KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat tuhan yang maha esa, berkat rahmat dan hidayahnya kami dapat meyelesaikan sebuah makalah ini. Yang alhamdulliah tepat pada waktunya, dengan materi tentang ultrasonic machining. Dalam hal ini kami masih belajar mohon maaf bila ada kekurangan atau kesalahan dalam pembuatan makalah ini. Makalah ini berisikan tentang penjelasan lebih mendalam mengenai Ultrasonic Machining yang alhamdulilah telah selesai kami susun dengan baik, untuk bisa dipahami oleh pembaca. Diharapkan makalah ini dapat memberikan informasi mengenai Ultrasonic Machining. Makalah ini telah kami buat untuk memenuhi tugas mata kuliah Proses Produksi 2. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Tuhan senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin Depok, 11 Maret 2015 Penulis
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat tuhan yang maha esa, berkat rahmat dan
hidayahnya kami dapat meyelesaikan sebuah makalah ini. Yang alhamdulliah
tepat pada waktunya, dengan materi tentang ultrasonic machining. Dalam hal ini
kami masih belajar mohon maaf bila ada kekurangan atau kesalahan dalam
pembuatan makalah ini.
Makalah ini berisikan tentang penjelasan lebih mendalam mengenai
Ultrasonic Machining yang alhamdulilah telah selesai kami susun dengan baik,
untuk bisa dipahami oleh pembaca. Diharapkan makalah ini dapat memberikan
informasi mengenai Ultrasonic Machining. Makalah ini telah kami buat untuk
memenuhi tugas mata kuliah Proses Produksi 2.
Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena
itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami
harapkan demi kesempurnaan makalah ini.
Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah
berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga
Tuhan senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin
Depok, 11 Maret 2015
Penulis
BAB 1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam dunia industri khususnya dalam bidang proses produksi sangat erat
sekali dalam berbagai mesin untuk prose manufaktur. Salah satunya yaitu
Ultrasonic Machining, Ultrasonic Machining (USM) Merupakan sebuah mesin
nontradisional. Ultrasonic mesin, juga dikenal sebagai dampak ultrasonik
penggilingan adalah operasi mesin di mana alat berosilasi bergetar pada frekuensi
ultrasonik digunakan untuk menghapus materi dari benda kerja, dibantu oleh
lumpur abrasif yang mengalir dengan bebas antara benda kerja dan alat. ini
berbeda dari kebanyakan operasi mesin lain karena sangat sedikit panas yang
dihasilkan. alat pernah kontak benda kerja dan sebagai hasilnya tekanan grinding
jarang lebih dari 2 kilogram, yang membuat operasi ini cocok untuk mesin sangat
keras dan rapuh bahan, seperti kaca, safir, ruby, berlian, dan keramik.
Mengapa disebut Ultrasonic? Karena frekuensi getaran dari phat 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 Ultrasonic grinding atau impact Grinding.
Prinsip Dasar USM yaitu 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.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, penulis merumuskan masalah seperti
dibawah ini :
1. Apa yang dimaksud dengan Ultrasonic Machining?
2. Apa fungsi dari Ultrasonic Machining?
3. Bagaimana proses pemotongan pada Ultrasonic Machining?
Tujuan
1. Untuk mengetahui pengertian Ultrasonic Machining.
2. Untuk mengetahui fungsi dari Ultrasonic Machining.
3. Untuk mengetahui dan memahami proses pemotongan pada Ultrasonic
Machining.
4. Untuk mengetahui prinsip pengerjaan Ultrasonic Machining.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian
Ultrasonic Machining adalah pemesinan nontradisional yang menggunakan
campuran air dengan partikel abrasif (slurry), digerakkan dengan kecepatan tinggi
ke suatu benda kerja, dengan menggetarkan perkakas pada amplitudo yang rendah
yaitu sekitar 0,003 in. (0,076 mm) dan frekuensi tinggi mendekati 20.000 Hz.
Perkakas berisolasi dengan arah tegaklurus terhadap permukaan bendakerja, dan
partikel abrasif akan mengikis bendakerja sedemikianrupa sehingga dihasilkan
bentuk yang sesuai dengan bentuk perkakas seperti ditunjukkan dalam gambar
1.1.
Gambar 1.1 Pemesinan ultrasonik
Amplitudo vibrasi harus diatur mendekati sama dengan ukuran butir partikel,
sedang celah antara perkakas dengan benda kerja harus diatur sekitar dua kali
ukuran butir partikel.
Gambar 1.2 menunjukkan hubungan antara osilasi frekuensi dan amplitudo
dengan kecepatan pembentukan gram (MRR) pada proses USM.
Gambar 1.2 Hubungan antara osilasi frekuensi dan amplitudo dengan
kecepatan pembentukan gram (MRR) pada proses USM
2.2 Prinsip dasar Ultrasonic Machining
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.
Mengapa disebut Ultrasonic? Karena frekuensi getaran dari phat 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 Ultrasonic grinding atau impact Grinding.
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 dipergunakan
Gambar 1.3 Ultrasonic Machining
2.3 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 1.4 Proses pengerjaan USM
2.4 Peranan 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
2.5 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
Gambar 1.5 Shematic Representation of the USM Apparatus
2.6 Bagian–bagian utama ultrasonic machining (USM)
Dari bentuk fisik, tampilan dan juga struktur mekanik dari ultrasonic
machining pada umumnya memilki kemiripan dengan mesin drill maupun milling,
akan tetapi terdapat beberapa fitur-fitur tambahan yang pada ultrasonic machining
seperti pada pencekam yang mengakomodir pencengkaman yang lebih baik dari
pencekam yang ada pada mesin drill maupun milling yang menggunakan 4
pencekam (chuck), selain itu terdapat juga saluran slurry yang digunakan untuk
menyemprotkan cairan dan juga partikel abrasive pada benda kerja. Perbedaan
yang menonjol lainnya terdapat pada bagian meja USM yang tidak dapat
digerakkan. Namun untuk mengakomodir ukuran benda kerja yang berbeda-beda
maka tool holder yang terhubung dengan tranduscer dapat digerakkan ataupun
turun secara manual.
Gambar 1.6 Komponen USM
Komponen-komponen ultrasonic machining :
1. Slurry delivery dan return system.
2. Mekanisme pemakanan untuk menghasilkan gaya untuk mendorong tool
melakukan proses pemakanan ke bawah (ke arah work piece).
3. Tranduscer digunakan untuk menghasilkan energi getaran ultrasonic
4. Horn atau concentrator sebagai amplifer mekanis guna menghasilkan
amplitude pada kisaran 15-50 mikron.
5. Tool , tool umumnya menggunakan materia yang bersifat ductile, seperti
brass dan stianless steel sehingga nilai tool wear rate dapat diminimalisir.
6. Human computer interface (HCI) . layar ini menampilkan beberapa
pilihan dalam mode operasi mesin.
7. Amplitude digunakan untuk mengatur sistem tenaga untuk mengontrol
generator bagi amplitude.
Gambar 1.7 Generator
Gambar 1.8 Tranduscer and concentraor with tool holder and tool
Gambar 1.9 Slurry tank and Slurry pump
Gambar 2.0 Human computer interface (HCI)
2.7 Cara kerja ultrasonic machining
Proses permesian pada USM terjadi akibat adanya Gerakan osilasi dengan
Frekuensi tinggi dikombinasikan dengan amplitude rendah ditransmisikan pada
tool. Pada saat yang bersamaan Aliran yang berisi campuran antara cairan dan
partikel abrasive didorong mengunakan pompa dan dilewatkan diantara benda
kerja dan tool USM. Tool yang bergerak osilastik dikombinasikan dengan cairan
slurry akan memakan benda kerja dengn bentuk berkebalikan dari bentuk tool
yang digunakan. Dalam proses USM sendiri sebenarnya tidak terjadi kontak
antara tool dengan benda kerja. yang sesungguhnya terjadi adalah
terjadinyakontak antara material abrasive (slurry) dengan benda kerja. kemudian
tatal yang timbul akibat proses pemakana akan dialirkan mengunakan slurry dan
ditampung pada tangki penampungan yang selanjutnya akan di disalurkan kembali
menuju pompa untuk disemprotkan kembali menuju benda kerja.
Gambar 2.1 Cara kerja Ultrasonic Machining
2.8 Kemapuan Proses ultrasonic machining
1. Dapat melakukan proses permesinan terhadap material yang memiliki
kekerasan antara 40HRC hingga 60 HRC seperti karbida, kramik, tungsten
dan gelas yang tidak dapat dibentuk mengunakan proses permesinan
konvensional
2. Nilai Material Removal Rate (MRR) dapat mencapai 25 mm/menit
3. Kemampuan surface finish berkisar antara -0.25 micron sampai 0.75 micron
2.9 Aplikasi Ultrasonic machining
Permesinan Ultrasonic menawarkan perpaduan unik dari kemampuan, kualitas
dan kompatibilitas bahan untuk keramik , karbida dan bahan kearas lainya. Proses
ini serbaguna,
menawarkan fleksibilitas untuk memenuhi berbagai persyaratan desain, dan hasil
bagian berkualitas tinggi dengan kerusakan bawah permukaan sedikit atau bahkan
tidak ada sama sekali selain itu tidak menghasilkan HAZ yang umumnya terjadi
pada proses permesianan lainya . Manfaat ini membuatnya menjadi sumber daya
berharga bagi, insinyur ilmuwan dan desainer beberapa aplikasi yang dapat
dikerjakan mengunakan USM antara lain:
1. Pembuatan lubang/cavity pada material non-conductive
2. Untuk pembuatan lubang dalam jumlah besar namun dengan diameter
kecil
3. Untuk melakukan permesinan terhadap paduan metal yang getas
4. untuk melakukan berbagai operasi permesinan seperti grinding, drilling,
milling.
5. Dapat digunakan untuk melakukan proses pembentukan dies untuk
drawing, puncing, piercing dan blanking
6. Digunakan untuk pengeboran pada dunia kedokteran gigi
7. Dapat diguganakan untuk memotong berlian
8. Melakukan operasi grindra terhadap gelas dan kramik
Gambar 2.2 proses pemotongan material
Gambar 2.3 Proses pemotongan Material
Hasil dari proses ultrasonic machining.
Gambar 2.4 : hasil permesinan
Gambar 2.5 hasil permesinan
2.10 Kelebihan dan kekurangan ultrasonic machining
Kelebihan dari ultrasonic machining antara lain :
1. Dapat digunakan untuk proses permesinan terhadap material yang keras,
brittle , mudah pecah, dan material material nonconductive
2. Tidak terjadi perubahan pada struktur mikro material baik secara fisik
maupun kimia
3. Dapat melakukan permesinan terhadap material non conductive yang
sebelumnya tidak dapat dilakukan proses permesiana menguanakan EDM
dan ECM
4. Tidak menimbulkan distorsi pada benda kerja
5. Dapat dikombinasiakn dengan proses permesinan lain seperti EDM,
ECM.ECG.
Kekurangan dari ultrasonic machining antara lain :
1. USM memiliki angka Material Rate Removal yang rendah (maksimum
25 mm/menit)
2. Tidak data membuat lubang yang dalam , hal ini dikarenakan pergerakan
aliran slurry yang terbatas
3. Angka Tool Wear Rate yang tinggi menyebabkan proses pergantian tool
berlangsung cepat (angka tool wear rate bervariasi sekitar 1:1 hingga
1:200)
4. USM hanya dapat digunakan apabila tingkat kekerasan material yang
hendak dilakukan proses permesinan berada diatas angka 45HRC
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Ultrasonic Machining adalah pemesinan nontradisional yang menggunakan
campuran air dengan partikel abrasif (slurry), digerakkan dengan kecepatan tinggi
ke suatu benda kerja, dengan menggetarkan perkakas pada amplitudo yang rendah
yaitu sekitar 0,003 in. (0,076 mm) dan frekuensi tinggi mendekati 20.000 Hz.
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.
Mengapa disebut Ultrasonic? Karena frekuensi getaran dari phat 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 Ultrasonic grinding atau impact Grinding. Proses permesian pada USM
terjadi akibat adanya Gerakan osilasi dengan Frekuensi tinggi dikombinasikan