Pertemuan 8

1

MESIN PERKAKAS

NON KONVENSIONAL

Matakuliah : Teknologi Proses Manufaktur D0592

Tahun : 2007

Pertemuan : 8

2

Learning Outcomes

Outline Materi• Pemesinan Ultrasonik

• Pemotongan dengan Pancaran Air

• Pemotongan dengan Pancaran Air Abrasif

• Pemesinan dengan Pelepasan Muatan Listrik

• Pemesinan Berkas Laser

• Mahasiswa dapat menerangkan prinsip kerja mesin

perkakas non konvensional

MESIN PERKAKAS NON KONVENSIONAL

3

PemesinanNon-K onvensional

Proses EnergiMekanik

Proses Energi Termal

Abrasive Water J etCutting (AWJ C)

Abrasive J etMachining (AJ M)

Water J et Cutting(WJ C)

Ultrasonic Machining(USM)

Electric DischargeWire Cutting (EDWC)

Electric DischargeProcesses (EDM)

Laser BeamMachining

Gambar 8.1 Klasifikasi Pemesinan Non-konvensional

PEMESINAN NON-KONVENSIONAL

4

PEMESINAN ULTRASONIK (USM)

Gambar 8.2 Pemesinan Ultrasonik

• Campuran air dengan partikel abrasif (slurry), dige-rakkan dengan kecepatan tinggi ke suatu benda kerja;

• Perkakas digetarkan pa-da amplitudo yang ren-dah yaitu sekitar 0,003 in. (0,076 mm) dan fre-kuensi tinggi mendekati 20.000 Hz;

• Perkakas berisolasi de-ngan arah tegaklurus thd. permukaan benda-

kerja, dan partikel abrasif akan mengikis benda kerja sedemikianrupa sehingga dihasilkan bentuk yang sesuai dengan bentuk perkakas;

• Amplitudo vibrasi hampir sama dengan ukuran butir partikel, sedang celah antara perkakas dengan benda kerja sekitar dua kali ukuran butir partikel.

5

PEMOTONGAN PANCARAN AIR (WJC)

Gambar 8.4 Pemotongan dengan pancaran air

• Digunakan aliran air halus de-ngan tekanan dan kecepatan tinggi (biasanya digunakan laru-tan polimer karena cendrung menghasilkan aliran yang lebih menyatu);

• Untuk mendapatkan aliran air yang halus digunakan pembu-kaan 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).

6

PEMOTONGAN PANCARAN AIR ABRASIF (AWJC)

Bila WJC digunakan untuk pemotongan bendakerja logam, maka biasanya harus ditambahkan partikel abrasif ke dalam aliran pancaran.

Partikel abrasif yang sering digunakan adalah :

• oksida aluminium,• dioksida silikon, dan• garnet (mineral silikat).

Parameter dalam proses AWJC sama dengan pada proses WJC, yaitu : • diameter pembukaan nosel,• tekanan air, dan• Jarak antara pembukaan nosel dan permukaan benda-

kerja.

PEMOTONGAN PANCARAN AIR ABRASIF (AWJC)

7

PEMESINAN PANCARAN ABRASIF (AJM)

Gambar 8.5 Pemesinan pancaran abrasif

• Proses pelepasan material menggunakan aliran gas kecepatan tinggi yang mengandung partikel-pertikel abrasif yang sangat halus (15 - 40 m), dan ukuran harus seragam;

• Digunakan gas kering dengan tekanan 25 - 200 lb/in2 (0,2 - 1,4 MPa dialir-

• Gas yang digunakan adalah udara kering, nitrogin, dioksida karbon, dan helium;

• Jarak antara ujung nosel dengan permukaan bendakerja sekitar 1/8 in. sampai beberapa in.;

• Tempat kerja harus disiapkan dengan ventilasi yang cukup memadai untuk operator.

kan melalui lubang nosel dengan diameter 0,003 - 0,040 in. (0,075 - 1,0 mm) pada kecepatan 500 - 1000 ft/min (2,5 - 5,0 m/s);

PEMESINAN PANCARAN ABRASIF (AJM)

8

PROSES ENERGI TERMAL

PROSES PELEPASAN MUATAN LISTRIK (ELECTRIC DISCHARGE PROCESSES / EDP)

Karakteristik proses pelepasan material dengan menggunakan energi termal ditandai dengan pemakaian temperatur lokal yang sangat tinggi, cukup panas untuk melepaskan material dengan

peleburan atau penguapan.

EDP adalah proses pelepasan logam dengan menggunakan pelepasan muatan listrik yang mengakibatkan terjadinya temperatur lokal cukup tinggi untuk melebur atau menguapkan logam.

PROSES ENERGI TERMAL

• pemesinan pelepasan muatan listrik (electric discharge machining, EDM), dan

• pemotongan kabel pelepasan muatan listrik (electric discharge wire cutting, EDWC).

9

PEMESINAN PELEPASAN MUATAN LISTRIK (EDM)

• Bentuk permukaan akhir bendakerja dihasilkan oleh elektrode pembentuk;

• Pelepasan muatan listrik terjadi pada celah antara elektrode dan permukaan bendakerja;

• Proses EDM harus dilakukan dalam suatu media fluida dielektrik, yang merupakan penghantar untuk setiap pelepasan muatan listrik (discharge) karena fluida akan menjadi terionisasi di dalam celah;

Gambar 8.6 Pemesinan pelepasan muatan listrik

PROSES PELEPASAN MUATAN LISTRIK

10

Celah antara elektrode perkakas dan benda kerja :

• Pelepasan muatan listrik dihasilkan oleh catu daya listrik arus searah yang dihubungkan dengan bendakerja dan elektrode.

Gambar 8.7 Celah antara elektrode perkakas dengan bendakerja

• Pelepasan muatan listrik terjadi pada dua permukaan yang terdekat;

• Ionisasi fluida dielektrik pada lokasi tersebut merupakan penghantar untuk pelepasan muatan;

• Pada daerah tempat terjadinya pelepasan muatan listrik tersebut akan timbul panas dengan temperatur sangat tinggi sehingga bagian kecil permukaan bendakerja secara tiba-tiba menjadi lebur dan terlepas;


11

• Aliran fluida kemudian membersihkan partikel kecil (serpihan) tersebut;

• Melepasnya bagian kecil dari permukaan bendakerja menyebabkan jarak dari elektrode perkakas menjadi lebih jauh, sehingga bagian lain yang lebih dekat akan mengalami proses yang sama dengan sebelumnya;

• Demikian seterusnya sampai semua daerah mengalami pengurangan yang sama;

• Walupun pelepasan muatan listrik secara individual melepaskan bagian demi bagian dari bendakerja, tetapi hal ini terjadi ratusan bahkan ribuan kali per detik sehingga pengikisan secara bertahap akan terjadi pada semua bagian permukaan dalam daerah celah tersebut.


12

Laju pelepasan material (Material Remove Rate) :

• Kekerasan dan kekuatan material bendakerja bukan merupakan faktor dalam EDM, karena prosesnya tidak melalui persentuhan antara perkakas dengan bendakerja;

• Tetapi titik lebur material bendakerja adalah merupakan sifat yang sangat penting, dan laju pelepasan material dapat dihubungkan secara pendekatan dengan titik lebur, dengan menggunakan rumus empiris sebagai berikut :

MRR = K I / Tm1,23

Dimana : MRR = laju pelepasan material, in. 3/min (cm3/min);

K = konstante personalitas = 5,08 dalam satuan US, atau = 39,86 dalam satuan SI;

I = arus pelepasan muatan (discharge current), Amper;

T = temperatur lebur bendakerja, oF, (oC).


13

PEMOTONGAN KABEL PELEPASAN MUATAN LISTRIK (EDWC), sering disebut EDM kabel :

Gambar 8.10 Pemotongan kabel pelepasan muatan listrik

• menggunakan kabel berdiameter kecil sebagai elektrode untuk memotong bendakerja;

• Proses pemotongan dalam EDM kabel dilakukan dengan energi termal dari pelepasan muatan listrik antara kabel elektrode dan bendakerja;

• Kendali numerik digunakan untuk mengendalikan gerakan bendakerja selama pemotongan;

• Pada saat pemotongan, kabel secara kontinu digerakkan dari satu penggulung ke penggulung yang lain agar elek-trode ke bendakerja selalu dalam keadaan baru dengan diameter konstan, sehingga celah pemotongan yang dihasilkan tetap sama selama proses berlangsung;


14

• Laser digunakan untuk berbagai jenis operasi dalam industri, termasuk perlakuan panas (heat treatment), pengelasan, dan pengukuran, serta penggoresan (scribing), pemotongan, dan penggurdian.

• Istilah laser merupakan singkatan dari light amplification of stimulated emission of radiation.

• Laser adalah suatu transduser optik yang mengkonver-sikan energi listrik menjadi berkas sinar yang menyatu;

• Berkas sinar laser memiliki beberapa sifat berbeda dari sinar yang lain, yaitu :

hanya memiliki satu panjang gelombang (monokromatik), dan;

memiliki berkas sinar sejajar (hampir sempurna).

PEMESINAN BERKAS LASER

• Sifat-sifat ini memungkinkan sinar laser dapat difokuskan menggunakan lensa optik konvensional, menjadi titik terpusat sehingga memiliki densitas daya yang tinggi;


15

• Tergantung pada jumlah energi yang terkandung dalam berkas sinar dan tingkat konsentrasi sinar kesuatu titik, berbagai proses industri dapat dilakukan.

Pemesinan berkas laser (laser beam machining, LBM), adalah proses pemesinan menggunakan energi sinar laser untuk melepaskan material bendakerja dengan menguapkan dan membakar.

Gambar 8.12 Pemesinan berkas laser

• Pemesinan berkas laser digunakan dalam berbagai jenis penggurdian, pembelahan, pembuatan alur, penggoresan, dan operasi penandaan;

• Penggurdian diameter lubang kecil dapat dilakukan di bawah 0,001 in. (0,025 mm);


16

• Untuk lubang yang lebih besar, diameter di atas 0,020 in. (0,50 mm), dilakukan dengan mengendalikan berkas laser memotong garis luar dari lubang;

• LBM tidak digunakan untuk proses produksi massal, dan pada umumnya digunakan untuk bendakerja yang tipis;

• Material kerja yang dapat dikerjakan dengan LBM sebenarnya tidak terbatas;

• Sifat material yang ideal untuk dikerjakan dengan LBM adalah material yang memiliki :

daya absorbsi energi sinar tinggi, reflektivitas (daya pantul sinar) rendah, konduktivitas termal baik, panas lebur rendah, panas penguapan rendah.


17

Material bendakerja yang dapat dikerjakan dengan LBM adalah :

• logam dengan kekerasan dan kekuatan yang tinggi,• logam lunak,• keramik,• gelas dan epoksi gelas,• plastik,• karet,• kain, dan• kayu.


18

SELESAI

TERIMA KASIH

Pertemuan 8

Business