Abrasive jet machine

BAB I

ABRASIVE

1.1 Pengertian dan pengenalan abrasive

Menurut Kalpakjian dan Schmid (2001: 704) Abrasive

adalah sebuah partikel nonmetalik keras yang mempunyai

tepi yang tajam dan bentuk tak beraturan. Abrasives

dapat memindahkan material-material kecil dari permukaan

melalui proses pemotongan yang menghasilkan kepingan-

kepingan kecil. Kebanyakan kita terbiasa menggunakan

abrasive berikat untuk mempertajam pisau dan peralatan,

serta menggunakan amplas untuk menghaluskan permukaan dan

manjamkan sudut-sudut.

Abrasive juga digunakan untuk menggerinda/mengasah,

membalut, mengkilapkan, dan menyemir benda-benda kerja.

Dengan menggunakan mesin yang dikendalikan computer,

abrasive dapat menghasilkan berbagai geometri benda kerja

dengan permukaan yang sangat bagus dan toleransi

dimensional yang dekat/teliti. (Kalpakjian dan Schmid,

2001: 705)

1.2 Tipe-tipe abrasive

Abrasive yang ditemukan di alam adalah amril (batu

gosok), alumunium oksida, kuarsa, garnit dan intan.

Abrasive-abrasive alam ini umumnya mengandung jumlah

1

kotoran (ketidakmurnian) yang tidak diketahui dan

memiliki sifat non seragam, akibatnya, kinerja mereka

tidak konsisten dan tidak efektif jika digunakan.

Akhirnya, sekarang abrasive dibuat secara sintetis.

Berikut abrasive-abrasive sintetis yang umumnya

digunakan dalam proses manufaktur:

Abrasive-abrasive konvensional

a. Alumunium oksida (Al2O3)

b. Silikon karbida (SiC)

Superabrasive

a. Cubic boron nitrit (cBN)

b. Intan (diamond)

Persyaratan ukuran abrasive, bidang pemakaiannya,

Ukuran Butir, dan Pemakaian :

Alumunium Oksida (Al2O3), 12-50 μm, untuk

memotong, membuat celah. (lihat gambar 1 dan 2)

Silicium Carbide (SiC), 25-40 μm, Untuk memotong,

membuat celah.

Sodium Bikarbonat (NaHCO3) 27 μm, Finishing, T= 50

C.

Dolomite (CaMg(CO3), 200 mesh, etching & polishing

Butiran Gelas, 0,635-1,27 mm, Polishing dan

deburing.

2

Butiran Gelas, 0,635-1,27 mm: Polishing &

deburing.

Gambar 1. Alumunium Oksida

3

Gambar 2. Emery (Batu Gosok). Material ini sebagian besar terdiri dari

aluminium oksida mineral (aluminum oksida), bergabung dengan jenis lain

seperti iron-bearing spinels hercynite dan magnetit, dan juga rutile ( titan

dioksid).

http://www.scribd.com/doc/59938763/Abrasive-Jet-Machining.

Fluida pembawa abrasive : Tekanan, Viskositas, dan

Kecepatan aliran fluida.

Dalam proses ini fluida yang dipergunakan: Udara,

Karbon dioksida (CO2) dan Gas N2.

Tekanan fluida yang keluar dari nozel umumnya 2-8,5

kgf/cm2, tetapi yang cocok biasanya 5 kgf/cm2. Kecepatan

aliran fluida keluar dari nozel (gas exit velocity)

dipengaruhi oleh kecepatan partikel abrasive dalam

fluida. Hal ini berarti bahwa memperbesar aliran massa

partikel abrasive akan mengurangi kecepatan aliran fluida

pembawa.

http://www.slideshare.net/ejacock/1-abrasive-jet-

machining-ajm.

4

BAB II

ABRASIVE JET MACHINING (AJM)

2.1 Pengertian dan Prinsip Kerja Abrasive Jet Machining

(AJM).

Abrasive Jet Machining (AJM) adalah sebuah proses

permesinan yang menggunakan bahan abrasive yang didorong

oleh gas kecepatan tinggi atau air bertekanan tinggi

untuk mengikis bahan dari benda kerja.

Prinsip Kerjanya: bahan dikikis oleh bahan abrasive

halus, biasanya memiliki diameter sekitar 0,025 mm yang

didorong oleh cairan berkecepatan tinggi (baik udara

maupun gas inert).

http://www.scribd.com/doc/59938763/Abrasive-Jet-

Machining.

Secara ringkas, konfigurasi mesin AJM berupa nozel,

controller (untuk mngatur kerja mesin), abrasive delivery system

(sistem penyalur abrasive), dan motion system (media untuk

mengatur gerak dari nozel) seperti terlihat pada gambar

3.

5

Gambar 3. Konfigurasi Abrasive Jet Machine (AJM)

2.2 Detil Cara Kerja AJM

Dalam AJM, pemindahan material terjadi karena

tubrukan dari partikel-partikel abrasive yang halus.

Partikel-partikel ini pindah dengan aliran udara (atau

gas) berkecepatan tinggi. Gambar 4 menunjukan proses

bersama dengan beberapa tipikal proses parameter.

Partikel-partikel abrsive biasanya berdiameter 0,025 mm

dan pengaliran udara pada tekanan beberapa atmosfir.

Dalam proses AJM, jet udara kering berkecepatan

tinggi, nitrogen, atau karbondioksida yang berisi

partikel-partikel abrasive menghantam benda kerja di

titik yang diinginkan saat pemotongan dan proses

permesinan berlangsung. Gas-gas ini bereaksi sebagai

medium pembawa partikel-partikel abrasive. Kecepatan

abrasive jet bisa berbeda antara 150 dan 300 m/dtk.

Prosesnya menggunakan banyak abrasive yang lebih halus

dibandingkan dengan AWJM (Abrasive Water Jet Machining).

Partikel abrasive yang digunakan umumnya bervariasi

6

antara 10 dan 50 µm. Alumunium oksida, silicon karbida,

boron karbida dan intan yang umum digunakan pada proses

abrasive. Celah antara benda kerja dan nozel kira-kira 1

mm.

Gambar 4. Skema proses pengerjaan dengan partikel abrasive

2.3 Mekanisme AJM

A. Ghosh dan A.K. Mallik dalam buku Manufacturing

Engineering and Technology.

Ketika sebuah partikel abrasive mengenai permukaan

kerja pada kecepatan tinggi, dampaknya menyebabkan

kerapuhan kecil fraktur dan udara (Gas) membawa patahan

7

kecil partikel benda kerja. Ini ditunjukkan pada gambar

5.

Gambar 5. Skema material removal dalam AJM

Dengan demikian, jelas bahwa proses ini lebih cocok

bila bahan kerja rapuh dan rentan. Model untuk

memperkirakan tingkat pemindahan material disebut

MRR(Material Removal Rate). MRR disebabkan oleh pemotongan

dari permukaan benda kerja dengan menubrukan partikel-

partikel abrasive yang dinyatakan dengan rumus sebagai

berikut:

Q=xZd3v3/2(/12Hw)3/4,

Dimana Z adalah jumlah tumbukan partikel-partikel

abrasive per satuan waktu, d adalah diameter rata-rata

dari butiran-butiran abrasive, v adalah kecepatan

butiran-butiran abrasive, p adalah densitas (massa jenis)

material abrasive, Hw adalah kekerasan benda kerja dan x

konstan.

8

2.4 Proses Parameter

Karakteristik proses dapat dievaluasi dengan menilai

MRR tersebut, geometri dari pemotongan, kekasaran

permukaan yang dihasilkan, dan tingkat keausan nozzle.

Parameter utama yang mengontrol kuantitas adalah:

Abrasive (komposisi, kekuatan, ukuran, dan massa

laju aliran),

Gas (komposisi, tekanan, dan kecepatan), Nozzle (geometri, material, jarak dan kecenderungan

ke benda kerja).

2.5 Ringkasan dari Karakteristik AJM

Mekanisme dari pemindahan material

Media

Abrasives

Kecepatan

Tekanan

Nozel

patahannya rapuh karena benturan butir-butir abrasive pada kecepatan tinggi

Air, CO2

Al2O3, SiC . diameter 0.025 mm, 2-20 g/mnt, nonrecirulating

150-300 m/dtk

9

2-10 atm

WC, safirArea lubang 0,05-0,2 mm2

Lama 12-100 jam

Jarak ujung nozel 0,25-75 mm

2.6 Keunggulan dan Kekurangan

2.6.1 Keunggulan

Prosesnya dapat menghasilkan lubang kecil, slot,

atau pola rumit dalam bahan logam dan bahan non

logam yang sangat keras, tipis, sensitif terhadap

panas ataupun yang rapuh. Bahkan intan pun bisa

dipotong menggunakan abrasive intan juga.

Bahan yang rentan/tidak terlalu kuat dapat diproses

dengan mudah tanpa mengalami kerusakan.

Hampir tidak ada panas yang dihasilkan.

2.6.2 Kekurangan/keterbatasan

MRR sangat rendah yang membuat proses sangant

lambat.

Lubang yang seragam sulit untuk didapatkan.

Sudut-sudut tajam tidak bisa didapat karena

partikel-partikel abrasive dapat membulatkannya.

10

Abrasive tidak dapat dugunakan ulang karena

kemungkinan kontaminasi. Yang demikian itu dapat

menyumbat system.

Prosesnya dapat menyebabkan polusi lingkungan karena

banyak debu yang dihasilkan oleh chip dan abrasive.

Proses ini tidak cocok untuk material yang lunak

karena material mungkin rusak oleh partikel-partikel

abrasive.

Tidak ada gas beracun karena yang digunakan adalah

cairan atau gas yang tidak berbahaya.

Pada penggunaan dengan fluida air tidak

terbentuk HAZ (Zona Panas) pada benda kerja.

Bisa digunakan untuk pengerjaan bahan yang sangat

keras atau bahan yang sulit untuk diproses

menggunakan mesin metode konvensional.

Bisa digunakan memotong benda/bahan yang mudah

terbakar.

Tidak ada tekanan mekanis.

Proses lebih bersih.

Setting alat lebih cepat.

Bisa memotong berbagai bentuk.

2.6.3 Kelebihan AJM dengan fluida cair (WJM)

dibanding Las Potong

Permukaan benda kerja yang dihasilkan lebih bagus.

Tidak ada HAZ

Dapat memotong berbagai jenis bahan pada benda

kerja.

Benda kerja yang dihasilkan lebih presisi.

11

http://www.scribd.com/doc/59938763/Abrasive-Jet-

Machining.

2.7 Kecocokan dan Aplikasi-aplikasi dalam Manufaktur

Proses ini sangat cocok dalam industri elektronik

untuk menghasilkan pemotongan yang bagus pada komponen-

komponen kecil non logam. Prosesnya bisa digunakan untuk

menghilangkan lapisan yang berbeda dari resistor,

kapasitor, insulator, dan semikonduktor dari sirkuit

board dalam proses penyusunan IC (Integrated Circuit) seperti

yang terlihat pada gambar 6.

Gambar 6. Proses AJM dalam industri elektronik

12

Abrasive jet machine (AJM) mempunyai ukuran yang cukupbesar dan menggunakan system CNC (Computer Numerical Control) dalampenggunaanya. Seperti ditunjukan oleh gambar 7 di bawah ini.

Gambar 7. Abrasive jet Machining (AJM)

13

Daftar Pustaka

Kalpakjian, Serope dan Steven R. Schmid. 2001. ManufacturinEngineering and Technology. Edisi ke-4. New Jersey: Prentice Hall.

Ghosh, A. Manufacturing Science. Kanpur: Halsted Press.

Singh, D.K. Fundamentals of Manufacturing Engineering. New Delhi: Taylor & Francis Group.

www.googlesearch.com

http://www.scribd.com/doc/59938763/Abrasive-Jet-Machining.

http://www.slideshare.net/ejacock/1-abrasive-jet-machining-

ajm.

14