist drill yang terdiri dari dua atau lebih pahat potong tunggal, sehingga dikelompokkan sebagai pahat bermata potong banyak. Gerakan memotong dan memahat dilakukan oleh pahat.II.1.2 Semi Otomatis

Semi otomatis adalah proses pemesinan dilakukan sebagian oleh operator dan sebagian oleh mesin.II.1.2.1.1 TU-3A

II.1.2.1.1 Definisi (Prinsip Kerja) II.1.2.1.2 Tujuan Mesin Bubut TU-2A

II.1.2.1.3 MateriII.1.2.1.3.1 Sistem persumbuan CNC TU-2A II.1.2.1.3.2 Derajat KebebasanII.1.2.1.3.3 Sistem Koordinat Sistem Koordinat Benda KerjaMode koordinat pada mesin freis TU-3A :

1. Mode Koordinat Absolute

Titik referensi (0,0) ditentukan oleh pemrograman sumbu x dan y. Jadi kordinat semua titik mengacu pada titik (0,0).

Grafik koordinat absolute

2. Mode Koordinat IncramentalTitik referensi ditentukan oleh koordinat sebelumnya. Dimana titik yang sebelumnya dianggap titik ( 0,0) dan koordinat titik selanjutnya dihitung dari titik sebelumnya tersebut

Grafik koordinat incramental

II.1.2.1.3.4 Jenis Pahat (Umum )II.2 PEMESINAN NON KONVENSIONAL

Proses pemesinan non konvensional merupakan proses pemesinan dimana pahat yang digunakan tidak selalu lebih keras dari benda kerja yang akan dilakukan proses pemesinan. Proses pemesinan non konvensional dibagi menjadi tiga yaitu, mekanik, thermal dan kimia.

PEMESINAN NON KONVENSIONAL MEKANIK

WJM (Water Jet Machine)

WJM merupakan proses pemesinan non konvensional, dalam proses ini bahan yang dikikis Pemusatan aliran dengan kecepatan tinggi dari fluida (udara, gas atau air) yang bercampur dengan partikel abrasif pada benda kerja. Metal removal pada benda kerja terjadi karena efek shearing oleh partikel abrasif dan disertai efek abrasi dan erosi oleh aliran fluidadan partikel. Partikel-partikel abrasif dipercepat dan dibawa oleh aliran udara kompresi mengeluarkan dari nozzle. Umumnya alumina (Al2O3) Bubuk atau silikon karbida (SiC) bubuk digunakan sebagai abrasif.

WJM (Water Jet Machining) termasuk proses pemotongan dingin dengan demikian tidak terjadi kerusakan akibat panas seperti distorsi termal, HAZ (Heat Affected Zone), tegangan termal (thermal stress) pada permukaan yang dipotong dan lain-lain. Selain itu WJM (Water Jet Machining) juga termasuk proses pemotongan yang ramah lingkungan karena tidak terjadi pelelehan material atau produk sampingan (byproduct) yang berdebu maka udara disekitarnya tidak tercemar, tidak beracun dan sangat aman dari bahaya kebakaran. Water jet sebagai pahat potong (cutting tool) mempunyai daya potong yang hampir tidak terbatas karena water jet dapat memotong berbagai material dari yang lunak hingga yang keras, dari yang ulet hingga yang tangguh dengan tingkat ekonomis tinggi. Dalam teori ilmu pengetahuan, bila pancaran air diarahkan pada suatu sasaran seperti misalnya menumbuk suatu permukaa, aliran kecepatan yang tinggi seolah-olah dihentikan tiba-tiba, kemudian sebagian besar energi kinetik dari air diubah menjadi energy tekanan. Kenyataanya pada permulaan beberapa milidetik setelah tumbukan awal dari pancaran mengenai sasaran sebelum aliran lateral dari air dimulai, tekanan transein sesungguhnya yang ditimbulkan tiga kalinya tekanan stagnasi normal.

Erosi terjadi bila tekanan fluida setempat melebihi tegangan ikay dari material yang mengikat diri bersama sasaran. Dengan kata lain, pancaran cairan pemotong mengelupas material pertama-tama oleh gaya mekanis dari cucuran dengan kecepatan tinggi yang menimpa pada luasan kecil, dimana oleh tekanan tersebut melampaui tekanan aliran material terpotong.

Farmer dan attewell melaporkan hasil eksperimennya mengenai pancaran air menimpa batu pasir. System tersebut menggunakan pancaran bergetar dengan kecepatan 500 meter/detik dan pengaruh kecepatan terhadap penetrasi dilaporkan. Studi dari Brook dan Summers memikirkan mengenai pancaran air kontinyu menimpa sasaran batu pasir. Pengaruh dari SOD pada tekanan sampai 92 MN/m2 untuk pancaran dengan atau tanpa bahan tambahan polymer.

Pancaran air bergetar telah digunakan dalam penggalian batu dan permesinan alumunium dan tembaga. Fanz telah mencatat pentingnya memanfaatkan pancaran cairan koheren dan telah diberikan hasil eksperimennya pancaran cairan dengan bahan dan telah diberikan hasil eksperimennya pancaran cairan dengan bahan tambahan polymer.

Penggunaan pancaran cairan untuk pemotongan material selain batuan adalah juga telah dipelajari oleh beberapa ilmuan peneliti. Kemapuan pemotongan pada tekanan sampai 10.000 atm telah dilaporkan untuk berbagai sasaran material yang sangat luas. Material yang sangat luas tersebut seperti kayu, tembaga, karet, alumunium, perunggu, dan baja. Studi yang baru telah dilaporkan oleh Neusen dan La Brush, pengelupasan material yang efektif adalah sebagai fungsi dari tekanan masuk nosel dan jarak antara nosel dan sasaran. Oleh karena itu WJM (Water Jet Machining) berkembang pesat dalam industri arsitektur, ruang angkasa, otomotif, manufaktur, makanan dan buah-buahan, board and paper product, tambang batu bara dan sebagainya. Untuk penggunaan komersial, WJM (Water Jet Machining) membutuhkan pompa tekanan ekstra tinggi yang tekanannya berkisar sekitar 60.000 psi.

JENIS-JENIS WATER JET

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.

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 bendakerja (standoff distance).

F Diameter pembukaan nosel,

F Tekanan air dan kecepatan potong.

Jarak antara pembukaan nosel dengan permukaan bendakerja 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).

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 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.

Keuntungan-Keuntungan WJM1. Air adalah murah, tidak beracun, langsung dapat digunakan dan tidak menjadikan masalah pembuangannya.

2. Pancaran air mendekati secara ideal dengan pahat bermata potong satu.

3. Berbagai bentuk / kontur dapat dibuat. Lagipula operasi memungkinkan dilaksanakan pada bidang horizontal maupun vertical.

4. Proses memberikan hasil pemotongan yang bersih dan tajam.

5. Tidak seperti metode permesinan konvensional, metode ini tidak menimbulkan panas. Konsekuensinya tidak ada kemungkinan adanya welding dari material dibelakang pemotongan sebelumnya. Juga tidak membahayakan terhadap degradasi panas material.

6. Dustless atmosphere terutama menguntungkan untuk pemotongan material isolasi sepertifiberglassdan asbestos yang menhasilkan debu.

7. Suara dapat diminimumkn bila unit daya dan pompa dijauhkan dari titik pemotngan.

8. Tidak ada komponen yang bergerak sehingga mengurangi perawatan yang dibutuhkan.

9. Pancaran membawa keluar semua sisa pemotongan sehingga tidak ada permasalahan polusi.

10. Fluida dapat digunakan kembali (re-used) dengan menyaring keluar bahan padat yang terbawa.

11. Hanya jumlah sedikit fluida yang dibutuhkan (sekitar 100 150 liter/jam).Pemakaian Praktiks WJMPenambagan batu bara telah dilakukan dirusia, cina, polandia, cekoslowakia, kanada dan jerman. Sementara eksperimen-eksperimen yang berhubungan degan masalah tersebut telah dilaksanakan di negara-negara lain. termasuk inggris. Pada kebanyakan tambang pemakaian tekanan air dibawah 3,5 KN/cm2dikombinasikan dengan nosel berdiameter lebar. Sejumlah ebrsar air yang digunakan juga membantu membawa pecahan batu bara dari permukaan. Dari tambang di kanada, dicatat bahwa dua orang pekerja dpat menghasilkan 2.250 ton batu bara dalam satu shift dengan menggunakan cara penambangan hidrolis.

Pengembangan selanjutnya diarahkan pada pengkombisian pancaran air dengan metode mekanis untuk pemotongan batu bara dan batuan. Pancaran tekanan tinggi memotong tempat yang lemah dari material, hal ini memudahkan proses pemotongan (relative terhadap pemtongan konvensional) untuk memcahkan batu vara atau batuan. Sebagai contoh ESSO (perusahaan minyak) ,menggunakan pahat pengebran berputar (roller drilling bits) konvensional dimana ditambahakan pancaran dalam beberapa pengetesan sumur minyaknya dua sampai tiga kali leapt akan dicapat kenaikan kecepatan pengeboran dengan memakai 6 nosel masing-masing berdiameter 3,3 mm, beroperasi pada tekanan 7 10 Kn/cm2. Sementara pahat bor berdiamater 222 mm.

Sarjana perkeretaapian Jepang telah melakukan pengetesan bor perkusif (Percussive Drill) yang dioperasikan bersama 2 4 nosel berdiamter 0,2 0,4 mm dioperasikan pada tekanan 40 KN/cm2untuk mencapai lubang berdiameter 35 215 mm dengan kecepatan pengeboran 2 5 kali kecepatan normal. Pemerintah jepang tertarik pada metode ini untuk memantu pengeboran lorong-lorong bawah tanah bagi pembangunan jaringan rel kereta api kecepatan tinggi. Metode yang hampir sama telah digunakan untuk membongkar konstruksi, beton bertulang memotong alur anti selip dilandasan pesawat terbang atau dijalan-jalan raya, membuat parit dan pemasangan kabel.Gambar 3.1 Macam-macam Proses WJMwww.machine-nonkonvensional.com/2039/linuxwww.industrialpower.com/2314/xDgyh/mcnwww.google.com/search.php/2314+-9/djkxs/www.mechanical.blogspot.comULTRASONIC MACHINING (USM)Proses pengerjaan oleh partikel abrasive karena adanya efek tumbukan oleh partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja. Proses tumbukan ini terjadi karena adanya penggetaran pahat relative terhadap benda kerja, sedangkan partikel abrasive yang terdapat diantara benda kerja dan pahat berfungsi sebagai media perantara untuk transfer energi.Frekuensi getaran dari pahat berkisar 16.000 sampai 25.000 Hz. Batas bawah ditentukan oleh tingkat kebisingan. Batas atas ditentukan oleh: cooling system pada transducer dan natural frequency (frekuensi pribadi) dari pemegang pahat. Ultrasonic Machining kadang-kadang disebut juga sebagai:

Proses secara mekanis yang terlihat didalam pengerjaan dengan ultrasonic machining adalah:

Proses tumbukan oleh partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja, karena pergetaran pahat (hammering process)

Proses pembenturan (impact process) oleh partikel-partikel bebas pada permukaan benda kerja.

Erosi yang terjadi karena adanya kavitasi

Proses kimia daripada macam fluida yang dipergunakanPeranan pergetaran pahat dalam USM

Peranan utama adalah menimbulkan efek tumbukan daripada partikel abrasive pada permukaan benda kerja

Menimbulkan efek pemompaan ultrasonik terhadap fluida pembawa kedalam ruang antara benda kerja dengan pahat.

Menimbulkan sirkulasi turbulent daripada aliran fluida abrasive pada sela antara pahat dan benda kerja.

Menimbulkan efek kavitasi pada fluida pembawa

Peranan fluida pembawa (slurry) dalam USM

Untuk membawa partikel abrasive

untuk membawa pergi gram-gram halus hasil pengerjaan

Sebagai pendingin baik untuk benda kerja maupun untuk pahat

Material partikel abrasive dalam proses USM:

Boron karbida (B4C)

Silikon Karbida (SiC)

Alumunium Oksida (Al2O3)

Dari ketiga material tersebut diatas, maka yang paling sering dipergunakan adalah boron karbida karena beberapa alasan :

Boron karbida adaah material yang keras sekali, sekitar 1,5 2 X lebih keras dari pada silikon karbida.

Tahan terhadap efek benturan maupun tumbukan

Dapat memotong lebih cepat daripada material abrasive lainnya.

Proses pemotongannya lebih presisi dan surface finish yang lebih sempurna

Proses pemotongan yang khusus cocok untuk USM :

Pembuatan lubang baik dengan penampang yang bundar maupun dengan penampang yang tidak teratur

Proses coining khususnya untuk material yang mudah dikerjakan dengan USM,misalnya glas

Pembuatan ulir luar dengan bantuan suatu fixture khusus dimana benda kerja bisa berputar dan bergerak translasi bersamaan

Gambar 3.2 Cntoh Proses USMhttp://origin-ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0375960199004168-gr1.gifhttp://www.mechlook.com/wp-content/uploads/2012/04/fig10-14.jpgGambar 3.3 Contoh Proses USMhttp://www.ceramicindustry.com/ext/resources/CI/2003/06/Files/Images/84687.jpghttp://www.mechanicaldesignforum.com/forum/images/kb/USM.jpgPEMESINAN NON KONVENSIONAL THERMAL

EDM (ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)

Asal mula EDM (Electrical Discharge Machining) adalah pada tahun 1770, ketika ilmuwan Inggris Joseph Priestly menemukan efek erosi dari percikan arus listrik. Pada tahun 1943, ilmuwan Rusia B. Lazarenko danN. Lazarenkomemiliki ideuntuk memanfaatkan efek merusak dari percikan arus listrik untuk membuat proses yang terkontrol untuk pemesinan secara elektrik bahan konduktif.

Dengan adanya ide tersebut, proses EDM telah lahir. Lazarenko bersaudara menyempurnakan proses dengan cara menempatkan cairan tidak konduktif di mana percikan listrik terjadi di antara dua konduktor, cairan tersebut dinamakan dielektrik (dielectric). Rangkaian listrik yang membuat peristiwa tersebut terjadi digunakan sebagai nama proses ini. Pada saat ini telah banyak unit EDM yang digunakan lebih maju daripada milik Lazarenko. Pada saat ini ada dua macam mesin EDM yaitu: EDM konvensional (Biasanya disebut Sinker EDM atau Ram EDM) dan Wire EDM.

Cara Kerja EDMMengetahui tentang apa yang terjadi di antara elektrode dan benda kerja dapat sangat membantu operator EDM dalam banyak hal. Pengetahuan dasar teori EDM dapat membantu dalam memecahkan masalah yang timbul (troubleshooting), misalnya dalam hal pemilihan kombinasi benda kerja/elektrode dan pemahaman mengapa pengerjaan yang bagus untuk satu benda kerja tidak selalu berhasil untuk yang berikutnya. Deskripsi berikut ini menjelaskan tentang kombinasi apa yang telah diketahui dan apa yang telah ada dalam teori tentang proses EDM.

Pada saat ini beberapa teori tentang bagaimana EDM bekerja telah mengalami kemajuan selama beberapa tahun, sebagian besar mendukung model thermoelectric. Sembilan ilustrasi berikut menunjukkan tahap demi tahap apa yang telah diyakini terjadi selama satu siklus EDM. Gambar di sebelahnya menunjukkan harga relatif dari tegangan dan arus pada titik yang diambil.

Elektrode yang berisi tegangan listrik didekatkan ke benda kerja (elektrode positif mendekati benda kerja/turun). Di antara dua elektrode ada minyak isolasi (tidak menghantarkan arus listrik), yang pada EDM dinamai cairan dielectric. Walaupun cairan dielektrik adalah sebuah isolator yang bagus, beda potensial listrik yang cukup besar menyebabkan cairan membentuk partikel yang bermuatan, yang menyebabkan tegangan listrik melewatinya dari elektrode ke benda kerja. Dengan adanya graphite dan partikel logam yang tercampur ke cairan dapat membantu transfer tegangan listrik dalam dua cara: partikel-partikel (konduktor) membantu dalam ionisasi minyak dielektrik dan membawa tegangan listrik secara langsung, serta partikel-partikel dapat mempercepat pembentukan tegangan listrik dari cairan. Daerah yang memiliki tegangan listrik paling kuat adalah pada titik di mana jarak antara elektrode dan benda kerja paling dekat, seperti pada titik tertinggi yang terlihat di gambar. Grafik menunjukkan bahwa tegangan (beda potensial) meningkat, tetapi arusnya nol.

Perkembangan Penggunaan EDMEDM telah berkembang bersama dengan Mesin Bubut, Mesin Freis, dan Mesin Gerinda sebagai teknologi yang terdepan. EDM terkenal dalam hal kemampuannya untuk membuat bentuk kompleks pada logam-logam yang sangat keras. Penggunaan yang umum untuk Mesin EDM adalah dalam pemesinan dies, perkakas potong, dan cetakan (molds) yang terbuat dari baja yang telah dikeraskan, tungsten carbide, high speed steel, dan material yang lain yang tidak mungkin dikerjakan dengan cara tradisional (penyayatan). Proses ini juga telah memecahkan banyak masalah pada pembuatan bahan exotic, seperti Hastelloy, Nitralloy, Waspaloy and Nimonic, yang digunakan secara luas pada industri-industri pesawat ruang angkasa.

Dengan telah ditemukannya teknologi yang maju tentang keausan elektrode, ketelitian dan kecepatan, EDM telah mengganti proses pemotongan logam yang lama pada beberapa aplikasi. Faktor lain yang menyebabkan berkembangnya penggunaan EDM adalah kemampuannya mengerjakan bentuk tipis, khususnya dalam pengerjaan ketinggian dan ketirusan. EDM yang menggunakan kawat (Wire EDM) dapat membelah dengan ketinggian 16 inchi (sekitar 400 mm), dengan kelurusan 0,0005 inchi ( 0,0125 mm) tiap sisi.

Pada waktu yang lalu, EDM digunakan terutama untuk membuat bagian-bagian mesin yang sulit dikerjakan dengan proses konvensional. Pertumbuhan penggunaan EDM pada sepuluh tahun terakhir menempatkan proses pembuatan komponen dirancang menggunakan EDM terlebih dahulu, sehingga EDM bukanlah pilihan terakhir, tetapi pilihan yang pertama.

Proses EDM telah berubah. Perusahaan-perusahaan yang menggunaan EDM juga sudah berubah. Perubahan yang sangat berarti adalah:

1. Lebih cepat.

2. Lebih otomatis. Mesin lebih mudah diprogram dan dirawat.

3. Lebih akurat ukurannya.

4. Dapat menggunakan kawat dengan diameter yang lebih kecil pada mesin Wire EDM.

5. Menurunkan biaya operasional. Harga mesin menjadi lebih murah.

6. Dapat menghasilkan permukaan yang lebih halus.

7. Dapat menyayat karbida tanpa ada cacat ketika menggunakan Wire EDM dan Ram EDM.

8. Gerakan kawat EDM dan putaran benda kerja dapat dilakukan secara simultan.

9. Ram EDM tidak memerlukan pembersih benda kerja lain.

10. EDM lebih efektif pada kondisi pembersihan benda kerja dengan tingkat kesulitan tinggi.

11. EDM lebih mudah digunakan. Waktu untuk pelatihan dan pemrograman lebih singkat.

Penggunaan EDMPenjelasan berikut merupakan ringkasan dari karakteristik yang mengharuskan penggunaan EDM. Disarankan menggunakan EDM jika bentuk benda kerja sebagai berikut.

1. Dinding yang sangat tipis.

2. Lubang dengan diameter sangat kecil.

3. Rasio ketinggian dan diameter sangat besar.

4. Benda kerja sangat kecil.

5. Sulit dicekam.

Disarankan menggunakan EDM jika material benda kerja:

1. Keras.

2. Liat.

3. Meninggalkan sisa penyayatan.

4. Harus mendapat perlakuan panas.

Disarankan menggunakan EDM untuk mengganti proses meliputi:

1. Pengaturan/setup berulang, bermacam-macam pengerjaan, bermacam-macam proses pencekaman benda.

2. Broaching.

3. Stamping yang prosesnya cepat, (lihat Gambar).

Disarankan menggunakan EDM ketika beberapa alasan berikut.

1. Jam kerja 24 jam dengan hanya satu shift operator.

2. 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 di atas 38 HRc. Bahan tersebut 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 Wire EDM dan Ram 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. Maka dari itu EDM digunakan untuk mengerjakan klep (valves) pengukur bahan bakar, komponen printer, cetakan, dan perbaikan cetakan.

Pemilihan ElektrodeFungsi elektrode adalah menghantarkan tegangan listrik dan mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan. Bahan elektrode yang berbeda memberikan pengaruh yang sangat besar terhadap proses pemesinan. Beberapa akan menghilangkan benda kerja secara efisien tetapi keausannya tinggi, elektrode yang lain memiliki keausan rendah tetapi kemampuan menghilangkan material benda kerja sangat lambat. Ketika memilih bahan elektrode dan merencanakan cara pembuatannya, faktor-faktor berikut harus diperhitungkan:

1. Harga bahan elektrode.

2. Kemudahan pembuatan/membentuk elektrode.

3. Jenis dari hasil yang diinginkan (misalnya kehalusan).

4. Besaran keausan elektrode.

5. Jumlah elektrode yang diperlukan untuk menyelesaikan sebuah benda kerja.

6. Kecocokan jenis elektrode dengan jenis pengerjaan.

7. Jumlah lubang penyemprot (flushing holes), jika diperlukan.

Jenis bahan ElektrodeBahan elektrode dibagi menjadi dua macam, yaitu: logam dan graphite. Pada saat ini adalimamacam elektrode, yaitu: kuningan (brass), Tembaga (copper), Tungsten, Seng (zinc), dan Graphite. Selain itu, beberapa elektrode dikombinasikan dengan logam yang lain agar dapat digunakan secara efisien, yaitu:

1. Kuningan dan seng.

2. Tembaga dan tellurium.

3. tembaga, tungsten dan perak.

4. graphite dan tembaga.

Pada awalnya, kuningan digunakan sebagai elektrode walaupun keausannya tinggi. Akhirnya, pengguna EDM menggunakan tembaga dan paduannya untuk meningkatkan rasio keausan. Masalah yang muncul dengan tembaga adalah karena titik cairnya sekitar 1.085 C, padahal temperatur percikan api pada celah elektrode dan benda kerja mencapai 3.800 C. Titik lebur tembaga yang rendah menyebabkan keausan yang terlalu tinggi dibandingkan dengan bagian benda kerja yang bisa dihilangkan.

Penelitian menunjukan bahwa elektrode graphite memiliki laju yang lebih besar dalam menghilangkan bagian benda kerja dibandingkan dengan keausannya sendiri. Graphite tidak mencair di celah elektrode, pada sekitar temperatur 3.350 C berubah dari bentuk padat menjadi gas. Karena graphite lebih tahan panas di celah elektrode dibandingkan dengan tembaga, untuk sebagian besar pengerjaan EDM lebih efisien menggunakannya. Tungsten memiliki titik lebur setara dengan graphite, akan tetapi tungsten sangat sulit dibentuk/dikerjakan dengan mesin.

Tungsten digunakan sebagai pengerjaan biasanya berbentuk tabung atau ruji untuk lubang-lubang dan lubang kecil proses gurdi.

Elektrode logam biasanya yang terbaik untuk pengerjaan EDM bagi material yang memiliki titik lebur rendah seperti: aluminum, copper dan brass. Untuk pengerjaan baja dan paduannya, elektrode graphite lebih disarankan. Prinsip umum dalam pemilihan elektrode adalah: elektrode logam untuk benda kerja atau paduan yang memiliki titik lebur rendah, dan elektrode graphite untuk yang memiliki titik lebur tinggi. Hal tersebut dengan pengecualian untuk pengerjaan tungsten, cobalt, and molybdenum. Elektrode logam seperti tembaga sangat direkomendasi karena frekuensi yang lebih tinggi diperlukan untuk mengerjakan benda kerja tersebut.

Tembaga sebagai elektrode memiliki keuntungan lebih dibandingkan graphite, karena bentuk keausan ketika digunakan (discharge-dressing) lebih baik. Elektrode ini setelah digunakan mengerjakan satu benda kerja, sesudahnya dapat digunakan lagi untuk proses pengerjaan finishing atau digunakan untuk mengerjakan benda kerja yang lain.

Pembuatan ElektrodeTerdapat beberapa proses pembuatan electrode. Berikut merupakan macam-macam proses pembuatan elektrode: Proses galvano

Kadang-kadang elektrode berbentuk pejal yang besar terlalu berat bagi motor servo, dan proses pembuatannya terlalu mahal. Pada kasus ini proses Galvano dapat digunakan untuk membuat cetakan. Cetakan tersebut dilapisi dengan tembaga dengan ketebalan sampai 5 mm. Tabung tembaga yang telah terbentuk di dalamnya diisi dengan epoxy dan kawat tembaga dihubungkan dengan elektrode. Elektrode yang telah dibuat kemudian dipasang di mesin EDM.

Pembuatan elektrode pada umumnya

Ketika elektrode campuran selalu digunakan, campuran 70/30 tungsten dan tembaga dalam bentuk serbuk dibuat dengan cetakan bertekanan, kemudian disinter di dapur pemanas. Proses ini dapat menghasilkan elektrode dengan ukuran yang teliti.

Pembuatan elektrodegraphiteDi Amerika, sekitar 85 persen elektrode yang digunakan adalah graphite. Graphite dikerjakan dengan mesin dan digerinda lebih mudah daripada elektrode logam. Masalah yang timbul pada waktu mengerjakan graphite adalah kotoran yang dihasilkan. Bahan ini tidak menghasilkan geram, tetapi menghasilkan debu hitam, apabila debu ini tidak dibersihkan akan mengotori seluruh ruangan bengkel. Elektrode graphite adalah bahan sintetis dan bersifat abrasif. Sehingga apabila mengerjakannya di mesin disarankan menggunakan pahat karbida. Ketika menggerinda elektrode ini, harus menggunakan penyedot debu (vacuum system). Hal yang sama diterapkan juga ketika dikerjakan di Mesin Frais. Mesin Frais yang digunakan harus tertutup rapat.

Graphiteadalah bahan yang berpori, sehingga cairan dapat masuk ke dalamnya yang menyebabkan menjadi tidak murni. Untuk memurnikannya dilakukan dengan cara memanaskan elektrode tersebut ke dalam dapur pemanas selama satu jam pada temperatur 250 F (121C). Dapat juga elektrode tersebut dikeringkan pada udara panas. Elektrode tidak boleh dikeringkan menggunakan pemanas microwave. Apabila elektrode yang berpori digunakan, seharusnya dalam keadaan yang tidak lembab (basah). Kelembaban yang terjebak di dalam elektrode akan menimbulkan uap ketika proses pengerjaan EDM dan merusak elektrode.

Elektrode untuk wire EDM

Beberapa pihak yakin bahwa elektrode logam efisien digunakan untuk Wire EDM. 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. Beberapa riset menunjukkan bahwa menggunakan kawat yang dilapisi seng dapat meningkatkan kecepatan potong sampai 50 persen.

Kelebihan pemotongan (overcut)Lubang hasil proses EDM dimensinya selalu lebih besar daripada elektrodenya. Celah perbedaan antara elektrode dan benda kerja dinamakan overcut atau overburn. Besarnya overcut tergantung dari banyak faktor yaitu besar arus, waktu ion, jenis elektrode, dan bahan benda kerja.

Faktor utama yang mempengaruhi overcut adalah besarnya arus listrik pada celah. Overcut selalu diukur pada tiap sisi. Besarnya bervariasi antara 0,020 mm sampai 0,63 mm. Overcut yang tinggi dihasilkan oleh penggunaan amper/arus yang tinggi. Hampir semua pembuat EDM menyertakan sebuah grafik yang menunjukkan besarnya overcut yang dapat diprediksi oleh operator sehubungan dengan pengaturan arus listrik. Selama pengerjaan pengasaran (roughing) arus yang besar digunakan, menyebabkan overcut yang lebih besar. Pengerjaan penghalusan (finishing), menggunakan arus yang lebih kecil, sehingga menghasilkan overcut yang lebih kecil. Dengan pengaturan arus dan material yang sama, overcut yang terjadi tetap. Dengan demikian, toleransi 0,0025 mm dapat dicapai dengan Ram EDM. Akan tetapi, bila toleransi tersebut harus tercapai, biaya yang diperlukan meningkat, karena waktu yang diperlukan menjadi lebih lama.

Pengerjaan Penghalusan (finishing)Pemahaman tentang prinsip overcut adalah sangat penting dalam memahami kehalusan permukaan hasil proses EDM. Ketika arus (current) tinggi digunakan menghasilkan percikan (sparks) yang besar, sehingga kawah (crater) pada benda kerja besar. Proses ini digunakan untuk proses awal (roughing).Ketika arus yang digunakan relatif kecil, percikan api (sparks) yang dihasilkan kecil, sehingga kawah pada benda kerja kecil, sehingga permukaan yang dihasilkan halus. Menggunakan arus yang kecil pada proses finishing akan memperlama proses pemesinan, tetapi menghasilkan permukaan yang halus.

Pada waktu menggunakan arus yang sangat kecil (dengan waktu yang pendek dan arus rendah) ke pemukaan benda kerja, mesin EDM dapat menghasilkan permukaan benda kerja seperti cermin. Mesin yang memiliki kemampuan mengorbitkan elektrode dapat membantu membuat produk yang sangat halus

Permukaannya dengan memutar elektrode. Beberapa mesin yang dapat memutar elektrode (dengan jalur orbit) dapat diprogram, sehingga arus akan menurun secara bertahap sampai memproduksi permukaan seperti cermin tercapai.

Benda kerja yang dihasilkan pada proses EDM adalah gambaran/cerminan dari elektrode yang digunakan. Apabila elektrodenya tidak bagus misalnya ada cacat di permukaannya, maka benda kerja yang dihasilkan juga akan ada cacatnya. Elektrode yang kasar permukaannya akan menghasilkan permukaan benda kerja yang kasar pula. Semakin halus struktur butiran bahan elektrode, akan menghasilkan permukaan benda kerja yang lebih halus.

Penyelesaian setara cermin (mirror finishing)

Pengontrolan cairan dielektrik dapat memperbaiki kehalusan permukaan hasil proses EDM secara nyata. Beberapa mesin EDM menggunakan cairan dielektrik khusus untuk proses finishing sehingga menghasilkan permukaan seperti cermin dengan kehalusan permukaan kurang dari Rmax l7 m. Beberapa mesin memiliki dua tangki cairan dielektrik, satu untuk proses pengasaran (roughing) dan semi finishing dan yang satu untuk proses finishing sampai permukaan benda kerja seperti cermin hasilnya.

Beberapa perusahaan pembuat EDM telah menemukan bahwa menambah bubuk silicon, graphite, atau aluminum pada cairan dielektrik, dapat menghasilkan kehalusan permukaan yang sempurna.

Keterbatasan proses EDM

Penggunaan mesin EDM dibatasi oleh ukuran tangki kerja penampung cairan dielektrik. Mesin EDM standar populer yang digunakan sekarang memiliki keterbatasan:

a.Untuk Wire EDM, ukuran maksimum benda kerja sekitar 59 inchi (1.500 mm) padasumbu Y, 24 inchi (600 mm) pada sumbu Z dan tidak terbatas pada sumbu X.

b. Untuk Ram EDM, ukuran benda kerja maksimum sekitar 59 inchi (1.500 mm) pada sumbu Y, 17 inchi (520 mm) pada sumbu Z, dan 98 inchi (2500 mm) pada sumbu X.

c. Pembuatan bentuk sudut/tirus pada Wire EDM adalah hal yang perlu dipertimbangkan. Sudut tirus maksimum adalah 450, walaupun beberapa bengkel telah berhasil mencapai 500. Perbandingan sudut dan tinggi maksimum adalah 300 pada ketinggian 16 inchi (400 mm).

d. Hambatan listrik maksimum untuk benda kerja dan pencekam sekitar 0,5-5,0 ohm/cm untuk Mesin Wire dan Ram EDM.

e. Keakuratan sekitar 0,00002 inchi (0,0005 mm) untuk mesin Wire EDM.

f. Keakuratan 0,0001 inchi (0,0025 mm) untuk mesin Ram EDM.

g. Kehalusan permukaan sekitar VDI 0 (4 microinchi) untuk Wire EDM.

h. Kehalusan permukaan VDI 5 (2 microinchi) untuk Ram EDM.

j. Keutuhan permukaan (surface integrity) adalah 1/20 juta untuk setiap inchi ketebalan recast layer untuk Wire dan Ram EDM.

k. Panjang retakan mikro adalah 1/20 juta untuk Wire dan Ram EDM. Hasil ini sama atau lebih baik dari pada permukaan hasil proses gerinda.Cara Kerja EDMPada Proses awal EDM, elektrode yang berisi tegangan listrik didekatkan ke benda kerja (elektrode positif mendekati benda kerja/turun). Di antara dua elektrode ada minyak isolasi (tidak menghantarkan arus listrik), yang pada EDM dinamai cairan dielectric. Walaupun cairan dielektrik adalah sebuah isolator yang bagus, beda potensial listrik yang cukup besar menyebabkan cairan membentuk partikel yang bermuatan, yang menyebabkan tegangan listrik melewatinya dari elektrode ke benda kerja. Dengan adanya graphite dan partikel logam yang tercampur ke cairan dapat membantu transfer tegangan listrik dalam dua cara: partikel-partikel (konduktor) membantu dalam ionisasi minyak dielektrik dan membawa tegangan listrik secara langsung, serta partikel-partikel dapat mempercepat pembentukan tegangan listrik dari cairan. Daerah yang memiliki tegangan listrik paling kuat adalah pada titik di mana jarak antara elektrode dan benda kerja paling dekat, seperti pada titik tertinggi yang terlihat di gambar. Grafik menunjukkan bahwa tegangan (beda potensial) meningkat, tetapi arusnya nol.

Ketika jumlah partikel bermuatan meningkat, sifat isolator dari cairan dielektrik menurun sepanjang tengah jalur sempit pada bagian terkuat di daerah tersebut. Tegangan meningkat hingga titik tertinggi tetapi arus masih nol. Arus mulai muncul ketika cairan berkurang sifat isolatornya menjadi yang paling kecil. Beda tegangan mulai menurun. Panas muncul secara cepat ketika arus listrik meningkat dan tegangan terus menurun drastis. Panas menguapkan sebagian cairan, benda kerja, dan elektrode, serta jalur discharge mulai terbentuk antara elektrode dan benda kerja. Gelembung uap melebar ke samping, tetapi gerakan melebarnya dibatasi oleh kotoran-kotoran ion di sepanjang jalur discharge. Ion-ion tersebut dilawan oleh daerah magnet listrik yang telah timbul. Arus terus meningkat dan tegangan menurun.

Sebelum berakhir, arus dan tegangan menjadi stabil, panas dan tekanan di dalam gelembung uap telah mencapai ukuran maksimal, dan sebagian logam telah dihilangkan. Lapisan dari logam di bawah kolom discharge pada kondisi mencair, tetapi masih berada di tempatnya karena tekanan dari gelembung uap. Jalur discharge sekarang berisi plasma dengan suhu sangat tinggi, sehingga terbentuk uap logam, minyak dielektrik, dan karbon pada saat arus lewat dengan intensif melaluinya. Pada akhirnya, arus dan tegangan turun menjadi nol. Temperatur turun dengan cepat, tabrakan gelembung dan menyebabkan logam yang telah dicairkan lepas dari benda kerja. Cairan dielektrik baru masuk di antara elektrode dan benda kerja, menyingkirkan kotoran-kotoran dan mendinginkan dengan cepat permukaan benda kerja. Logam cair yang tidak terlepas membeku dan membentuk lapisan baru hasil pembekuan (recast layer). Logam yang terlepas membeku dalam bentuk bola-bola kecil menyebar di cairan dielektrik bersama-sama dengan karbon dari elektrode. Uap yang masih ada naik menuju ke permukaan. Tanpa waktu putus yang cukup, kotoran-kotoran yang terbentuk akan terkumpul membentuk percikan api yang tidak stabil. Gambar3.4 Contoh Proses EDMhttp://www.google.com/imgres?biw=1366&bih=703&tbm=isch&tbnid=YzYbhywv9W2http://www.google.com/imgres?biw=1366&bih=703&tbm=isch&tbnid=nn98Fhttp://www.google.com/imgres?biw=1366&bih=703&tbm=isch&tbnidhttp://www.google.com/imgres?biw=1366&bih=703&tbm=isch&tbnidLASER BEAM CUTTINGWhat is Laser? The acronym LASER stands for Light Amplification Stimulated Emission Radiation.

Laser cutting adalah sebuah teknologi yang menggunakan laser untuk memotong material dan biasanya diaplikasikan pada industri manufaktur. Laser cutting bekerja dengan cara mengarahkan laser berkekuatan tinggi untuk memotong material dan digunakan komputer untuk mengarahkannya.

Ada tiga jenis laser yang digunakan dalam laser cutting. Laser CO2 cocok untuk memotong, membuat boring, dan mengukir. Neodymium (Nd) digunakan untuk membuat boring dimana dibutuhkan energi yang besar akan tetapi memiliki repetisi atau pengulangan yang rendah. Sedangkan laser neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) digunakan dimana daya yang sangat tinggi dibutuhkan untuk membuat boring dan mengukir. Baik CO2 dan Nd atau Nd-YAG laser dapat digunakan untuk pengelasan.

Gambar 3.4 Proses Laser beam cuutinghttp://www.thomasnet.com/articles/custom-manufacturing-fabricating/laser-machinehttp://www.messer-cs.com/index.php?id=12616Konfigurasi MesinPada umumnya ada tiga konfigurasi yang berbeda dari mesin laser cutting. Moving material, hybrid, dan optik flying system. Ini semua mengacu pada bagaimana sinar laser bergerak di atas material untuk dipotong atau diproses. Untuk semua ini, sumbu gerak biasanya ditunjuk sumbu X dan Y. Jika kepala pemotong dapat dikendalikan, hal ini ditunjuk sebagai sumbu-Z.

Moving material laser memiliki kepala pemotong yang tidak bergerak, yang bergerak adalah material yang akan diproses. Metode ini memberikan jarak yang konstan dari generator laser ke benda kerja. Mesin ini membutuhkan lebih sedikit optik, benda kerja yang bergerak, dan proses produksi paling lambat.

Hybrid laser menyediakan meja kerja yang dapat bergerak pada satu sumbu (biasanya sumbu X) dan kepala pemotong bergerak pada sumbu Y. Ini menghasilkan penyaluran cahaya yang lebih konstan dari pada mesin flying optic dan dapat menggunakan penyaluran sinar yang lebih sederhana. Hal ini menyebabkan pengurangan tenaga pada saat sistem penyaluran dari pada mesin flying optics.

Laser flying optics menyediakan meja kerja yang tidak bergerak dan kepala potong yang bergerak di atas benda kerja. Pemotong flying optics menjaga benda kerja tetap diam selama proses dan sering tidak membutuhkan klem. Mesin flying optics adalah model yang paling cepat dan memiliki kelebihan dalam memotong benda kerja yang tipis.

Di atas ditulis tentang sistem sumbu X Y untuk memotong bahan datar. Pembahasan yang sama berlaku untuk mesin dengan lima dan enam sumbu, yang mengizinkan pemotongan benda kerja yang berbentuk dan membentuk benda kerja.Kelebihan dan KekuranganKeuntungan dari laser cutting dari pemotongan mekanik adalah pengerjaan lebih mudah dan mengurangi kontaminasi benda kerja. Ketepatan pengerjaan mungkin lebih baik, karena kemampuan sinar laser tidak berkurang selama proses tersebut. Ada juga kemungkinan penurunan warping materi yang sedang dipotong, karena sistem laser memiliki zona terkena panas kecil. Beberapa bahan juga sangat sulit atau tidak mungkin untuk dipotong dengan cara yang tradisional.

Laser cutting untuk logam memiliki keunggulan dibandingkan plasma cutting, yaitu pengerjaan menjadi lebih tepat dan penggunaan energi yang lebih sedikit ketika memotong lembaran logam, bagaimanapun juga, kebanyakan mesin laser cutting untuk industri tidak dapat memotong logam tebal seperti yang dilakukan oleh mesin plasma cutting. Mesin laser cutting baru yang beroperasi pada daya yang lebih tinggi (6000 watt, kontras dengan laser cutting awal dengan daya 1500 watt) sedang mendekati mesin plasma dalam kemampuan mereka untuk memotong bahan tebal, tetapi biaya modal mesin-mesin tersebut jauh lebih tinggi daripada mesin plasma cutting.

Kerugian utama dari laser cutting adalah konsumsi daya tinggi. Efisiensi laser cutting industri bisa berkisar dari 5% sampai 15%. Konsumsi daya dan efisiensi dari laser tertentu akan bervariasi tergantung pada daya keluaran dan parameter operasi. Ini akan tergantung pada jenis laser dan seberapa cocok penggunaan laser dengan pekerjaan. Jumlah daya yang diperlukan laser cutting, yang dikenal sebagai masukan panas, untuk pekerjaan tertentu tergantung pada jenis material, ketebalan, proses (reaktif / inert) yang digunakan, dan tingkat pemotongan yang diinginkan.

Prinsip kerja alatLaser cutting dapat dibandingkan dengan memotong dengan miniatur obor yang dikendalikan oleh komputer. Laser cutting untuk industri dirancang untuk mengkonsentrasikan jumlah energi yang tinggi ke tempat yang kecil. Biasanya sinar laser cutting berdiameter sekitar 0,003-0,006 inci ketika menggunakan laser dengan panjang gelombang pendek. Energi panas yang dihasilkan oleh laser mencair, atau menguapkan bahan di daerah pengerjaan dan gas (atau campuran) seperti oksigen, CO2, nitrogen, atau helium digunakan untuk membuang bahan yang menguap yang keluar dari goresan. Energi cahaya yang diterapkan langsung tempat yang membutuhkan, meminimalkan panas zonadi sekitar area yang dipotong.

Laser cutting bekerja dengan mengarahkan output dari laser dengan daya tinggi, oleh komputer, pada bahan yang akan dipotong. Bahan akan mencair, terbakar, menguap, atau tertiup oleh jet gas, meninggalkan tepi dengan finishing permukaan yang berkualitas tinggi.

Pembangkit sinar laser dilakukan dengan cara menstimulasi bahan penguat oleh pelepasan listrik atau lampu dalam wadah tertutup. Ketika bahan penguat distimulasi, sinar direfleksikan secara internal oleh cermin parsial, sampai mencapai energi yang cukup untuk keluuar sebagai aliran cahaya koheren monokromatik. Cermin atau serat optik biasanya digunakan untuk mengarahkan cahaya koheren ke sebuah lensa, yang memfokuskan cahaya di zona kerja. Bagian tersempit dari sinar yang terfokus umumnya kurang dari 0,0125 inchi (0,3175 mm) dalam diameter.

Proses ManufakturLaser CO2 digunakan untuk memotong bahan industri, termasuk baja ringan, aluminium, stainless steel, titanium, kertas, lilin, plastik, kayu, dan kain. Laser YAG terutama digunakan untuk memotong dan memotong logam dan keramik.

Berikut ini merupakan beberapa proses machining dari laser cutting:

a. Drilling

b. Cutting

c. Grooving

Untuk proses manufaktur, proses pertama yang dilakukan adalah membuat perhitungan secara terperinci tentang bentuk, model, ukuran-ukuran, berserta gambaran kasarnya. Kemudian dilakukan pembelian material dan pembuatan gambar pada CAD atau pembuatan gambar lainnya. Lalu masuk ke NC machining dan selanjutnya dapat masuk ke press room untuk proses stamping atau forming. Dari NC machining diproses kembali ke pemrograman 3 & 5 axis laser akan tetapi sebelumnya dilakukan inspeksi dengan CMM programing. Setelah pemrograman selesai, dilakukan pemotongan pada dengan menggunakan 3 & 5 axis laser cutting machine dan kemudian dilakukan inspeksi dan heat treat oleh pihak lain. Kemudian dilakukan finishing coating yang dilakukan juga oleh pihak lain, lalu dilakukan inspeksi produk final untuk disetujui dan akan dilakukan pengiriman.

Contoh perhitunganToleransi dan finishing permukaanStandar kekasaran Rz meningkat dengan ketebalan lembar, tetapi menurun dengan kekuatan laser dan kecepatan potong. Ketika memotong baja karbon rendah dengan daya laser 800 W, kekasaran standar Rz adalah 10 m untuk ketebalan lembar 1 mm, 20 m selama 3 mm, dan 25 m selama 6 mm.

Rz = 12.528*(S^0.542)/((P^0.528)*(V^0.322))

Dimana:

S = ketebalan lembar baja dalam mm;

P = Daya laser dalan kW ;

V = Kecepatan potong dalam meters per menit

PLASMA CUTTING

Plasma cutting adalah salah satu proses pemesinan non-konvensional dimana pahat yang digunakan merupakan gas superheated atau bisa disebut super panas, teknologi ini ditemukan secara tidak sengaja saat seorang penemu berusaha mengembangkan teknologi pengelasan agar lebih baik.Plasma cutting sendiri memiliki prinsip kerja seperti water jet machining, hanya yang membedakan pada plasma cutting fluida yang dipanaskan adalah udara dan dipompakan melalui nozzle, temperatur udara dari plasma cutting berkisar sekitar 14.000 oC. Kelebihan dari plasma cutting sendiri yaitu hasil potongan lebih rapih, tidakadanya geram hasil pemotongan. Mesin plasma cutting sendiri sebenarnya bisa digunakan juga untuk melakukan pengelasan.

Gambar 3.5 Proses Plasma Cuttinghttp://www.diytrade.com/china/pd/5986179/CNC_PLASMA_CUTTING_MACHINEhttp://www.tsmhouston.com/images/high-definition-plasma-cutter.jpghttp://www.messer-cs.com/uploads/pics/plasma_torches.jpgPEMESINAN NON KONVENSIONAL KIMIA

ELECTROCHEMICAL MACHINING (ECM).

PengertianElectrochemical Machining(ECM)

Electrochemical machine(ECM) adalah suatu mesin perkakas yang digunakan untuk pemakanan atau pemotongan benda kerja dengan menggunakan proses kimia elektrik. Biasanya digunakan untuk produksi massal dan untuk benda kerja yang memilki tingkat kekerasan tinggi atau benda kerja yang sulit dikerjakan olehmesin mesin konvensional. ECM menggunakan bahan conduktif elektrik yang terbatas sehingga cocok semua bahan benda kerja. ECM dapat memotong sudut yang kecil ataupun rongga yang sangat sulit pada baja yang keras dan batang batang Eksotis seperti titanium, hastelloy ,kovar ,inconel dan karbit.Proses Elektro Kimia Dari Pada ECMJenis cairan elektrolit yang dipergunakan adalah Na Cl; Na N03; N2Cl0. Besarnya gap antara pahat dengan benda kerja 50 : 300 jam. Sel elektrolit yang terbentuk diantara pahat dengan benda kerja inilah yang memebentuk terjadinya reaksielektro-kimia dan reaksi kimia. Bila energi listrik yang dibutuhkan telah cukup (sekitar 6 ev) maka ion metal yang terdapat pada permukaan benda kerjaakan tertarik kedalam sel elektrolit. Ion metal yang bermuatan positif ini akan bereaksidengan non negative dari sel elektrolit dan membentuk senyawa metal hidroksida. Sehingga dengan demikian terjadilah proses pengerjaan material benda kerja secara pelarutan anodis.

Proses ECM bisa dipergunakan untuk segala macam metal, paduan logam dan material bersifat konduktor listrik. Komposisi dan struktur kimia, titik lelah, kekerasan da nsifat-sifatfisik material lainnya tidak mempengaruhi proses pengerjaan ECM. Bentuk permukaan benda kerja yang kompleks dapat dikerjakan dengan proses ECM sehingga proses inicocokuntukpembuatancetakan. Proses pengerjaandengan ECM meliputioperasi-operasi, diantaranya: finishing, deburring, honing,countouring,deep hole drilling.

Gambar 3.6 Proses ECMhttp://www.google.com/imgres?sa=X&biw=1366&bih=703&tbm=isch&tbnid.htmlhttp://www.substech.com/dokuwiki/lib/exe/fetch.php?w=&h=&cache=cache&media=electrochemical_machining_equipment.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Laser_cuttinghttp://mesin-4ic01.blogspot.com/2011/01/laser-cutting.htmlhttp://www.matrixmetalcraft.com/services.phphttp://mgmpmesinpbg.blogspot.com/2012/01/rpp-mapel-cnc-computer-numerically.htmlhttp://teguhalimanfahmi.blogspot.com/2013/04/tugas-2-kkpi.htmlhttp://www.scribd.com/doc/100002741/LAPORAN-KERJA-BUBUT

Gambar II.1.2 Mesin Freis Konvensional

http://asepdian77.blogspot.com/

Gambar II.1.1 Mesin Bubut Konvensional

http://smksoretulungagung.sch

Gambar II.1.3 Mesin Skrap Konvensional

http://lestianulum.blogspot.com/2013_04_01_archive.html

Gambar II.1.4 Mesin Gurdi Konvensional

http://lestianulum.blogspot.com/2013_04_01_archive.html

36 LABORATORIUM CNC 8

_1444124573.xlsChart1

4

1

Y-Values

A= 2.4

B=3, 1

Sheet1

X-ValuesY-Values

24

31

To resize chart data range, drag lower right corner of range.

_1444166088.xlsChart1

4

1

Y-Values

A= 2.4

B=1, 3

Sheet1

X-ValuesY-Values

24

31

To resize chart data range, drag lower right corner of range.