ALAT MESIN NON TRADISIONAL DAN OPERASINYA.docx

MAKALAH PROSES PRODUKSI II

ALAT MESIN NON TRADISIONAL DAN OPERASINYA

INSTRUKTUR :YOHANES,ST.,MT.

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK : I

HARIYONOMHD.REZA FAHLEVI

DICKY IKHWANDIRONI WANDRAGUSTIAWAN

TAUFIK HIDAYATIKLASH SYUKRAN

IBRAHIMESAU SAMOSIR

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS RIAU

2012

KATA PENGANTAR

Pertama-tama, kami mengucapkan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa,

karena berkat-Nya, maka makalah yang mengenai “Alat Mesin Non Tradisional

Dan Operasinya” ini bisa diselesaikan sesuai dengan waktu yang telah diberikan

oleh dosen pengampu, Yohanes,S.T.,M.T.

Makalah ini berisi klasifikasi mesin non tradisonal , pemesinan abrasif dan

aplikasinya, pemesinan jet air dan aplikasinya, jet air dan keuntungan berserta

kerugiannya.

Makalah ini ditulis berdasarkan pengetahuan yang kami dapatkan dari

dosen pengampu Proses Produksi II, internet maupun buku-buku yang

mendukung. Karena keterbatasan ilmu dan pengetahuan yang saya miliki maka

makalah ini tidak bisa disusun selengkap-lengkapnya. Oleh sebab itu, saran dan

kritik kami perlukan untuk memperbaiki penulisan laporan di masa mendatang.

Terima kasih atas perhatiannya.

Pekanbaru, 18 Maret 2012

Kelompok I

Penulis

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.............................................................................................2

DAFTAR ISI............................................................................................................3

ALAT MESIN NON TRADISIONAL DAN OPERASINYA................................1

11.1. PENDAHULUAN.................................................................................1

11.2 KLASIFIKASI PROSES PEMESINAN NONTRADISIONAL...........3

11.3 MESIN JET DAN OPERASINYA.......................................................4

11.3.1 PEMESINAN JET ABRASIF...........................................................4

11.3.1.1 Karakteristik Proses dan Aplikasi...................................................4

11.3.1.2 Stasiun Kerja Pemesinan Jet Abrasif..............................................8

11.3.1.3 Kemampuan Proses.........................................................................9

11.3.2 PEMESINAN JET AIR (PEMESINAN HIDRODINAMIKA).......11

11.3.2.1 Proses Karakteristik dan Aplikasi.................................................11

11.3.2.2 Peralatan WJM..............................................................................14

11.3.2.3 Kemampuan Proses.......................................................................18

11.3.3 PEMESINAN ABRASIF JET AIR..................................................20

11.3.3.1 Karakteristik Proses dan Aplikasi.................................................20

11.3.3.2 Peralatan Pemesinan Abrasif Jet Air.............................................23

11.3.3.3 Proses Kemampuan.......................................................................29

1

ALAT MESIN NON TRADISIONAL DAN OPERASINYA

11.1. PENDAHULUAN

Selama beberapa dekade terakhir, material teknik sangat berkembang. Kecepatan

potong dan MRR ketika melakukan pemesinan seperti material menggunakan metode

tradisional seperti membubut, mengefrais, mengerinda, dan seterusnya cenderung turun.

Dalam banyak kasus, mustahil untuk pemesinan pembentukan material keras dengan

menggunakan metode tradisional. Kadang-kadang, kita memerlukan komponen mesin

baja paduan kekuatan tinggi dalam kondisi keras. Hal ini tidak mungkin lagi untuk

mencari pahat material yang cukup keras untuk memotong dengan kecepatan ekonomis,

seperti baja keras, baja austenitik, nimonik, karbida, keramik, dan material komposit

yang diperkuat serat. Metode tradisional tidak cocok untuk pemesinan seperti material

ekonomi tersebut dan tidak ada kemungkinan bahwa dapat lebih dikembangkan untuk

melakukannya, karena sebagian besar material tersebut lebih keras dari material yang

digunakan sebagai pahat pemotong.

Dengan mengadopsi sebuah program terpadu, dan memanfaatkan dasar hasil penelitian

dan terapan, sekarang menjadi bisa memproses banyak material teknik yang

sebelumnya dianggap tidak dapat melakukan pemesinan menggunakan metode

tradisional. Proses pemesinan yang baru dikembangkan sering disebut proses

permesinan modern atau proses permesinan non-tradisional (NTMP). Ini adalah non-

tradisional dalam arti bahwa pahat tradisional tidak dipekerjakan, melainkan energi

dalam bentuk langsung digunakan.

NTMP memiliki karakteristik spesifik sebagai berikut dibandingkan dengan proses

tradisional:

1. Mampu melakukan pemesinan spektrum yang luas dari bahan logam dan bukan

logam yang terlepas dari kekerasan atau kekuatan.

2. Kekerasan dari pahat pemotong tidak berhubungan, terutama di NTMP, tidak

ada kontak fisik antara dengan benda kerja dan pahat.

2

3. Bentuk yang kompleks dan rumit pada material yang keras dan ekstra-keras

dapat segera diproduksi dengan akurasi tinggi dan kualitas permukaan dan tanpa

Gerinda.

4. Gerakan kinematik sederhana diperlukan dalam peralatan NTM.

5. Lubang mikro dan miniatur dan gigi berlubang dapat segera diproduksi oleh

NTMP.

Ini dapat disimpulkan bahwa:

1. Metode NTM tidak dapat menggantikan metode TM. Ini dapat digunakan hanya

ketika ekonomi yang dibenarkan atau tidak mungkin untuk menggunakan proses

TM.

2. Sebuah NTMP tertentu cocok ditemukan dalam kondisi tertentu mungkin tidak

sama efesiensi dalam kondisi lainnya. Oleh karena itu, sebuah pilihan yang

cermat dari NTMP untuk pekerjaan pemesinan yang diberikan (Pandey dan

Shan, 1980). Aspek-aspek berikut harus dipertimbangkan dalam seleksi yang:

a) Sifat dari material kerja dan geometri bentuk untuk dimesinkan

b) Parameter proses

c) Kemampuan proses

d) Pertimbangan ekonomi dan lingkungan

3

11.2 KLASIFIKASI PROSES PEMESINAN NONTRADISIONAL

NTMP umumnya diklasifikasikan sesuai dengan jenis energi yang digunakan dalam

pembuangan material. Ini diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok utama berikut (Tabel

11.1):

1. Proses Mekanika. Dalam ini, pembuangan material tergantung pada abrasi

mekanis atau geser.

2. Proses Kimia dan EC. Dalam proses kimia, material yang dalam lapisan

dikarenakan reaksi ablatif yang asam atau alkali digunakan sebagai etsa. ECM

ini ditandai dengan tingkat penmbuangan yang tinggi. Tindakan pemesinan

dikarenakan pelarutan anodik yang disebabkan oleh berlalunya kerapatan arus

dc yang tinggi dalam sel mesin.

3. Proses Termoelektrik. Dalam ini, tingkat pembuangan logam tergantung pada

energi panas bertindak dalam bentuk yang terkendali dan pulsa listrik yang lokal

menyebabkan pencairan dan penguapan material kerja.

Sebuah perkembangan penting dan terbaru telah direalisasikan dengan mengadopsi apa

yang disebut proses pemesinan hibrida (HMP). Ini adalah proses baru yang diproduksi

dengan mengintegrasikan NTMP dua atau lebih untuk meningkatkan kinerja dan

mempromosikan tingkat pembuangan proses hibrida (HP). Contoh proses ini

elektrokimia grinding (EKG), elektrokimia mengasah (ech), elektrokimia mesin

ultrasonik (ECUSM), mesin air jet abrasif (AWJM), dll.

Penelitian ilmuwan masih dilakukan dalam lapangan untuk memeriksa kemampuan

HMP. Beberapa penelitian menyadari keberhasilan yang luar biasa-terutama HPS yang

terintegrasi dengan ECM, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11.1 (Rajurkar et al.,

1999). Contoh beberapa NTMP penting dan HMP dan mesin yang relevan mereka

dibahas dalam bab ini.

4

11.3 MESIN JET DAN OPERASINYA

11.3.1 PEMESINAN JET ABRASIF

11.3.1.1 Karakteristik Proses dan Aplikasi

Dalam pemesinan jet abrasif (AJM), sebuah aliran dari abrasif didorong melalui nozel

khusus oleh pembawa gas (CO2, Ni, atau udara)dari tekanan mulai dari 1 sampai 9 bar.

Dengan demikian, abrasif mencapai kecepatan tinggi berkisar 150-350 m / s,

mengeluarkan gaya dampak dan menyebabkan abrasi mekanik WP (target material).

WP diposisikan dari nozel pada jarak yang disebut jarak tutup-berdiri (SOD), atau jarak

nozzle-tip (NTD) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11.2.

Dalam AJM, Al2O3 atau abrasif SiC ukuran butir berkisar 10-80 µm digunakan. Nozel

umumnya terbuat dari karbida tungsten (WC) atau safir sintetis dari diameter 0,2-2 mm.

Untuk membatasi pembakaran jet, nozel mungkin memiliki persegi panjang berlubang

mulai dari 0,1 × 0,5 mm sampai 0,18 × 3 mm.

5

Sudut jet optimal ditentukan sesuai dengan keuletan atau kerapuhan dari material WP

yang dikerjakan dengan mesin (Gambar 11.3).

AJM tidak dianggap sebagai proses pembuangan material kasar. Tingkat pembuang

ketika pemesinan material yang paling rapuh, seperti kaca, kuarsa, dan keramik, adalah

sekitar 30 mg / menit, sedangkan hanya sebagian kecil dari nilai yang diwujudkan

ketika mesin bahan lembut dan ulet (Youssef, 2005).

Karena kecepatan pembuangan terbatas, dan juga signifikan lancip, AJM tidak cocok

untuk pemesinan lubang yang dalam dan gigi berlubang. Namun, proses ini mampu

menghasilkan lubang dan Profil di lembar ketebalan sebanding dengan diameter nozel.

AJM berlaku untuk pemotongan, menggorok, pembersihann permukaan, pembekuan,

dan pemolesan.

6

Keuntungan dari AJM meliputi:

1. Mampu menghasilkan lubang dan bentuk yang rumit dalam material keras dan

rapuh.

2. Digunakan untuk memotong material rapuh dari dinding tipis.

3. Peka panas materil seperti kaca dan keramik dapat dilakukan pemesin tanpa

mempengaruhi sifat fisik dan struktur kristal, karena tidak ada atau sedikit panas

yang dihasilkan selama pemesinan.

4. Aman untuk beroperasi.

5. Ditandai dengan investasi modal yang rendah dan konsumsi daya rendah.

6. Dapat digunakan untuk membersihkan permukaan, terutama di daerah yang

tidak dapat diakses oleh metode biasa.

7. Permukaan yang dihasilkan setelah dibersihkan oleh AJM ditandai dengan

perlawanan keausan tinggi.

Keterbatasan AJM meliputi:

1. Penerapan AJM dibatasi untuk material rapuh. Hal ini tidak dianjurkan untuk

pemesinan material lembut dan lunak.

2. Abrasif tidak dapat digunakan kembali karena kehilangan ketajaman dan

kemampuan pemotongan.

3. Terjadi penyumbatan nozel jika butir halus memiliki diameter dg<10 µm

digunakan.

4. Ketepatan proses yang miskin karena efek terang dari jet abrasif.

5. Lubang yang dalam yang diproduksi oleh signifikan lancip.

6. Kadang-kadang, bagian mesin harus menjalani operasi tambahan dari pembersih

untuk menyingkirkan butir timbul pada permukaan.

7. Kelebihan pemakaian nozel menyebabkan biaya pemesinan tambahan.

8. Proses ini cenderung mencemari lingkungan.

7

Aplikasi Bidang:

AJM telah berhasil diterapkan seperti berikut:

1. Deflashing dan pemangkasan jalur berpisah bagian injeksi dibentuk dan tempa.

2. Membersihkan cetakan logam dan gigi berlubang.

3. Sesi tipis pemotongan komponen rapuh terbuat dari kaca, refractoriness, mika,

dan sebagainya.

4. Membersihkan permukaan dari korosi, cat, lem, dan kontaminan, terutama yang

tidak dapat diakses.

5. Menandai pada kaca.

6. Frosting interior atau permukaan eksterior tabung kaca.

7. Ukiran pada kaca menggunakan masker logam atau karet.

Beberapa aplikasi khas AJM meliputi:

1. Beveling disk wafer elektronik terdiri dari silikon disk (ketebalan 0,4 mm) dilas

ke disk tungsten (ketebalan 0,7 mm), lihat Gambar 11.4a. Sebuah perlengkapan

pemangkasan berputar ditunjukkan pada Gambar 11.4b. Disk berputar perlahan-

lahan (n = 5-10 rpm), sedangkan nozel diarahkan pada sudut 45 °. Diperlukan 1

menit untuk bevel disk.

2. Ukiran pendaftaran nomor pada jendela kaca mobil.

3. Deburring lubang halus berpotongan internal di komponen plastik dibutuhkan

untuk medis aplikasi.

4. Deburring jarum bedah dan katup hidrolik.

5. Deburring bagian dari nilon, TEFL, dan derlin.

8

11.3.1.2 Stasiun Kerja Pemesinan Jet Abrasif

Gambar 11.5 menunjukkan stasiun kerja khas AJM, yang dihubungkan ke suplai gas

(gas botol atau udara tekan). Gas pembawa tidak harus suar yang berlebihan saat keluar

dari nozel ke atmosfer. Selain itu, harus tidak beracun, murah, tersedia, dan mampu

dikeringkan dan disaring. Udara banyak digunakan karena ketersediaannya. Di stasiun

kecil, CO2 dan botol gas N2 yang umum digunakan. Setelah penyaringan, tekanan gas

terkompresi dari 7-9 bar diatur, sesuai dengan kondisi kerja. Gas ini kemudian

diperkenalkan ke dalam ruang pencampuran yang mengandung abrasif. Ruang ini

dilengkapi dengan vibrator menyediakan amplitudo ξ dari 1-2 mm pada frekuensi fr dari

5 sampai 50 Hz. Laju aliran abrasif dikontrol melalui penyesuaian ξ dan fr. Dari ruang

pencampuran, campuran gas / abrasif diarahkan ke nozel yang mengarahkan jet ke

target atau WP. Kecepatan jet 150-350 m/s tergantung pada tekanan gas pada nozel,

diameter lubang dari nozel, dan rasio pencampuran. Tingkat pengaliran sebuah stasiun

kerja yang khas adalah sekitar 0,6 m3/jam, yang dikendalikan melalui katup kontrol

kaki.

9

Nozel yang terpasang di perlengkapan khusus, dan kadang-kadang dipegang di tangan,

tergantung pada jenis operasi yang dibutuhkan (pemotongan, pemangkasan, ukiran,

frosting, atau pembersihan). Ketika pemesinan dinding tipis material rapuh, mungkin

perlu untuk mengontrol gerakan relatif antara nozel dan pekerjaan dengan cam dan

pantograph, tergantung pada ukuran yang dibutuhkan dan bentuk potongan. Stasiun

AJM harus dilengkapi dengan vakum debu kolektor untuk membatasi polusi. Langkah-

langkah yang ketat dan tindakan pencegahan harus dilakukan dalam kasus pemesinan

material beracun seperti berilium untuk mengumpulkan debu dan kotoran yang

dihasilkan.

11.3.1.3 Kemampuan Proses

Kinerja AJM dalam hal MRR dan akurasi dipengaruhi oleh kondisi permesinan yang

dipilih. Para MRR untuk bahan tertentu terutama dipengaruhi oleh energi kinetik dari

abrasive; yaitu, kecepatan yang abrasif yang membombardir material kerja. Kecepatan

ini tergantung pada faktor-faktor berikut:

1. Tekanan pada nozel

2. Diamater nozel

3. Abrasif ukuran butir

10

4. Berat rasio percampuran βm =( aliranabrasifaliranudara

)

5. SOD

MRR mencapai nilai maksimum pada rasio pencampuran βm = 0,15 (Düniβ, 1979), dan

SOD 15-17 mm (Verma dan Lal, 1984). Ini meningkat dengan tekanan gas meningkat

pada nozel. Jenis material yang dikerjakan dengan mesin dan ukuran butir abrasif

memiliki pengaruh pada MRR tersebut. Yang terakhir meningkat dengan peningkatan

ukuran butir (Machining data Handbook, 1980). Abrasif yang taham bentuknya tidak

beraturan, kering, dan ukuran seragam (non-komersial) yang paling cocok untuk

melakukan pekerjaan. Ukuran yang membatasi butir abrasif yang memungkinkan

gandum yang akan tersuspensi dalam gas pembawa adalah sekitar 80 µm. SiC dan

abrasif Al2O3 digunakan untuk operasi memotong dan menggorok, sedangkan natrium

bikarbonat, dolomit, dan manik-manik kaca yang digunakan untuk membersihkan,

frosting dan pemolesan. Ketika memilih kondisi kerja yang terbaik (βm = 0,15, abrasif

Al2O3 ukuran butir 50 µm, SOD = 14 mm, tekanan nozel = 7 bar), yang MRR dicapai

dalam kasus pemesinan berada di urutan 30 mg / menit (Machining Data Handbook,

1980). Akurasi membaik dengan memilih SOD yang lebih kecil (Gambar 11.6), yang

mengurangi MRR tersebut. Ukuran butir merupakan faktor yang menentukan untuk

menentukan permukaan akhir.

11

11.3.2 PEMESINAN JET AIR (PEMESINAN HIDRODINAMIKA)

11.3.2.1 Proses Karakteristik dan Aplikasi

Untuk lima dekade terakhir, sejumlah studi menggunakan jet air bertekanan tinggi

(berdenyut atau kontinu) dalam aplikasi pertambangan yang telah dibuat (Farmer dan

Attewell, 1965; Brook dan Summers, 1969). Franz (1972) dari University of Michigan

telah berhasil untuk memotong kayu menggunakan jet air berkecepatan tinggi, ia

melaporkan pentingnya perbaikan koherensi dari jet air dengan penambahan polimer.

Sejak itu, kemampuan memotong jet cair telah dilaporkan untuk spektrum yang luas

dari target material, termasuk Pb, Al, Cu, Ti, baja, dan granit. Sulit untuk percaya

bahwa sebuah jet air dapat memotong baja dan granit. Namun, dalam hal ilmuwan,

dapat dijelaskan, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 11.7, di mana aliran air

didorong pada tekanan tinggi (2.000-8.000 bar) melalui nozel konvergen untuk

memberikan jet koheren air berkecepatan tinggi 600 - 1400 m/s. Pada target, energi

kinetik (KE) dari jet diubah secara spontan untuk energi tekanan tinggi, merangsang

tekanan tinggi melebihi kekuatan aliran target material, menyebabkan abrasi mekanis.

12

WJM memiliki keuntungan sebagai berikut:

1. Air yang murah, tidak beracun, dan dapat dengan mudah dibuang dan

diresirkulasi.

2. Proses ini membutuhkan volume air yang terbatas (100-200 L/jam).

3. Alat (nozel) tidak memakai dan karena itu tidak perlu diasah.

4. Tidak merendahkan termal dari kerja material, proses tidak menghasilkan panas.

Untuk alasan ini, WJM proses paling cocok untuk lingkungan eksplosif.

5. Ini sangat ideal untuk memotong asbes, kaca fiber isolasi, berilium, dan

diperkuat fiber plastik (FRP), karena proses tersebut memberikan suasana

dustless. Untuk alasan ini, proses ini tidak berbahaya dan aman lingkungan.

6. Proses ini menyediakan luka bersih dan tajam yang bebas dari Gerinda.

7. Hal ini berlaku untuk laser-bahan refl berlaku efektif seperti kaca, tembaga dan

aluminium.

8. Lubang mulai tidak diperlukan untuk melakukan pemotongan.

9. Pembasahan dari bahan WP minimal.

10. Kebisingan diminimalkan, sebagai unit daya dan intensifi eh dapat dijauhkan

dari pemotongan stasiun.

13

11. Meskipun AJM umumnya digunakan hanya untuk memotong material rapuh,

mampu untuk pemesinan baik material rapuh dan ulet.

12. WP yang dikontrol mengalami tegangan mekanik terbatas, sebagai kekuatan

yang diberikan oleh jet umumnya tidak melebihi 50 N.

13. Dalam WJM, pemotongan dilakukan tanpa perlu menggunakan perlengkapan

rumit WP.

14. WJM mendekati ideal pahat satu-titik.

Namun, WJM memiliki kelemahan sebagai berikut:

1. WJM tidak aman beroperasi jika tindakan pencegahan keselamatan tidak ketat

diikuti.

2. Proses ini ditandai oleh biaya produksi yang tinggi karena:

a) Tingginya biaya modal dari mesin.

b) Kebutuhan operator yang sangat berkualitas.

3. WJM tidak disesuaikan dengan produksi massal karena kebutuhan pemeliharaan

yang tinggi.

WJM yang digunakan dalam aplikasi industri berupa:

1. Pemotongan logam dan komposit diterapkan dalam industri pesawat terbang.

2. Underwater pemotongan kapal dan industri bangunan.

3. Pemotongan batuan, granit, dan marmer.

4. Ini sangat ideal dalam memotong material lunak seperti kayu, kain kertas, kulit,

karet, dan plastik.

5. Mengiris dan pengolahan makanan beku, makanan yang didukung, dan daging.

Dalam kasus tersebut, alkohol, gliserin, minyak goreng dan digunakan sebagai

cairan pemotongan alternatif.

14

6. WJM juga digunakan dalam

a) Membersihkan, polishing, dan degreasing permukaan

b) Penghapusan kontaminasi nuklir

c) Membersihkan tabung dan coran

d) Persiapan permukaan untuk tujuan inspeksi

e) Penguatan permukaan

f) Deburring.

11.3.2.2 Peralatan WJM

Gambar 11.8 visualisasi tata letak dari peralatan WJM. Ini terdiri dari

Stasiun:

1. Stasiun Penyaringan Multitahap. Fungsi yang adalah mengisi partikel padat ke

0,5 µm. Pada tahap ini, juga dianjurkan untuk melakukan deionisasi dan

demineralisasi air untuk memungkinkan kinerja elemen mesin yang lebih baik

dan kehidupan nozel diperpanjang. Setelah penyaringan, air dicampur dengan

polimer untuk mendapatkan jet koheren.

2. Stasiun Pompa Minyak dan air Bertekanan Intensif Tinggi. Ini terdiri dari

pompa hidrolik digerakkan dengan motor listrik yang menyediakan minyak pada

tekanan sekitar 120 bar. Seperti tekanan diperlukan untuk menggerakkan pompa

15

plunger kerja ganda (intensifier) yang memompa air dari 4 bar untuk sekitar

4000 bar atau lebih. Gambar 11.9 mengilustrasikan operasi dari tekanan tinggi

intensifier yang terdiri dari dua silinder terminal kecil untuk air dan silinder

pusat besar untuk minyak. Sebuah limit switch, yang terletak di setiap ujung

silinder terminal sinyal kontrol elektronik untuk menggeser katup kontrol arah

dan membalikkan arah piston. Sebagai salah satu sisi eh intensifi berada dalam

posisi masuk, sisi yang berlawanan adalah menghasilkan output tekanan

ultrahigh, dan sebaliknya. Air ultrahigh tekanan dikirimkan ke sebuah tangki

akumulator (Gambar 11.8) memberikan tekanan air bebas dari risiko fluktuasi

dan paku hidrolik untuk stasiun pemotongan. Selama waktu idle, air disimpan

dalam akumulator di bawah tekanan untuk siap setiap saat untuk melakukan

pemotongan. Para intensifi menawarkan flesibilitas lengkap untuk kedua

memotong dan membersihkan aplikasi. Ini juga mendukung nozel pemotongan

tunggal atau ganda untuk peningkatan produktivitas (El-Hofy, 2005).

3. Stasiun Pemotongan. Nozel pemotongan konvergen (Gambar 11.10) mengubah

tekanan ultrahigh (sekitar 4000 bar) ke dalam kecepatan tinggi 400-1400 m / s.

Nozzle ini menyediakan jet aliran air koheren untuk pemotongan optimal. Para

koherensi jet dapat ditingkatkan dengan menambahkan panjang rantai polimer

seperti polietilen oksida (PEO) dengan berat molekul 4 juta. Selain itu seperti

menyediakan air viskositas yang lebih tinggi dan karenanya meningkatkan

panjang koheren hingga 600 dn, dimana dn adalah diameter lubang nosel yang

jatuh antara 0,1 dan 0,35 mm. Untuk pemotongan optimal, SOD dipilih dalam

jangkauan ini. Bahkan jika SOD dipilih di luar kisaran ini, sungai masih mampu

melakukan operasi tanpa memotong seperti membersihkan, memoles,

degreasing, dll, karena adanya kerucut cair terkonsentrasi di amplop semprot

tumbuh (Youssef, 2005).

16

17

Nozel umumnya terbuat dari bahan sangat keras seperti WC, safir sintetis, atau berlian.

Berlian menyediakan kehidupan nozel terbesar, sedangkan WC memberikan yang

terendah. Sekitar dua ratus jam operasi diharapkan nozel dari safir sintetis, yang

menjadi rusak oleh partikel kotoran dan akumulasi deposit mineral jika air tidak

disaring dan diobati. Tabung tekanan tinggi (Gambar 11.11) mengangkut air tertekan

untuk pemotongan nozel. Tabung tebal diameter berkisar antara 6 sampai 14 mm dan

rasio diameter mulai dari 1/5 sampai 1/10 yang digunakan (Gambar 11.11a). Untuk

tekanan berat, yang mungkin melebihi tegangan menghasilkan bahan tabung, tabung

shrink-fit harus digunakan (Gambar 11.11b ure). Untuk mencapai kondisi terbaik

penyegelan, logam-tometal, garis (bukan permukaan) kontak harus digunakan dalam

tabung tepat bertekanan tinggi. Katup On-off untuk mesin tersebut beroperasi pada

tekanan tinggi lebih disukai untuk menjadi dari jenis jarum. Desain kompak kepala

nozel mempromosikan integrasi dengan gerakan sistem kontrol mulai dari dua sumbu x-

y tabel untuk multiaxes canggih CNC instalasi.

Untuk kontur mesin kompleks, nozel sudah terpasang di lengan robot dilengkapi dengan

mesin. Meskipun pasukan reaksi dalam banyak kasus tidak melebihi 50 N, gelombang

tekanan akibat operasi katup on-off memberikan getaran pada sendi robot dan

akibatnya merusak akurasi mesin.

18

Stasiun pemotongan harus dilengkapi dengan penangkap yang bertindak sebagai

reservoir untuk mengumpulkan puing-puing mesin entrained di jet. Selain itu, menyerap

seluruh energi setelah pemotongan, yang diperkirakan 90% dari total energi jet.

Mengurangi tingkat kebisingan (105 dB) yang berhubungan dengan pengurangan air jet

dari Mach 3 ke tingkat subsonik. Gambar 11.12 menunjukkan gambaran skematis dari

peralatan WJM.

11.3.2.3 Kemampuan Proses

Para MRR, akurasi, dan kualitas permukaan terpengaruh oleh material WP dan

parameter pemesinan. Material rapuh tulang patah, sementara yang ulet dipotong juga.

Ketebalan material berkisar 0,8-25 mm atau lebih. Tabel 11.2 menggambarkan tingkat

pemotongan untuk bahan ketebalan yang berbeda. Untuk diameter nozel diberikan,

peningkatan tekanan memungkinkan lebih banyak daya yang akan digunakan, yang

pada gilirannya meningkatkan kedalaman penetrasi atau kecepatan melintasi. Kualitas

pemotongan meningkatkan pada tekanan tinggi dan rendah yang melintasi kecepatan.

Dalam kondisi seperti material ketebalan yang lebih besar bisa dipotong.

19

20

11.3.3 PEMESINAN ABRASIF JET AIR

11.3.3.1 Karakteristik Proses dan Aplikasi

AWJM adalah proses hibrida (HP) karena merupakan integrasi dari proses AJM dan

WJM. Penambahan pengikis untuk air jet meningkatkan berbagai bahan yang dapat

dipotong dengan jet air secara drastis dan memaksimalkan MRR HP ini. MRR ini

didasarkan, karena itu, untuk menggunakan kinetik energi dari abrasive dan air dalam

jet. Karya penelitian yang intensif telah dilakukan selama tiga dekade terakhir untuk

mengeksplorasi kemampuan dari proses baru yang menjanjikan. Telah dilaporkan

bahwa proses AWJM mampu melakukan pemesinan material lembut dan keras pada

kecepatan yang sangat tinggi dibandingkan dengan yang diwujudkan dengan WJM.

Memotong 10-50 kali lebih cepat dari proses WJM. Selain itu, pemotongan dilakukan

oleh AWJM memiliki tepi yang lebih baik dan kualitas permukaan.

21

AWJM menggunakan tekanan air relatif lebih rendah dari yang digunakan oleh WJM

(sekitar 80%) untuk mempercepat AWJ ini. Rasio pencampuran pengikis untuk air

dalam jet tersebut adalah sekitar 3/7 volume (Gambar 11.13). Abrasives (garnet, pasir,

Al2O3, dll) dari ukuran butir 10-180 pM sering digunakan.

Seperti yang disebutkan sebelumnya, selain dari kemampuan untuk pemesinan material

lunak dan keras pada kecepatan yang sangat tinggi, proses AWJM memiliki keuntungan

sama dengan WJM. Namun, ia memiliki dua batasan berikut:

1. Karena keberadaan abrasive di jet, ada keausan yang berlebihan di dalam mesin

dan unsur-unsurnya.

2. Proses ini tidak aman bagi lingkungan dibandingkan dengan WJM.

Proses AWJM memiliki berbagai bidang aplikasi seperti:

1. Pemotongan bahan logam: Cu, Al, Pb, Mo, Ti, W.

2. Pemotongan karbida dan keramik.

3. Pemotongan beton, marmer, dan granit (Gambar 11.14a).

4. Pemotongan plastik dan asbes (Gambar 11.14b).

5. Pemotongan komposit seperti FRP, dan terjepit arang lebah Ti tanpa

pembentukan duri.

6. Yang terakhir ini digunakan dalam industri penerbangan.

7. Pemotongan dari akrilik dan kaca.

Di bidang teknologi permesinan, AWJM memiliki dua aplikasi yang menjanjikan

seperti yang diilustrasikan pada Gambar 11.15. Ini penggilingan permukaan datar dan

berpaling dari permukaan silinder.

Proses ini juga berlaku di deburring (AWJD), penajaman roda gerinda, dan permukaan

penguatan untuk meningkatkan kekuatan kelelahan.

22

23

11.3.3.2 Peralatan Pemesinan Abrasif Jet Air

Peralatan AWJM tidak berbeda jauh dari peralatan WJM dasar. Jadi, itu terdiri dari :

1. Stasiun Penyaringan Air. Ini adalah sama dengan WJM, tetapi dalam polimer

pemotongan AWJM tidak umum digunakan, karena pendapat umum adalah

bahwa koherensi peningkatan jet mencegah partikel abrasif dari yang dicampur

dengan jet air dan karena itu, proses percepatan dari abrasif kurang efesiensi,

meskipun produsen kaca Swiss dan produsen kristal Perancis memiliki pendapat

yang berbeda dan menggunakan polimer aditif dalam kombinasi dengan

abrasive sehingga jauh meningkatkan kecepatan potong dan mengurangi

konsumsi abrasif drastis (Paulus et al., 1998). Oleh karena itu, penelitian di

bidang ini masih diperlukan.

2. Stasiun Generasi Tekanan. Sebuah kerja ganda intensif yang dirancang untuk

memberikan tekanan kurang dari yang digunakan dalam WJM. Kisaran biasa

tekanan dalam AWJM adalah 250-350 MPa dengan laju debit 5 L/menit, dengan

demikian kehilangan tekanan menurun dan tekanan sistem perpipaan kurang.

3. Stasiun Pemotongan. Nozel memotong di stasiun peralatan pemesinan WJM

yang digantikan jet bekas dalam peralatan AWJM.

Jet Bekas

Pada yang pertama jet, tekanan air pertama-tama diubah menjadi energi kinetik dari air,

yang pada gilirannya sebagian diubah menjadi energi kinetik dari partikel abrasif.

Gambar 11.16a menggambarkan jet mantan Ingersoll-Rand, sedangkan Gambar 11.16b

menggambarkan pandangan penampang sama dari jet mantan. Pada pipa lubang akhir

tekanan tinggi yang diinstal, yang umumnya terdiri dari heksagonal-rhomboedral safir

Al2O3, ruby atau berlian memiliki bagian diameter lubang 0,08-0,8 mm. Diameter

bawah 0,25 mm terutama digunakan dalam aplikasi tekanan tinggi pemotongan jet air

murni, karena energi total terlalu rendah untuk mempercepat partikel abrasif efektif.

Diameter lubang antara 0,25 dan 0,40 mm digunakan dalam aplikasi AWJM. Diameter

24

0,40 mm lebih terutama digunakan dalam aplikasi tekanan rendah pembersihan AWJ

(Hoogstrate dan van Luttervelt, 1997).

Melalui lubang (Gambar 11.16b), air bertekanan tinggi dikeluarkan dan jet air murni

dibentuk dan diarahkan ke ruang pencampuran. Melalui interaksi dari jet air murni dan

udara sekitarnya vakum dibuat dalam ruang pencampuran menyebabkan aliran udara

dari luar melalui saluran abrasif ke ruang pencampuran. Dalam ruang pencampuran, jet

kehilangan koherensi nya, sehingga tabung fokus (Gambar 11.16b) dipasang di bawah

ruang pencampuran untuk mengembalikan koherensi dari AWJ. Diameter dihasilkan

AWJ ini hampir sama dengan diameter tabung fokus. Gambar 11,17 menggambarkan

bagan perakitan jet mantan Ingersoll-Rand. Desain dari mantan jet didasarkan pada

parameter berikut:

1. Diameter lubang air

2. Jarak sepanjang sumbu jet dari lubang ke titik pintu masuk

3. Arah masuk (sudut) abrasive

4. Saluran penampang pakan abrasif

5. Rasio panjang/diameter ruang pencampuran

6. Diameter tabung fokus

7. Panjang tabung fokus

25

Tabung Berfokus (Disebut Juga Tabung Abrasive atau Tabung Percepatan)

Kinerja tabung fokus tergantung pada (Hoogstrate dan van Luttervelt, 1997) berikut:

1. Zona Inlet Geometri.

2. Diameter Batin Tabung. Diameter yang lebih kecil ini, lebih terkonsentrasi

adalah energi total. Untuk fungsi yang dapat diandalkan diameter tabung

berfokus harus setidaknya lima kali diameter partikel.

3. Panjang Tabung. Tabung lagi memproduksi jet lebih koheren, tetapi

menyebabkan lebih banyak gesekan antara jet dan dinding tabung, sehingga

lebih rendah kecepatan jet abrasif. Tabung yang lebih panjang juga lebih susah

untuk menyelaraskan.

Mencampur Abrasif dengan Air

Karena sifat turbulen yang kompleks dari proses pemodelan pencampuran tidak banyak

yang telah dilakukan. Namun, sebuah teori yang dapat diterima untuk pencampuran

26

partikel dan jet dalam tabung fokus dikembangkan. Hal ini diasumsikan bahwa setiap

partikel memasuki jet air dengan kecepatan diabaikan. Hal ini dipercepat dan didorong

keluar dari jet air, menabrak dinding dalam tabung fokus, rebounces, dan memasuki jet

air lagi. Hal ini terjadi sampai arah kecepatan partikel yang hampir sejajar dengan arah

dari jet air (Hoogstrate dan van Luttervelt, 1997) (Gambar 11.18). Sebagai konsekuensi

dari proses percepatan dua efek yang ditemukan.

1. Partikel-partikel abrasif terfragmentasi akibat tabrakan dengan tabung fokus dan

partikel abrasif lainnya (Schmelzer, 1994). Hal ini menyebabkan diameter

signifikan penurunan partikel abrasif setelah proses fokus (Gambar 11,19). Daur

Ulang abrasive tampaknya tidak menarik karena fragmentasi partikel ini. Namun

demikian daur ulang unit abrasif telah baru-baru diperkenalkan di pasar.

2. Tabung berfokus terkena kondisi yang sangat abrasif. Oleh karena itu, harus

terbuat dari bahan tahan aus canggih seperti ROCTEC-100, yang memberikan

pemotongan, handal stabil selama masa kerja lagi seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 11,20. Sebuah system nozel cerdas yang diusulkan, di mana sistem

pemantauan keausan telah diimplemetasikan menggunakan pola grid kawat

konduktif listrik (Gambar 11.21) dan terpasang pada tip tabung berfokusun tuk

merekam diameter keausan bagian dalam tabung (Kovacevic, 1994) . Ketika

diameter tabung habis dipakai, kabel berturut-turut akan terganggu, yang dapat

dengan mudah menandai. Informasi diameter dapat digunakan untuk memicu

akhir kehidupan tabung fokus.

27

28

Karakteristik Penting AWJ

Lima karakteristik AWJ penting yang harus diwujudkan untuk bekerja efektif adalah

sebagai berikut (Hoogstrate dan van Luttervelt, 1997):

1. Kecepatan jet menentukan kemampuan pemotongan.

2. Jet koherensi menentukan bentuk garitan dan kualitas potong.

3. Rasio massa Abrasif/air memastikan pemotongan siensi efesiensi optimal.

4. Rotasi jet simetri menentukan kemampuan memotong arah yang berbeda.

5. Pembangunan struktur jet waktu-independen memberikan kualitas seragam

sepanjang pemotongan WP.

WJ Komputerisasi dan mesin AWJ sekarang tersedia di pasar. Ini mampu memuat

gambar CAD dari sistem lain, dan awal dan akhir menetukan poin dan urutan operasi.

Lain mengoperasikan mesin CNC dengan modem dan kemampuan CAD / CAM yang

memungkinkan transfer dari AUTOCAD, DXF format.

29

11.3.3.3 Proses Kemampuan

Variabel khas dari proses pemesinan AWJM adalah sebagai berikut:

1. Tekanan Air

2. Diameter Nosel Air

3. Geometri tabung fokus (panjang dan diameter)

4. SOD

5. Ukuran dan jenis grit abrasif

6. Rasio Abrasif/Air

7. Kekerasan dan kekuatan material WP

8. Jenis material WP (logam, non logam, atau komposit)

Ketika mesin kaca dengan AWJ, tingkat pemotongan dari sekitar 16-20 mm3/min

tercapai. Sebuah AWJ memotong lembaran tebal 360 mm dari beton atau 76 mm pelat

baja tebal alat pada kecepatan melintasi dari 38 mm / menit dalam single pass. Ketika

memotong pelat baja (atau bahan logam) kekasaran permukaan Rt berkisar 3,8-6,4 pM,

sementara toleransi ± 130 m yang didapat. Pengulangan dari ± 40 m, kuadrat dari 43

pM / m, dan kelurusan 50 pM per sumbu diharapkan. Pasir dan garnet sering digunakan

sebagai bahan abrasif. Namun, garnet lebih disukai karena adalah 30% lebih efektif

daripada pasir. Suatu cairan pembawa yang terdiri dari air dengan aditif anti korosi

kontribusi untuk percepatan lebih tinggi abrasive dengan kecepatan abrasif konsekuen

lebih tinggi dan meningkatkan MRR (El-Hofy, 2005). Kedalaman penetrasi meningkat

dengan tekanan air peningkatan dan penurunan kecepatan melintasi, asalkan kondisi

kerja lain yang konstan.

SOD ini memiliki efek yang penting pada MRR dan akurasi. Ini mencapai nilai antara

0,5 dan 5 mm. Nilai terkecil (0,5 mm) menyadari akurasi yang lebih tinggi dan terkecil

lebar garitan, sedangkan nilai terbesar (5 mm) menyadari MRR maksimal. Di luar 5

mm, jet bertahap kehilangan kemampuan pemotongan sampai mencapai 50-80 mm, di

mana jet digunakan secara efisien dalam andpeening permukaan pembersihan.

30

Tabel 11.3 menggambarkan kecepatan melintasi ketika memotong bahan yang berbeda

dari ketebalan yang berbeda menggunakan AWJ. Dengan demikian, dapat digambarkan

bahwa

1. Logam murni (Ti, Al) memiliki-mesin yang sama.

2. Kaca dipotong pada 8-10 kali lebih cepat dari logam dan paduan.

Kekasaran permukaan tergantung pada bahan WP, ukuran grit, dan jenis abrasif. Bahan

dengan tingkat penghapusan tinggi menghasilkan kekasaran permukaan besar. Untuk

alasan ini, butiran halus yang digunakan untuk logam mesin lembut untuk mendapatkan

kekasaran yang sama seperti yang keras. Selain itu, semakin besar rasio abrasif / air

semakin tinggi akan menjadi MRR (El-Hofy, 2005).

Dalam domain komposit, proses AWJM sangat baik karena tingkat pemotongan yang

jauh tinggi, dan tidak delaminate bahan berlapis. Sebuah studi perbandingan dilakukan

oleh König dan Schmezler (1990) untuk menyelidiki kinerja WJM dan AWJM ketika

memotong sepiring FRP dari 5 mm di bawah kondisi kerja yang optimal:

31

Hasil dari studi ini menunjukkan bahwa AWJM telah menyadari kecepatan melintasi

dari 2000 mm/menit, yaitu 40 kali direalisasikan oleh WJM. Selain itu kekasaran

permukaan sebagai diperoleh AWJM (Ra = 4,4 µm) adalah sekitar 30% kurang dari

yang diperoleh WJM (Ra = 6,4 µm).