-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
1/73
1
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
2/73
2
Permesinan Non Konvensional
Wanda Saputra
Syahrul Rahmad
Fajri Ramadhan
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
3/73
3
KATAPENGANTAR
Puji syukurkami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karuniaNya,tugasdari dosen untuk pembelajaran mahasiswa selesai dikerjakan dalam hal ini mahasiswa
mengerjakan hal hal yang mengasah pengetahuan dalam mata kuliah proses produksi.Kami berharap, Bapak dapat menerima upaya kami dalam pengerjaan tugastersebut,kamiucapkan terimakasih dan semoga dapat bermanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwabuku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Olehkarenaitu,sarandankritiksangatkamiharapkan.
Pekanbaru
Permesinan Non Konvensional
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
4/73
4
DAFTAR ISI
Kata pengantar.3
BAB 1. Abrasive Jet Machine.5
BAB 2. Abrasive Water Jet Machine11
BAB 3. Laser Beam Machining (LBM)...22
BAB 4. Plasma Arc..29
BAB 5. Electronic Discharge Machine.43
BAB 6. Electonic Chemical Machine54
BAB 7. Computer Numerical Control. ..60
Daftar Pustaka.....73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
5/73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
6/73
6
Abrasive Jet Machine
Abrasive jet machine adalah sebuah proses pemesinan yang menggunakan bahan abrasive
yang di dorong oleh gas kecepatan tinggi atau air yang bertekanan tinggi untuk mengikis bahandari benda kerja.
Prinsip kerja abrasive jet machine:
prinsip dasar dari abrassive jet machine ialah adanya pemusatan aliran fluida dan partikel
abrasif dengan kecepatan dan tekanan tinggi / ultra high preasure (UHP) pada benda kerja. Metal
removal pada benda kerja terjadi karena adanya efek abrasi dan erosi oleh aliran fluida dan
partikel.
partikel abrasif adalah ukuran lebih halus (dari urutan mikron) dalam AJM dibandingkan
pada pasir, proses peledakan.
proses Parameter AJM dapat lebih baik dikontrol dan diatur dalam perbandingan dengan pasir
operation peledakan
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
7/73
7
Dalam praktek yang sebenarnya, diameter dalam nozzle biasanya berkisar dari 0.075 sampai 0,4
mm sedangkan kecepatan keluar dari abrasive dari mulut adalah dipelihara antara 200 dan 400 m
/ detik. jarak dari ujung nosel dari permukaan bekerja pada saat mesin dikenal sebagai 'berdiri
dari jarak jauh' (atau nozzle jarak ujung) yang biasanya bervariasi 0,7-1,0 mm. ukuran partikel
abrasif biasanya diambil sebagai 1-50 mikron.
Keuntungan dari abrasive jet machine
Kemampuan meraut bahan getas, tipis dan daerah sulit
Investasi dan konsumsi daya rendah
Material removal rate bagus
Kekurangan dari abrasive jet machine
Terbatas untuk bahan getas.
Perlu proses lanjut kalau terjadi sticking (penempelan)
Akurasi rendah
Adapun jenis bahan abrasive, ukuran serta pemakaiannya (operasi).
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
8/73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
9/73
9
1. Sistem Abrasive Pengiriman
Abrasive merupakan sebuah laju aliran sederhana dari pasirgranite yang halus secara
konstan.Semua itu diperlukan untuk kelancaran proses pemotongan yang akurat. Sistem
konstruksi pengirimanabrasive yang modern dirancang untuk menghilangkan getaran
dan penggumpalan pasir granite. Hal ini merupakan persoalan yang rawan pada padatansistem metering katup pengiriman abrasive konstruksi sebelumnya.
2. Sistem kontrol
Secara historis, mesin pemotongan jet abrasif telah menggunakan sistem kontrol
tradisional CNC yang mana sering dikenal dengan nama "G-code". Namun, ada gerakan
cepat dari teknologi ini untuk sistem jet abrasif, terutama untuk aplikasi mesin jangka
pendek dan terbatas untuk produksi toko.
G-code merupakan pengendali yang dikembangkan untuk memindahkan alat
pemotong kaku, seperti pabrik akhir atau pemotong mekanis.Tingkat umpan untuk alat
ini umumnya diselenggarakan konstan atau bervariasi hanya dalam kenaikan tersendiri
untuk sudut dan kurva. Setiap kali perubahan dalam tingkat pemasukan
perintah(Command) pemrograman.
3. Pompa
Proses pemotongan jet air dimulai dengan pompaintensifier, yang menciptakan tekanan
ultra tinggi (lebih dari 50.000 psi) tekanan air yang dibutuhkan untuk memotong bahan
keras. Pompa intensifier menggunakan tekanan hidrolik atas sistem air. Sebuah motor
besar tenaga kuda drive dengan pompa hidrolikdapat menciptakan kekuatan tekananhidrolik pada piston dalam silinder. Tekanan hidrolik diperkuat oleh rasio silinder
hidrolik yang lebih besar yang dimana akan mendorong piston kecil ke silinder yang
telah diisi dengan air, sehingga menciptakan tekanan air ultra-tinggi.
4.nozzel
Nozzel ini digunakan sebagai media penembak dari aliran air+pasirabrasive bertekanan
tinggi.yang mana nozzle itu dapat didefinisikan sebagai pemercepat aliran fluida.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
10/73
10
Gambar 1.1. Nozzel
5. Mixing tabung
Tabung pencampuran adalah tempat abrasif campuran dengan air tekanan tinggi.Tabung
pencampuran harus diganti jika toleransi turun di bawah tingkat yang dapat diterima.Untuk
akurasi maksimum, ganti tabung pencampuran lebih sering.
6. Motion sistem
Rangka untuk membuat bagian-bagian presisi, sebuah abrasive sistem jet harus memiliki meja
dan presisi xy gerak sistem kontrol.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
11/73
11
BAB 2
Abrasive Water Jet Machine
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
12/73
ABRASIVE WATER JET MA
1.Definisi Abrasive JetMachini
Abrasive Jet Machining
gas abrasif-sarat untuk mesin j
dan pengendalian bubuk abrasi
tekanan yang relatif tinggi dan
digunakan dan dapat digunakan
digunakan dengan aliran gas ber
Keterangan :
1air bertekanan tinggi inlet
2permata (ruby atau berlian)
3abrasive (garnet)
4pencampuran tabung
5penjaga
6memotong air jet
7memotong bahan
Gambar Abrasive Water JetM
CHINING
ng
adalah suatu alat untuk mengembangkan dan p
t abrasif, menggunakan peralatan untuk penyi
e dalam jet pembawa disampaikan melalui ta
kecepatan. jet tekanan yang relatif tinggi dan
di mana tekanan gas yang relatif tinggi dipe
ekanan pada setiap tekanan yang diinginkan.
achining
12
nanganan aliran
mpanan, makan,
bung tegak pada
kecepatan tinggi
lukan dan dapat
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
13/73
13
Tekanan gas biasanya sudah lebih rendah dari sekitar 200 PSI.jika luas daerah aliran
penampang nosel pengiriman yang lumayan berkurang, rasio dari partikel volume gas tidak akan
lagi membentuk kombinasi bisa diterapkan dalam kaitannya dengan kecepatan gas dan massa
partikel abrasif. Penemuan ini bertujuan mengurangi daerah aliran penampang nosel dan
sebaiknya beberapa pengurangan di daerah aliran penampang tabung pakan sehingga kondisi
untuk abrasi disediakan.bentuk novel tabung pakan dan nosel pengiriman digunakan membuat
kerja praktis dari tekanan jauh lebih tinggi daripada bekerja. aliran abrasif pada tekanan lebih
dari 200 PSI, misalnya, dari urutan 300 atau 400 PSI dicapai. Banyak variasi yang lebih luas dan
ukuran partikel partikel daripada yang dipraktekkan dalam peralatan diketahui sebelum dapat
disediakan.aluminium oksida atau silikon karbida partikel dapat digunakan.
2.Prinsip KerjaAbrasive JetMachining
Aliran bertekanan gas abrasif-sarat dibawa dalam garis lurus tubing disukai diperpanjang
ke arah vertikal, desirably vertikal downwardly, dari sudut pengembangan aliran gas bertekanan
ke lubang pengiriman nozel abrasif digunakan. Hal ini membuat peningkatan luas mungkin
dalam tekanan dan kecepatan, tanpa Sejalan meningkatkan keausan pipa.ini saluran pengiriman
vertikal abrasif atau tubing terbentuk dari bahan kaku seperti karbida atau logam, tanpa kerja dari
setiap zona karet fleksibel. Dengan kerja dengan garis lurus, sebaiknya downwardly
diperpanjang tubing, pakaian kasar untuk yang terkena pipa berkurang, bahkan pada tekanan
tinggi.pemasangan peralatan pembangkit jet abrasif dengan menyediakan mekanisme untuk
penyesuaian vertikal nozel dalam kaitannya dengan mendukung pekerjaan juga ditujukan.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
14/73
Gambar Diagram Skematik d
Abrasive Jet Machining
dengan udara atau gas pembaw
yang didesain cocok untuk
dikerjakan.Pengelupasan materi
abrasive pada permukaan benda
Pemusatan aliran deng
bercampur dengan partikel-parti
terjadi karena efek shearing ole
aliran fluida dan partikel.
3.Komponen PemesinanAbrasBerdasarkan pada komp
komponen.Adapun komponen-
kontrol, pompa, nozzle, mixing t
ri Proses Abrasive Jet Machining
(AJM) menggunakan aliran butiran abrasive
a lainnya pada tekanan tinggi.Aliran ini diar
keperluan tersebut kepada permukaan be
l terjadi gaca erosive yang disebabkan oleh t
kerja dengan kecepatan tinggi (http://translate.g
n kecepatan tinggi daripada fluida (udara
kel abrasive pada benda kerja.Metal removal
h partikel abrasive dan disertai oleh efek abra
ve JetMachining nen pemesinanabrasive jet machining memp
omponennya terdiri dari sistem abrasive pe
abung dan sistem motion.
14
halus dicampur
hkan oleh nosel
da kerja yang
mbuhan partikel
oogle.co.id).
atau gas) yang
ada benda kerja
si dan erosi oleh
nyai komponen-
giriman, sistem
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
15/73
15
3.1.Sistem Abrasive Pengiriman
Sebuah laju aliran sederhana tetap abrasive semua yang diperlukan untuk kelancaran,
memotong akurat.sistem modern pakan abrasif adalah menghilangkan getaran pengumpan
masalah rawan dan padatan metering katup sistem sebelumnya dan menggunakan diameter
orifice tetap sederhana untuk meter aliran abrasive dari bagian bawah hopper pakan kecil yang
terletak berdekatan dengan nozel pada Y- sumbu kereta.
Sebuah lubang sistem metering ini sangat handal dan sangat diulang. Setelah aliran
abrasive melalui lubang diukur selama mesin set-up, nilai dapat dimasukkan ke dalam program
komputer kontrol dan tidak ada penyesuaian atau fine-tuning aliran abrasive akan pernah
diperlukan. Gerbong abrasif kecil yang terletak pada sumbu Y kereta biasanya.menampung
sekitar pasokan 45-menit abrasive dan dapat diisi ulang dengan sendok tangan sementara
pemotongan sedang berlangsung.
3.2.Sistem Kontrol
Fundamental keterbatasan sistem kontrol CNC tradisional. Secara historis, air jet dan
tabel jet abrasif pemotongan telah menggunakan sistem kontrol tradisional CNC menggunakan
alat mesin akrab "G-code." Namun, ada gerakan cepat dari teknologi ini untuk sistem jet abrasif,
terutama untuk aplikasi mesin jangka pendek dan terbatas-produksi toko.G-kode pengendali
dikembangkan untuk memindahkan alat pemotong kaku, seperti pabrik akhir atau pemotong
mekanis.Tingkat umpan untuk alat ini umumnya diadakan konstan atau bervariasi hanya dalam
kenaikan tersendiri untuk sudut dan kurva.
Setiap kali perubahan dalam tingkat pakan entri pemrograman diinginkan harus
dilakukan. Air jet atau jet abrasif pasti bukan merupakan alat pemotong kaku; menggunakan
tingkat feed konstan akan menghasilkan berat undercutting atau lancip di sudut-sudut dan di
sekitar kurva. Selain itu, perubahan langkah membuat diskrit tingkat pakan juga akan
mengakibatkan dipotong tidak rata di mana transisi terjadi.
Perubahan dalam tingkat pakan sudut dan kurva harus dibuat lancar dan secara bertahap,
dengan laju perubahan ditentukan oleh jenis bahan yang potong, ketebalan, geometri bagian dan
sejumlah parameter nozzle.
Algoritma kontrol yang menghitung persis bagaimana tingkat pakan harus bervariasi untuk suatu
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
16/73
16
geometri yang diberikan dalam bahan tertentu untuk membuat bagian yang tepat. Algoritma ini
sebenarnya yang diinginkan menentukan variasi pada tingkat setiap umpan 0,0005 "(0,012 mm)
sepanjang jalan alat untuk memberikan umpan profil tingkat yang sangat halus dan bagian yang
sangat akurat. Menggunakan G-Code untuk mengubah profil ini feed rate yang diinginkan ke
dalam instruksi kontrol sebenarnya untuk motor servo akan membutuhkan sejumlah besar
pemrograman dan memori controller. Sebaliknya, kekuatan dan memori dari PC modern dapat
digunakan untuk menghitung dan menyimpan seluruh perkakas dan profil feed rate dan
kemudian langsung drive servomotors yang mengontrol XY gerakan. Hal ini menyebabkan
bagian yang lebih tepat yang jauh lebih mudah untuk menciptakan daripada jika G-kode
pemrograman yang digunakan.
3.3.Pompa
Tekanan awal ultra-tinggi sistem pemotongan menggunakan pompa hidrolik intensifier
eksklusif.Pada saat itu, pompa intensifier adalah satu-satunya pompa andal yang mampu
menciptakan tekanan cukup tinggi untuk mesin air jet. Motor mesin atau listrik drive pompa
hidrolik yang memompa cairan hidrolik pada tekanan dari 1.000 menjadi 4.000 psi (6.900 untuk
27.600 kPa) ke dalam silinder intensifier.
Cairan hidrolik kemudian mendorong pada piston besar untuk menghasilkan kekuatan
tinggi pada penyelam berdiameter kecil.plunger ini pressurizes air ke tingkat yang sebanding
dengan luas penampang piston relatif besar dan plunger kecil. Poros engkol pompat eknologi
abad-tua di belakang pompa poros engkol didasarkan pada penggunaan crankshaft mekanik
untuk memindahkan sejumlah individu atau torak piston bolak-balik dalam silinder. Periksa
katup dalam silinder masing-masing memungkinkan air untuk memasuki silinder sebagai plunger
cara 2 (pompa poros engkol) ditarik dan kemudian keluar silinder ke outlet manifold sebagai
uang muka plunger ke pompa cylinder.Crankshaft secara inheren lebih efisien daripada pompa
intensifier karena mereka tidak memerlukan sistem hidrolik power-merampok.
Selain itu, poros engkol pompa dengan tiga atau lebih silinder dapat dirancang untuk
memberikan output tekanan yang sangat seragam tanpa perlu menggunakan sistem attenuator.
poros engkol pompa tidak umum digunakan dalam aplikasi tekanan ultra-tinggi sampai cukup
baru-baru ini. Ini karena poros engkol khas pompa dioperasikan pada stroke lebih per menit dari
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
17/73
17
suatu pompa intensifier dan menyebabkan hidup tidak dapat diterima singkat segel dan katup
cek.
Perbaikan dalam desain segel dan bahan, dikombinasikan dengan ketersediaan luas dan
mengurangi biaya komponen katup keramik, memungkinkan untuk mengoperasikan pompa
engkol di 40.000 sampai 50.000 psi (280.000 untuk 345.000 kPa) rentang dengan kehandalan
yang sangat baik. Hal ini merupakan suatu terobosan besar dalam penggunaan pompa tersebut
untuk memotong jet abrasif. 20 / 30 tenaga kuda khas crankshafts pompa tripleks digerakkan.
Pengalaman telah menunjukkan bahwa jet abrasif tidak benar-benar membutuhkan
60.000 psi penuh (414.000 kPa) kemampuan pompa intensifier. Dalam sebuah jet abrasif, bahan
abrasif melakukan pemotongan yang sebenarnya saat air hanya bertindak sebagai sarana untuk
membawa melewati bahan yang dipotong. Hal ini sangat mengurangi keuntungan menggunakan
tekanan ultra-tinggi. Memang banyak operator jet abrasif dengan 60.000 psi (414.000 kPa)
pompa intensifier telah belajar bahwa mereka mendapatkan potongan halus dan keandalan yang
lebih banyak jika mereka mengoperasikan jet kasar mereka di 40.000 sampai 50.000 psi
(276.000 untuk 345.000 kPa) jangkauan. Sekarang pompa poros engkol menghasilkan tekanan
pada daerah tersebut, peningkatan jumlah sistem jet abrasif yang dijual dengan pompa poros
engkol-jenis yang lebih efisien dan mudah dipelihara.
3.4.Nozzle
Semua sistem jet abrasive menggunakan nozel dasar yang sama dua tahap. Pertama, air
melewati sebuah lubang berdiameter kecil permata untuk membentuk sebuah jet yang sempit.Air
jet kemudian melewati sebuah ruang kecil di mana efek venturi menciptakan vakum sedikit yang
menarik bahan abrasif dan udara ke daerah ini melalui tabung.Partikel abrasif yang dipercepat
oleh aliran air dan bergerak bersama-sama mereka masuk ke dalam tabung, panjang silinder
berongga pencampuran keramik.
Campuran yang dihasilkan keluar abrasive dan air tabung pencampuran sebagai arus
koheren dan memotong materi. Sangatlah penting bahwa mulut permata dan tabung
pencampuran harus tepat sesuai untuk memastikan bahwa air jet melewati langsung di tengah-
tengah tabung pencampuran. Jika kualitas abrasivejet akan tersebar, kualitas pemotongan yang
dihasilkan akan menjadi miskin, dan kehidupan tabung pencampuran akan pendek. Diameter
lubang khas untuk sebuah nozzle jet abrasive 0,010 "untuk 0,014" (0,25 mm sampai 0,35 mm).
Permata lubang mungkin ruby, sapphire atau berlian, dengan batu safir yang paling umum.Ruang
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
18/73
18
venturi antara mulut permata dan bagian atas tabung pencampuran merupakan daerah yang
tergantung pada pemakaian.memakai Hal ini disebabkan oleh aksi erosi dari aliran abrasif karena
memasuki sisi ruangan dan entrained oleh waterjet tersebut. Beberapa nozel menyediakan liner
karbida untuk meminimalkan pakai ini.penyelarasan yang tepat dari mulut permata dan tabung
pencampuran sangat penting untuk kehidupan tabung pencampuran. Hal ini terutama berlaku
untuk diameter relatif kecil 0,030 "(0,75 mm).
3.5.Mixing Tabung
Tabung pencampuran adalah tempat abrasif campuran dengan air tekanan tinggi.Tabung
pencampuran harus diganti jika toleransi turun di bawah tingkat yang dapat diterima.Untuk
akurasi maksimum, ganti tabung pencampuran lebih sering.
3.6.Motion sistem
Rangka untuk membuat bagian-bagian presisi, sebuah abrasive sistem jet harus memiliki
meja dan presisi xy gerak sistem kontrol.Tabel jatuh ke dalam tiga kategori umum.Lantai-mount
sistem gantry Terpadu tabel / gantry sistem Lantai-mount sistem penopang.
Gambar water jet mesin
4. JENIS-JENIS WATER JET
4.1. 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.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
19/73
19
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 prosesWJCadalah :
F Jarak antara nosel dan permukaan benda kerja (stand off distance).
F Diameter pembukaan nosel,
F Tekanan air dan kecepatan potong.
Jarak antara pembukaan nosel dengan permukaan benda kerja 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).
4.2. 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
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
20/73
20
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.
WJCdigunakan 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 prosesAWJCsama dengan pada prosesWJC, 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 padaWJC.
4.3. Pemesinan Pancaran Abrasif (AJM)
Abrasive Jet Machine adalah proses pelepasan material yang menggunakan aliran gas
kecepatan tinggi yang mengandung partikel-pertikel abrasif kecil. Disini digunakan gas kering
dengan tekanan 25 sampai 200 lb/in2
(0,2 sampai 1,4 MPa) dialirkan melalui lubang nosel
dengan diameter 0,003 sampai 0,040 in. (0,075 sampai 1,0 mm) pada kecepatan 500 sampai
1000 ft/min (2,5 sampai 5,0 m/s). Gas yang digunakan adalah udara kering, nitrogin, dioksida
karbon, dan helium.Untuk mengarahkan nosel pada bendakerja biasanya dilakukan secara
manual oleh seorang operator.Jarak antara ujung nosel dengan permukaan bendakerja sekitar 1/8
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
21/73
21
in. sampai beberapa in.Tempat kerja harus disiapkan dengan ventilasi yang cukup memadai
untuk operator.
AJM pada umumnya digunakan untuk proses penyelesaian seperti pemangkasan,
pembersihan, pemolesan, dan sebagainya. Pemotongan dapat dilakukan untuk material yang
keras dan getas ( sebagai contoh gelas, silikon, mika, dan keramik ) yang berbentuk rata dan
tipis. Abrasif yang sering digunakan adalah oksida aluminium (untuk aluminium dan kuningan),
karbida silikon (untuk baja tahan karat dan keramik), dan butir gelas (untuk pemolesan). Ukuran
diameter butir sangat halus, berkisar antara 15 sampai 40 mm, dan untuk dapat digunakan ukuran
tersebut harus seragam.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
22/73
22
BAB 3
LASER BEAM MACHINING (LBM)
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
23/73
23
Dewasa ini teknologi pemesinan sudah semakin maju.Hal initerlihat dari mulai
banyaknya jenis-jenis mesin berteknologi tinggi yang bermunculan dan berkembang di dunia
ini.Salah satu contohnya adalah Laser Beam Machining (LBM).LBM menggunakan sinar
monokromatik berkekuatan tinggisehingga alat ini hampir bisa digunakan pada segala jenis
material. Dalam kehidupan sehari-hari, LBM biasa digunakan sebagai alat untuk memotong atau
melubangi material dengan akurasi yang tinggi.Dalam proses produksi, meskipun memiliki
kekuatan yang tinggi dan tingkat akurasi yang baik, teknologi LBM masih jarang digunakan. Hal
ini dikarenakan dalam pengerjaan alat ini dibutuhkan tenaga ahli yang profesional dan biaya
operasional yang cukup mahal. Meskipun begitu,tidaklah salah bagi kita untuk mempelajari
teknologi ini, mengingat bahwateknologi ini akan semakin berkembang dan membawa
kontribusi yang berarti dalam pemesinan ke depannya.
1.Pengertian Laser Beam Machining (LBM)
Laser Beam Machining (LBM) adalah suatu metode pemotongan, di mana benda kerja
dileburkan dan diuapkan oleh sebuahsinar laser monokromatik yang kuat. Ketika sinar mengenai
benda kerja,panas menghasilkan lelehan dan menguapkan benda kerja hingga yangpaling keras
sekalipun.LBM dapat digunakan untuk welding dan cutting metals/nonmetals.Selain itu, LBM
juga dapat digunakan untuk brazing (memelas), soldering,drilling, dan membuat tanda
(marking).
Gambar 1. Huruf E yang Dibuat dengan LBM
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
24/73
24
2. Prinsip Dasar Terbentuknya Laser
Kata laser merupakan akronimdari light amplification bystimulated emission of radiation.
Laser dapat terbentuk akibat penyerapan energi kuantum oleh material/medium laser dari sumber
sinar yang menyebabkan elektron sebuah atomnya melompat ke tingkat energy yang lebih tinggi
(orbit yang lebih jauh dari nukleus). Elektron ini kemudian akan jatuh ke orbit asalnya secaraspontan sambil memancarkan energiyang telah diserap sebelumnya. Energi yang berupa radiasi
ini memiliki panjang gelombang yang sama dengan energi penstimulasinya dan sefase
dengannya.
Gambar 2.Elektron dengan Orbitnya
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
25/73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
26/73
26
ujung batang dilapisi oleh reflektor yang memantulkan sinar tersebutsehingga di dalam batang
sendiri pun terjadi pemantulan internal.Pada salah satu ujung, reflektor yang digunakan
hanyamemantulkan sebagian sinar yang datang kepanya sehingga ketika sinar yang terbentuk
telah mencapai intensitas tertentu, sinar laser akan lolos. Hal ini terjadi pada 6-120
getaran/menit.
Gambar 4.Proses Pada Batang Laser
Sinar yang lolos, dipancarkan hampir sepenuhnya sejajar atauhanya berbeda sudut ()
10 -10 radian.Karena perbedaan yang rendahini dan sifat monokromatiknya, sinar dapat
difokuskan dengan lensasederhana untuk memperoleh kerapatan daya yang tinggi di area
kecilberukuran 1-6 in dari lensa.Karena diperuntukan untukmemfokuskan/memusatkan sinar
yang datang ke padanya, lensa yangdigunakan adalah lensa cembung yang bersifat
konvergen.Dengan mengatur fokus lensa, kita dapat membentuk potonganyang kita inginkan,
seperti bentuk potongan yang melebar di atas atau melebar di bawah. Cara lain adalah denganmengatur posisi benda kerjaterhadap jatuhnya sinar. Hal ini membutuhkan pengaturan meja
kerja.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
27/73
27
Gambar 5.Bentuk Potongan LBM
Khusus untuk tipe laser gas, seperti laser CO2, sumber energiberasal dari pelepasan elektron oleh
elektroda, bukan dari sinar lampu.
Gambar 6.Skema Kerja Laser Gas
4. Keuntungan dari LBM:
a. Mampu diterapkan pada semua logam yang ada.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
28/73
28
b. Ketidakadaan kontak langsung dan gaya yang besar antara alat danbenda kerja.
c. Kemampuan untuk bekerja dalam udara, gas inert, ruang hampa , dancairan atau padatan yangtransparan secara optik.
d. Keakuratan dan kemampuan untuk membuat lubang dan potonganyang sangat kecil.
e. Kecocokan untuk memotong keramik dan material-material lain yangsiap dikenai panas kejut.
Gambar 13.Hasil Pemesinan LBM
5.Kerugian dari LBM:
a. Modal dan biaya operasi yang tinggi.b. Kemampuan pakai yang terbatas (benda kerja yang tipis dan pemotongan material untuk
jumlah yang kecil).c. Kecepatan produksi yang lama karena dibutuhkan penjajaran yangakurat.d. Ketidakseragaman lubang dan potongan.
e. Efek kerusakan akibat panas pada benda kerja.
f. Membutuhkan operator yang sangat handal.g. Efisiensi operasi yang rendah
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
29/73
29
BAB 4
Plasma Arc
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
30/73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
31/73
31
2.Pengertian Plasma Jet
Plasma terdiri dari kumpulan elektron yang bergerak bebas dari atom-atom yang
kehilangan elektron. Energi yang dibutuhkan untuk strip elektron dari atom untuk membuat
plasma dapat berbagai asal misal termal, listrik atau cahaya (sinar ultra violet, cahaya tampak
intens dari laser). Plasma dapat dipercepat dan dikendalikan oleh medan listrik dan magnetik.
3.Prinsip Kerja Plasma Jet
3.1.Plasma welding
Pada proses ini menggunakan frekuensi dan tegangan tinggi, menghasilkan percikan untuk
mengionisasi udara melalui kepala obor dan memulai sebuah busur. Obor yang dipegang
menggunakan tangan biasanya dapat memotong menjadi 2 pada (48 mm) pelat baja tebal, dan
obor yang dikendalikan oleh komputer lebih kuat, yaitu dapat memotong baja sampai 6 inci (150
mm) tebal.
Sejak pemotong menghasilkan plasma yang sangat panas dan sangat "lancip" untuk
memotong, dimana sangat berguna untuk memotong logam lembaran atau bentuk siku
melengkung. Sebagai pelindung kacamata las dan perisai wajah diperlukan untuk mencegah
kerusakan mata.
Gambar 4.3.gambar skema obor plasma
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
32/73
32
Pada pengelasan ini, gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu sangat tinggi
sehingga gas menjadi terion dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut
plasma. Peralatan didesain sedimikian sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus
sehingga suhu plasma naik dan konsentrasi energi panas pada logam pada area yang kecil akan
menyebabkan logam cepat menjadi cair. Ketika gas meninggalkan nosel, gas berkembang
dengan cepat dan membawa logam cair, sehingga proses pemotongan bisa berjalan.
Las plasma busur nyala listrik (Plasma Arc Welding). Proses plasma sebenarnya
merupakan penyempurnaan las tungsren, hanya saja busur nyala listrik tidak muncul diantara
elektroda dengan benda kerja tetapi muncul antara ujung elektroda dengan gas inti yang mengalir
di sekitarnya. Las plasma ternyata lebih baik dari las tungsten karena busur nyala listrik yang
muncul lebih stabil dengan diameter lebih kecil sehingga panasnya lebih terpusat. Proses
pengelasan bias lebih cepat, disamping itu tungsten tidak pernah menyentuh benda kerja.
2.Plasma cutting
Plasma cutting adalah proses yang digunakan untuk memotong baja dan lainnya logam dari
ketebalan yang berbeda (atau kadang-kadang bahan lain) dengan menggunakanobor plasma.
Dalam proses ini, suatu gas inert (di beberapa unit, udara tekan) ditiup dengan kecepatan tinggi
dari nozel, pada saat yang sama busur listrik terbentuk melalui gas yang dari nozel ke permukaan
dipotong, mengubah sebagian dari gas itu untuk plasma. Plasma cukup panas untuk mencairkan
logam yang dipotong dan bergerak cukup cepat untuk meniup logam cair jauh dari
memotong.Busur plasma sangat panas dan berada di kisaran 25.000 C (45,000 F).
Plasma (arc) cutting dikembangkan pada tahun 1950 untuk memotong logam yang tidak
bisa nyala api dipotong, seperti baja stainless aluminium, dan tembaga. Proses pemotongan
plasma busur konduktif menggunakan gas elektrik untuk mentransfer energi dari sumber dayalistrik melalui pemotongan plasma obor ke dipotong material. Gas plasma termasuk argon,
hidrogen, nitrogen dan campuran, ditambah udara dan oksigen.
Biasanya, sebuah sistem pemotongan busur plasma memiliki catu daya, rangkaian mulai
busur, dan obor. Sumber daya dan sirkuit starter busur tersambung ke obor memotong
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
33/73
33
memimpin dan kabel yang menyediakan aliran gas yang tepat, arus listrik, dan frekuensi tinggi
untuk obor untuk memulai dan mempertahankan proses dan. The busur aliran plasma difokuskan
oleh sangat sempit lubang nozzle.Suhu busur plasma meleleh logam dan menembus benda kerja
sementara aliran gas kecepatan tinggi menghilangkan bahan cair dari bagian bawah dipotong,
atau goresan.Selain itu untuk radiasi energi tinggi (Ultraviolet dan terlihat) yang dihasilkan oleh
plasma busur pemotongan.
A. MACAM-MACAM PLASMA CUTTING
1.Plasma Cutting konvensional Arc (1957)
Jet plasma yang dihasilkan oleh konvensional "kering" teknik penyempitan busur
diperkenalkan pada tahun 1957 oleh Union Carbide's Linde Divisi. Pada tahun yang sama, Dr
Robert Gage memperoleh paten, yang selama 17 tahun memberikan Union Carbide monopoli
virtual. Teknik ini dapat digunakan untuk memotong logam apapun pada kecepatan potong yang
relatif tinggi. Ketebalan plat bisa berkisar dari lembaran logam tipis untuk pelat setebal sepuluh
inci (250 mm). Ketebalan potong pada akhirnya tergantung pada kapasitas saat pembawa obor
dan sifat fisik logam.Sebuah obor tugas berat mekanik dengan kapasitas arus 1000 amp bisa
memotong sampai dengan 10-inch stainless steel tebal dan aluminium.Namun, dalam sebagian
besar aplikasi industri, tebal plat jarang melebihi dua inci.Dalam rentang tebal, potongan plasma
konvensional biasanya miring dan memiliki ujung atas bulat.pemotongan miring adalah hasil
dari ketidakseimbangan dalam masukan panas ke wajah dipotong. Sebuah sudut potong yang
positif dihasilkan karena energi panas di bagian atas potongan didisipasikan sebagai busur
berlangsung melalui memotong.
Ketidak seimbangan panas berkurang dengan menempatkan obor sedekat mungkin dengan
benda kerja dan menerapkan prinsip penyempitan busur, seperti yang ditunjukkan pada Gambar
4.1.penyempitan busur Peningkatan menyebabkan profil temperatur busur listrik menjadi
diperpanjang dan lebih seragam.Sejalan, potong menjadi lebih persegi.Sayangnya, penyempitan
nosel konvensional dibatasi oleh kecenderungan penyempitan meningkat untuk mengembangkan
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
34/73
34
dua busur seri, satu busur antara elektroda dan nozzle dan busur kedua antara nozzle dan benda
kerja.
Fenomena ini dikenal sebagai "busur ganda" dan rusak baik elektroda dan nozzle.Double
busur sangat terbatas sejauh mana kualitas plasma dipotong dapat ditingkatkan. Sejak
diperkenalkannya proses busur plasma pada pertengahan tahun 50-an, penelitian yang
difokuskan pada peningkatan penyempitan busur tanpa menciptakan arcing ganda. Plasma
pemotongan busur seperti yang dilakukan maka sekarang disebut sebagai "pemotongan plasma
konvensional."Hal ini dapat rumit untuk berlaku jika pengguna memotong berbagai logam dan
ketebalan pelat yang berbeda. Sebagai contoh, jika proses plasma konvensional digunakan untuk
memotong stainless steel, baja ringan, dan aluminium, perlu untuk menggunakan gas yang
berbeda dan arus gas untuk kualitas optimal potong pada ketiga logam.
Plasma konvensional memotong didominasi 1957-1970, dan sering dibutuhkan campuran
gas yang sangat mahal argon dan hidrogen.
2.Dual F Arc Plasma rendah (1962)
Teknik aliran dual dikembangkan dan dipatenkan oleh Dinamika Corporation Thermal dan
James Browning, Presiden TDC, pada tahun 1963. Ini melibatkan sedikit modifikasi plasma
proses pemotongan konvensional. Pada dasarnya, itu dimasukkan fitur yang sama seperti
pemotongan plasma konvensional, kecuali bahwa perisai gas sekunder telah ditambahkan di
sekitar nosel plasma. Biasanya, dalam operasi dual memotong aliran, atau plasma, gas nitrogen
dan gas shielding sekunder dipilih sesuai dengan logam yang akan dipotong. gas perisai sekunder
biasanya yang digunakan adalah udara atau oksigen untuk baja ringan, karbon dioksida untuk
stainless steel, dan argon sebuah / campuran hidrogen untuk aluminium.
Pemotongan kecepatan masih lebih baik dibandingkan dengan pemotongan konvensional
pada baja ringan, namun kualitas potong tidak cukup untuk banyak aplikasi. Pemotongan
kecepatan dan kualitas pada stainless steel dan aluminium pada dasarnya sama dengan proses
konvensional.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
35/73
35
Keuntungan utama dari pendekatan ini adalah bahwa nozzle bisa tersembunyi dalam
cangkir atau gelas keramik gas perisai seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, mencegah nosel
dari korslet dengan benda kerja, dan mengurangi kecenderungan untuk arcing ganda.Gas perisai
juga meliputi zona pemotongan, meningkatkan kualitas potong dan kecepatan serta pendinginan
nozel dan topi perisai.
GAMBAR 4.4 Dual F Arc Plasma rendah
3. Air Plasma Cutting (Sejak 1963)
Udara pemotongan diperkenalkan pada awal 1960-an untuk memotong baja
ringan.Oksigen di udara memberikan energi tambahan dari reaksi eksotermik dengan baja
cair.Ini energi tambahan meningkat memotong kecepatan sekitar 25% dari plasma pemotongan
dengan nitrogen. Meskipun proses dapat digunakan untuk memotong baja stainless dan
aluminium, permukaan luka di bahan-bahan ini sangat teroksidasi dan tidak dapat diterima untuk
banyak aplikasi.
Masalah terbesar dengan pemotongan udara selalu menjadi erosi yang cepat dari elektroda
obor plasma.elektroda khusus, terbuat dari zirkonium, hafnium, atau paduan hafnium, diperlukan
karena tungsten tergerus di detik jika gas pemotongan terkandung oksigen. Bahkan dengan
bahan-bahan khusus, elektroda kehidupan menggunakan plasma udara jauh lebih sedikit dari
umur elektroda yang terkait dengan plasma konvensional.
Meskipun pemotongan udara tidak dikejar di akhir 1960-an di Amerika Serikat dan dunia
barat, kemajuan mantap dibuat di Eropa timur dengan pengenalan dari "Feinstrahl Brenner"
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
36/73
36
(obor menghasilkan busur terbatas), yang dikembangkan oleh Manfred van Ardenne. Teknologi
ini diadopsi di Rusia dan akhirnya di Jepang.Pemasok utama menjadi Mansfeld Jerman
Timur.Beberapa galangan kapal di Jepang adalah pengguna awal pemotongan plasma udara
peralatan. Namun, kehidupan elektroda relatif pendek dan penelitian diungkapkan bahwa wajah
potongan benda kerja memiliki persentase tinggi nitrogen dalam larutan yang dapat
menyebabkan porositas saat kemudian dilas.
4.Air Shield Plasma Cutting (1965)
Air perisai pemotongan plasma mirip dengan aliran ganda kecuali air yang diganti untuk
gas perisai.Potong penampilan dan kehidupan nosel ditingkatkan karena efek pendinginan yang
disediakan oleh air. Potong lurus, kecepatan potong dan akumulasi sampah tidak terukur
membaik aliran plasma dual memotong karena air tidak memberikan penyempitan busur
tambahan.
5. Injeksi air Cutting (1968)
Sebelumnya, dinyatakan bahwa kunci untuk meningkatkan kualitas memotong meningkat
penyempitan busur sementara mencegah arcing ganda. Dalam plasma injeksi air proses
pemotongan, air radial disuntikkan ke busur secara seragam seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 5. Para pelampiasan radial air pada busur yang diberikan tingkat yang lebih tinggi
penyempitan busur daripada yang dapat dicapai hanya dengan nozel tembaga saja.Arc suhu di
wilayah ini diperkirakan mendekati 50.000 K atau kira-kira sembilan kali suhu permukaan
matahari dan lebih dari dua kali suhu busur plasma konvensional.Hasil bersih diperbaiki kuadrat
dipotong, peningkatan kecepatan pemotongan dan penghapusan sampah ketika memotong baja
ringan.penyempitan air injeksi Radial busur dikembangkan dan dipatenkan pada tahun 1968 oleh
Richard W. Couch Jr, Presiden Hypertherm, Inc
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
37/73
37
gambar 4.5.Air injeksi pemotongan plasma
Pendekatan lain yang diambil untuk membatasi busur dengan air adalah untuk
mengembangkan pusaran pusaran air di sekitar busur. Dengan teknik ini, penyempitan busur
tergantung pada kecepatan pusaran yang diperlukan untuk menghasilkan pusaran air yang
stabil.Gaya sentrifugal yang diciptakan oleh pusaran kecepatan tinggi cenderung untuk
meratakan film annulus air terhadap busur dan, oleh karena itu, mencapai kurang dari efek
konstriksi dibandingkan dengan injeksi air radial.
Berbeda dengan proses konvensional dijelaskan sebelumnya, dipotong kualitas optimal
dengan plasma injeksi air diperoleh pada semua logam dengan hanya satu gas: nitrogen. Ini
kebutuhan gas tunggal membuat proses lebih ekonomis dan mudah digunakan. Secara fisik,
nitrogen ideal karena kemampuan unggul untuk mentransfer panas dari busur untuk benda
kerja.Energi panas yang diserap oleh nitrogen ketika dipisahkan telah dilepaskan ketika
direkombinasi di benda yang dikerjakan.Meskipun suhu sangat tinggi pada titik di mana air
dilanggar busur, kurang dari 10% dari air itu menguap.Sisa air keluar dari nozzle dalam bentuk
semprotan berbentuk kerucut, yang didinginkan atas permukaan benda kerja.Pendinginan
tambahan ini mencegah pembentukan oksida pada permukaan memotong dan efisien didinginkan
nozzle pada titik beban panas maksimum.
Alasan untuk penyempitan busur di zona injeksi air adalah pembentukan lapisan batas
isolasi uap antara jet plasma dan air disuntikkan. (Ini batas lapisan uap, yang "Linden Frost
Layer," adalah prinsip yang sama yang memungkinkan setetes air untuk menari di sekitar di
piring logam panas daripada segera menguap.)
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
38/73
38
Nozzle hidup itu sangat meningkat dengan teknik injeksi air karena lapisan batas uap
terisolasi nozzle dari panas kuat dari busur, dan air didinginkan dan dilindungi nozel pada titik
penyempitan busur maksimum dan panas busur maksimum. Perlindungan yang diberikan oleh
lapisan uap air batas juga memungkinkan sebuah inovasi desain yang unik: bagian bawah
seluruh nosel bisa keramik. Akibatnya, busur ganda, penyebab utama dari kerusakan nozzle,
nyaris dieliminasi.
Karakteristik penting dari potongan pinggirnya adalah bahwa sisi kanan garitan itu persegi
dan sisi kiri garitan itu sedikit miring. Hal ini bukan disebabkan oleh air injeksi melainkan hasil
dari pusaran searah jarum jam dari gas plasma. pusaran ini menyebabkan lebih banyak energi
busur yang akan dikeluarkan di sisi kanan goresan itu. Asimetri ini memotong sama ada dengan
menggunakan konvensional "kering" memotong ketika gas pemotongan diaduk. Ini berarti
bahwa arah perjalanan harus benar dipilih untuk menghasilkan dipotong persegi di sisi yang
benar dari benda kerja.
Dalam kasus pemotongan sebuah cincin dengan sisi sejajar, jari-jari luar akan dipotong
dalam arah jarum jam, yang memberikan dipotong persegi di sisi kanan. Demikian pula,
dipotong dalam dibuat dalam arah jarum jam untuk mempertahankan tepi persegi di bagian
dalam cincin.Sebuah cincin pusaran berlawanan dapat disediakan yang membalikkan pusaran
aliran gas dan, akibatnya, juga sisi baik memotong ke sisi kiri. Ini akan digunakan jika sistem
dua potong obor harus memotong bagian cermin gambar secara bersamaan.
6.Air Knalpot dan Tabel Air (1972)
Karena proses busur plasma adalah sumber panas yang sangat terkonsentrasi hingga
50.000 K, ada beberapa efek samping yang bersifat negatif. Pada pemotongan busur tertinggi
saat ini, plasma dihasilkan tingkat kebisingan intens lebih dari yang biasanya diizinkan diwilayah kerja, membutuhkan perlindungan telinga.Asap dan gas beracun berpotensi
dikembangkan di area kerja, membutuhkan ventilasi yang baik. Radiasi ultraviolet, yang
berpotensi dapat menyebabkan luka bakar pada kulit dan mata, diperlukan pakaian pelindung
dan kacamata gelap.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
39/73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
40/73
40
menggabungkan dengan logam cair dari luka (terutama aluminium dan logam ringan lainnya)
untuk membentuk oksida logam, yang daun gas hidrogen bebas dalam air.Ketika hidrogen ini
terkumpul dalam saku di bawah benda kerja, itu menciptakan ledakan kecil ketika menyulut
kembali dengan jet plasma.Oleh karena itu, kebutuhan air terus-menerus gelisah saat memotong
logam tersebut.
9.Underwater Knalpot
Berdasarkan popularitas pemotongan bawah air, pada tahun 1986 Hypertherm dirancang
dan dipatenkan sebuah Air Knalpot bawah air yang disuntikkan udara di sekitar senter,
mendirikan gelembung udara yang memotong bisa dilanjutkan. Ini menjadi udara diinjeksikan
proses pemotongan bawah laut yang paling sering digunakan dengan oksigen memotong sampai
260 amp. Penggunaan proses ini meningkat memotong kualitas dan diproduksi normal kecepatan
potong tinggi dicapai dengan air-line dan teknik memotong "di-udara" plasma.
10.Rendah-Amp Air Plasma Cutting (1980)
Pada tahun 1980, produsen peralatan plasma busur pemotongan di belahan bumi Barat
memperkenalkan peralatan menggunakan udara sebagai gas plasma, terutama untuk sistem
plasma rendah amp.Pada awal 1983, Dinamika Thermal meluncurkan PAK3 dan SAF
memperkenalkan ZIP-POTONG.Kedua unit sangat sukses, satu di Amerika Serikat dan yang
lainnya di Eropa.Hal ini membuka era baru untuk memotong busur plasma yang meningkatkan
ukuran pasar dunia sekitar 50 kali pada tahun 1980 dan menciptakan produsen baru.Plasma
pemotongan busur akhirnya diterima sebagai metode baru untuk memotong logam dan dianggap
sebagai alat yang berharga di semua segmen industri pengerjaan logam modern.
Dengan dorong baru diberikan kepada industri busur plasma memotong melalui kompetisi
peningkatan, perbaikan baru yang diperkenalkan yang membuat proses mudah digunakan. Proses
jauh lebih handal dan keterampilan yang dibutuhkan kurang untuk beroperasi. Power supply
desain menggunakan teknologi konverter state padat primer dan sekunder memperbaiki
karakteristik busur dan mengurangi ukuran dan berat dari sistem. Hypertherm membuat
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
41/73
41
kontribusi lain dengan paten seperti blowback (atau hubungi start) obor yang menghilangkan
frekuensi tinggi busur mulai, dan nozel perisai udara disuntikkan, yang dilindungi akhir bagian
depan selama penindikan logam.
11.Oksigen Plasma Cutting (1983)
Karena metode tradisional pemotongan baja adalah proses oxyfuel, itu logis bahwa
insinyur yang memotong busur plasma dikembangkan mencoba dari awal untuk menggunakan
oksigen sebagai gas plasma. Namun, suhu yang sangat tinggi di ujung elektroda dan keberadaan
oksigen murni disebabkan semua bahan elektroda yang dikenal dengan cepat memburuk,
sehingga baik tidak ada pemotongan dapat dibuat atau hanya pemotongan durasi yang sangat
singkat ini diberikan oksigen dan udara tidak dapat diterima sebagai plasma gas.Oksigen
pemotongan itu telah ditinggalkan di tahun-tahun awal pengembangan teknologi plasma
pemotongan.Pada awal 1970, ditemukan bahwa hafnium dan zirkonium dalam bentuk industri
yang tersedia tidak menahan kemerosotan cepat yang terjadi dengan memotong oksigen busur
plasma.Udara dan oksigen sebagai gas plasma lagi menjadi kepentingan ekstrim.
Hypertherm mengambil tantangan ini dan mulai usaha R & D dengan sungguh-
sungguh.Pada tahun 1983, perusahaan berhasil dengan desain obor lebih baik yang
memungkinkan untuk menggunakan oksigen sebagai gas plasma.Sebuah paten untuk memotong
plasma oksigen air disuntikkan arc diberikan dan oksigen pemotongan plasma menjadi
perkembangan terbaru dalam teknologi plasma busur. Oksigen plasma pemotongan menawarkan
berbagai dross-bebas kondisi kecepatan potong, kecepatan potong meningkat hingga 30%,
sementara beroperasi pada tingkat saat ini yang lebih rendah, dan menghasilkan tepi halus,
persegi, dan lebih lembut. Bagian tepi potongan yang dihasilkan lebih mudah untuk mengarang
dengan membungkuk atau pengelasan. Semua baja, termasuk kekuatan tinggi, baja paduan
rendah, sekarang dipotong sampah bebas dengan proses baru.
Bagian penting terus hidup elektroda, yang, bahkan saat menggunakan hafnium, tetap
terbatas.Namun, kualitas dipotong potong baja dengan oksigen yang luar biasa, dan pengguna
akhir paling banyak ditemukan tradeoff kecepatan jauh lebih tinggi dan kualitas memotong
dalam menghadapi kehidupan elektroda yang lebih pendek untuk dapat diterima.operasi dross
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
42/73
42
Mahal pasca-cut removal sering dikaitkan dengan pemotongan nitrogen hampir dihilangkan
dengan plasma oksigen.
12. Oksigen Injeksi Plasma Cutting (1985)
Oksigen injeksi pemotongan plasma dielakkan masalah kehidupan elektroda dengan
menggunakan nitrogen sebagai gas plasma dan penyuntikan oksigen hilir di pintu keluar dari
nozzle seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
gambar 4.6.Oksigen injeksi pemotongan plasma
Proses ini digunakan secara eksklusif pada baja ringan dan sedikit meningkatkan kecepatan
pemotongan. Namun, kelemahan utama adalah kurangnya kuadrat dipotong, penghapusangoresan berlebihan, hidup nozzle pendek, dan fleksibilitas yang terbatas (baja ringan). Sementara
proses ini masih digunakan di beberapa lokasi, kenaikan terbatas dalam kinerja yang terkait
dengan itu tidak membenarkan biaya ekstra desain obor ini agak rumit dan halus.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
43/73
43
BAB 5
EDM
(Electronic discharger machine)
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
44/73
44
1.DefinisiEDM (Electrical Discharge Machining)
EDM (Electrical Discharge Machining) adalah teknik pengerjaanmachining non-
konvensional. Berbeda dengan teknikmachining konvensional yang memakai pisau pemotong,
mesin CNC EDM membentuk benda kerja dengan cara melepaskan busur listrik (electrical
discharge / spark) melalui elektroda. Busur listrik ini menimbulkan panas yang sangat tinggi
sehingga mengerosi benda kerja.Sistem kontrol listrik menghasilkan pelepasan busur listrik yang
terkontrol sehingga secara terus-menerus mengerosi dan membentuk benda kerja.Cairan
dielectric digunakan sebagai medium yang berfungsi untukflushing sisa-sisa partikel material
hasil erosi, pendinginan elektroda dan benda kerja, serta sebagai konduktor listrik.
2.Penggunaan EDM
Karakteristik yang mengharuskan penggunaan EDM, jika bentuk benda kerja sebagai
berikut.
Dinding yang sangat tipis.
Lubang dengan diameter sangat kecil.
Rasio ketinggian dan diameter sangat besar.
Benda kerja sangat kecil.
Sulit dicekam.
EDM dapat di gunakan pada material benda kerja sebagai berikut:
Keras.
Liat.
Meninggalkan sisa penyayatan.
Harus mendapat perlakuan panas.
EDM dapat digunakan untuk beberapa proses yaitu:
Pengaturan/setup berulang, bermacam-macam pengerjaan, bermacam-macam proses
pencekaman benda.
Broaching.
Stamping yang prosesnya cepat.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
45/73
45
3. Basic system EDM (cara dasar EDM)
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
46/73
46
EDM
Ini menggunakan elektroda kawat tipis dari logam (umumnya kuningan).
Elektroda kawat ini terhubung dengan sistem kontrol listrik yang menghasilkan busur
listrik yang terkontrol untuk pemotongan / pembentukan benda kerja. Sistem kontol
mekanis digunakan untuk memposisikan elektroda kawat dan benda kerja sehingga dapatmembentuk potongan yang diinginkan. Wire EDM umumnya digunakan untuk membuat
tools dan die.
4. ALASAN PENGGUNAAN EDM
EDM juga dapat digunakan dengan beberapa alasan berikut:
Jam kerja 24 jam dengan hanya satu shift operator.
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 cukup tinggi.Bahan tersebut
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
47/73
47
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 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.
5. BEBERAPA MACAM EDM
5.1 Stempel EDM / Sinker EDM / Ram EDM
Setempel EDM kadang-kadang juga disebut sebagai tipe rongga EDM atau
volume.Setempel EDM terdiri dari elektroda dan benda kerja yang terendam dalam cairan
isolasi seperti, minyak atau, lebih jarang, cairan dielektrik lainnya.Elektroda dan benda kerja
yang terhubung ke catu daya yang sesuai.Listrik menghasilkan potensial listrik antara dua
bagian.Sebagai elektroda mendekati benda kerja, dielektrik kerusakan terjadi di dalam cairan
plasma membentuk saluran dan percikan kecil melompat.
Bunga api ini biasanya menyerang satu per satu kali karena sangat kecil kemungkinannya
bahwa lokasi yang berbeda dalam ruang antar-elektroda memiliki sangat identik
charachetistics listrik lokal yang memungkinkan percikan terjadi secara bersamaan di semua
lokasi tersebut. Bunga api ini terjadi dalam jumlah besar di lokasi acak antara elektroda dan
benda kerja.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
48/73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
49/73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
50/73
50
Jenis permesinan EDM dengan menggunakan sebuah kawat kecil
sebagai pahat, kemudian memakan benda kerja yang diberi cairan dielektrik. Wire-Cut
EDM secara khusus digunakan untuk memotong benda kerja yang tebal dari bahan
yang keras. Hal ini sangat sulit dikerjakan dengan menggunakan metode permesinan
yang lain.
Kawat elektroda
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
51/73
51
Bahan kawat yang digunakan pada wire cut ini biasanya tembaga atau
kuningan, 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. Hal ini memungkinkan arus
EDM diprogram untuk memotong arus yang tak beraturan dan juga yang beraturan.
Wire-cut menggunkan air sebagai pengantar arusnya dengan penghambat air dan partikel-
partikel elektrik lain
6. Komponen dan fungsinya :
a. Meja mesin EDM
digunakan sebagai tempat dudukan mesin EDM
b. Cairan dielektrik
merupakan fluida pendingin dan pembersih kotoran benda kerja
c. Elektroda
merupakan pahat yang digunakan untuk menghantarkan tegangan listrik dan
mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
52/73
52
d. Kepala Mesin
sebagai tempat pahat dan komponen utama dari mesin EDM
e. Kapasitor
berfungsi untuk menyimpan energi listrik yang akan dilepaskan pada proses
pengerjaan benda kerja
f. Voltmeter
digunakan untuk mengukur beda potensial pada rangkaian mesin
g. Amperemeter
digunakan untuk mengukur besar arus yang mengalir pada mesin
7.Karakteristik Electrical Discharge Machine
Berikut adalah beberapa ciri atau karakteristik dari Electrical Discharge Machining:
a. Proses pemakanan dapat dilakukan oleh mesin dengan material apapun yang digolongkan
ke dalam material penghantar listrik (konduktor)
b. Sisa material terbuang yang dihasilkan bergantung pada sifat termal dari benda kerja,
misalnya dari kekuatan bahan tersebut, kekerasan bahan, dan sebagainya.
c .Dalam EDM terdapat pahat fisik dan bentuk geometri dari pahat tersebut merupakan
bentuk cetakan dari benda kerja yang hendak dibuat.
d.Pahat dari EDM harus memenuhi sifat material sebagai konduktor yang baik, bahkan
harus lebih kuat dan awet daripada benda kerja yang nantinya akan dibuat. Untuk itu, perlu
dipahami sifat termal baik dari benda kerja maupun pahat yang digunakan.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
53/73
53
8.PRINSIP KERJA EDM
Mesin mengendalikan pahat elektroda yang bergerak maju mengikis material benda
kerja dan menghasilkan serangkaian loncatan bunga api listrik yang berfrekuensi tinggi
(spark). Loncatan bunga dihasilkan dari pembangkit pulse antara elektroda dan material benda
kerja, yang keduanya dicelupkan dalam cairan dielektrik, akan menimbulkan pengikisan
material dari material benda kerja dengan erosi panas atau penguapan. EDM juga kadang-
kadang diasumsikan sebagai sebuah metode non-tradisional atas perpindahan materi
melalui suatu rangkaian pelepasan busur elektrik yang berulang antara elektroda (tool
pemotong) dan proses kerja pada lingkungan berenergi listrik. Alat pemotong EDM
diarahkan sepanjang jalur yang diinginkan dan sangat dekat dengan tempat pemotongan,
namun tidak sampai menyentuh lembaran yang akan dipotong. Percikan listrik yang
berurutan memproduksi serangkaian ledakan yang sangat kecil (microcraters) pada lembaran
logam yang diproses dan memindahkan materi sepanjang jalur pemotongan dengan cara
pelelehan dan penguapan. Partikel-partikel akan tersapu dan terbuang oleh cairan yang
mengandung aliran listrik.
9.KEUNTUNGAN ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE
a. Dapat membuat bentuk kompleks yang kemungkinan sukar dilakukan dengan mesin
konvensional.
b. Dapat mengerjakan material benda kerja yang keras dengan tingkat kepresisian
tinggi.
c. Dapat mengerjakan bagian bentuk yang sangat kecil sekalipun, tanpa cemas bagian
tersebut ikut terpotong.
d. Tidak ada kontak langsung antara alat dan benda kerja sehingga tidak timbul distorsi
pada pemakanan.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
54/73
54
e. Dapat membuat kehalusan permukaan benda kerja dengan baik .
f. Lubang dapat dibuat secara mudah, tepat dan baik.
BAB 6
Electonic Chemical Machine
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
55/73
55
1. DEFINISI
Electro Chimical Machining (ECM) adalah sebuah metode untuk mengolah
bentuk logam melalui proses elektrokimia ( proses elektrolisis dan prosesvolta). Pada
ECM proses elektrokimia yang digunakan adalah proses elektrolisis yaitu proses yang
dapat mengubah energi lisrik menjadi energi kimia. Proses Elektrolisis Menggunakan
Hukum Faraday I Dan II.
Hukum Faraday 1 menyatakan bahwa massa zat yang dibebaskan pada suatu elektrolisis
berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir.
Hukum Faraday 2 menyatakan bahwa zat yang dibebaskan dalam elektrolisis berbanding
lurus dengan massa ekuivalen zat itu.
2. PRINSIP KERJA ECM
yaitu benda kerja dihubungkan dengan sumber arus searah yang bermuatan positif
sedangkan pahat dihubungkan dengan sumber arus yang bermuatan positif dan cairan
elektrolit dialirkan diantara pahat dan benda kerja
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
56/73
56
3. SKEMA CARA KERJA
4. KOMPONEN-KOMPONEN
DC POWER SUPPLY adalah alat elektronik yang menjadi pemasok energi listrik
bertegangan DC. alat ini akan mengkonversi arus normal ke arus DC untuk anda gunakan.
Pompa adalah alat untuk menggerakan cairan. Pompa menggerakan cairan dari tempat
bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi
perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi)
Fixture
adalah alat khusus yang berfungsimengarahkan, memegang, menahan benda kerjayang
berfungsi untuk menjaga posisi benda kerjaselama proses pemesinan
Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan
selanjutnya larutan menjadi konduktorelektrik, ion-ion merupakan atom-atom bermuatan
elektrik. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia lainnya
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
57/73
57
Flow meter merupakan instrumen guna mengukur aliran dari suatu fluida baik
liquid ( liquid flowmeter), sludge ( sludge flow meter) maupun gas ( flow meter gas),
baik bertemperatur rendah hingga temperatur tinggi
Pressure gauge adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan fluida (gas
atau liquid) dalam tabung tertutup.
filter adalah alat untuk menyaring elektrolit tsb.
work piece adalah tempat untuk benda kerja yang akan di kerjakan.
tool adalah alat kerja.
5. Syarat-syarat proses ECM
yaitu pahat bermuatan negative dan benda kerja bermuatan positif celah antara
pahat dan benda kerja yang berfungsi sebagai aliran cairan elektrolit (sel elektrolit). Sel
elektrolit yang terbentuk diantara pahat dengan benda kerja inilah yang membentuk
terjadinya reaksi elektrokimia dan reaski kimia
6. Fungsi dari cairan elektrolit dalam proses ECM
Sebagai media untuk memungkinkan terjadinya proses pengerjaan material.
Sebagai fluida pendingin selama proses ECM berlangsung Untuk menghanyutkan
bagian-bagian daripada material benda kerja yang telah dikerjakan.
Pemilihan cairan elektrolit berdasarkan beberapa faktor sebagai berikut:
Bersifat sebagai konduktor listrik
Tidak korosif terhadap peralatan
Tidak beracun dan tidak membahayakan operator
Mempunyai sifat kimia yang stabil, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi elektro
kimia yang stabil selama proses ECM berlangsung.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
58/73
58
Proses ECM bisa dipergunakan untuk segala macam metal, paduan logam dan
material bersifat konduktor listrik.
Jenis cairan elektrlit yang dipergunakan adalah Na Cl; Na N03; N2Cl0. Besarnya gap
antara pahat dngan benda kerja 50 : 300 jam.
Ion metal yang bermuatan positif ini akan bereaksi dengan non negative dari sel elektrolit
dan membentuk senyawa metal hidroksida. Sehingga dengan demikian terjadilah proses
pengerjaan material benda kerja secara pelarutan anodis.
7. KEUNGGULAN DAN KELEMAHAN:
KEUNGGULAN:
1. mampu membuat permukaan 3 dimensi yang rumit secara akurat
2. permukaan akhir halus karena ketiadaan bekas pahat/pemotong
3. keausan pahat nol sehingga 1 pahat membuat komponen dalam jumlah besar
(produk masal)
4. tidak mempengaruhi benda kerja secara termal
KELEMAHAN:1. Media yang korosif sulit dikendalikan
2. sudut dalam yang tajam (R
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
59/73
59
8. Sirkulasi Cairan Elektrolit
Adanya proses peralutan anodis daripada material benda kerja maka terbentuklah
senyawa metal hidroksida yang bercampur dengan cairan elektrolit semacam lumpur.
Cairan yang berlumpur ini kemudian diendapkan dalam bak pengendap. Keluar dari bak
pengendap ini, cairan elektrolit tersebut kemudian dijernihkan dengan mempergunakan
centrifuge dan akhirnya baru dialirkan kedalam reservoir elektrolit. Dengan
mempergunakan pompa, cairan elektrolit ini dialirkan kedalam celah antara benda kerja
dengan pahat.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
60/73
60
BAB 7
Permesinan CNC
Proses permesinan merupakan proses manufaktur dimana objek dibentuk dengan cara
membuang atau meghilangkan sebagian material dari benda kerjanya. Tujuan digunakan proses
permesinan ialah untuk mendapatkan akurasi dibandingkan proses-proses yang lain seperti
proses pengecoran, pembentukan dan juga untuk memberikan bentuk bagian dalam dari suatu
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
61/73
61
objek tertentu.Perkembangan teknologi saat ini telah mengalami kemajuan yang amat pesat.
Dalam hal ini komputer telah diaplikasikan ke dalam alat-alat mesin perkakas di antaranya:
Mesin Bubut, Mesin Frais, Mesin Skrap, Mesin Bor, dll. Hasil perpaduan teknologi komputer
dan teknologi mekanik inilah yang selanjutnya dinamakan CNC (Computer Numerically
Controlled).Sistem pengoperasian CNC menggunakan program yang dikontrol langsung oleh
komputer.
1.Pengertian Mesin CNC
Secara umum konstruksi mesin perkakas CNC dan sistem kerjanya adalah sinkronisasi
antara komputer dan mekaniknya. Jika dibandingkan dengan mesin perkakas konvensional yang
setaraf dan sejenis, mesin perkakas CNC lebih unggul baik dari segi ketelitian (accurate),
ketepatan(precision), fleksibilitas, dan kapasitas produksi. Sehingga di era modern seperti saat
ini banyak industri-industri mulai meninggalkan mesin-mesin perkakas konvensional dan beralih
menggunakan mesin-mesin perkakas CNC.
Secara garis besar pengertian mesin CNC adalah suatu mesin yang dikontrol oleh
komputer dengan menggunakan bahasa numerik (Data perintah dengan kode angka, huruf
dan simbol) sesuai standart ISO. Numerical Control (NC) adalah suatu format berupa program
otomasi dimana tindakan mekanik dari suatu alat-alat permesinan atau peralatan lain
dikendalikan oleh suatu program yang berisi data kode angka. Data alphanumerical
menghadirkan suatu instruksi pekerjaan untuk mengoperasikan mesin tersebut.
2.Secara umum bagian-bagian Mesin CNC (Computer Numerically Controlled)
Unit Kontrol berupa panel pengontrolan yang berisi tombol-tombol perintah untuk
menjelaskan kontrol gerakan mesin dan berbagai fungsi lainnya yang menggunakan
instruksi oleh sistem kontrol elektronika.
Kepala Tetap berupa roda-roda gigi transmisi penukar putaran yang akan memutar poros
spindel.
Poros utama (spindel) berupa tempat kedudukan pencekam untuk berdirinya benda kerja.
Eretan utama (appron) akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang .
(cross slide) dan eretan atas (upper cross slide) dan dudukan pahat..
Eretan Melintang yang menggerakan pahat arah melintang.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
62/73
62
Eretan Memanjang yang menggerakan pahat arah vertikal.
Kepala Lepas, sejajar kepala tetap untuk membantu pergerakan spindel dalam memegang
benda kerja.
3.Kelebihan dari mesin CNC
1) Tingkat keakuratan lebih besar.
2) Untuk proses pemeriksaan dapat dikurangi.
3) Bahan yang mudah di kerjakan jika menggunakan cnc menjadi rumit.
4) Tidak terlalu membutuhkan keterampilan yang khusus dalam menjalankan mesin cnc.
4.kekurangan dari mesin cnc
1) Pengerjaan komponen dengan mesin yang mudah menjadi sulit karena menggunakan
format yang rumit.
2) Membutuhkan modal yang besar.
3) Dibutuhkan tenaga ahli yang berfungsi untuk membuat pemograman CNC tersebut.
5.Mesin CNC tingkat dasar dibagi menjadi dua kelompok, yaitu:
Mesin CNC Two Axis atau yang lebih dikenal dengan Mesin Bubut (Lathe Machine).
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
63/73
63
Mesin CNC Three Axis atau yang lebih dikenal dengan Mesin Frais (Milling
Machine).
5.1.Mesin Bubut CNC
Mesin CNC jenisTraining Unit hanya mampu dipergunakan untuk pekerjaan-
pekerjaan ringan dengan bahan yang relatif lunak. Gerakan Mesin Bubut CNC dikontrol oleh
komputer, sehingga semua gerakan yang berjalan sesuai dengan program yang
diberikan, keuntungan dari sistem ini adalah memungkinkan mesin untuk diperintah mengulang
gerakan yang sama secara terus menerus dengan tingkat ketelitian yang sama pula.
5.1.1. Prinsip Kerja Mesin Bubut CNC TU-2 Axis
Mesin Bubut CNC TU-2A mempunyai prinsip gerakan dasar seperti halnya
Mesin Bubut konvensional yaitu gerakan ke arah melintang dan horizontal dengan sistem
koordinat sumbu X dan Z. Prinsip kerja Mesin Bubut CNC TU-2A juga sama dengan
Mesin Bubut konvensional yaitu benda kerja yang dipasang pada cekam bergerak
sedangkan alat potong diam. Untuk arah gerakan pada Mesin Bubut diberi lambang sebagai
berikut :
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
64/73
64
a. Sumbu X untuk arah gerakan melintang tegak lurus terhadap sumbu putar.
b. Sumbu Z untuk arah gerakan memanjang yang sejajar sumbu putar.
Untuk memperjelas fungsi sumbu-sumbu Mesin Bubut CNC TU-2A dapat dilihat pada
gambar ilustrasi di bawah ini :
Gambar 1. Mekanisme arah gerakan Mesin Bubut
Bagian Utama Mesin Bubut CNC TU 2-A
Gambar 2. Mesin Bubut CNC TU-2A
A. Bagian mekanik
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
65/73
65
1). Motor Utama
Motor utama adalah motor penggerak cekam untuk memutar
benda kerja. Motor ini adalah jenis motor arus searah/DC (Direct Current)
dengan kecepatan putaran yang variabel. Adapun data teknis motor utama
adalah:
a) Jenjang putaran 6004000 rpm.
b) Power Input500 Watt.
c) Power Output300 Watt.
2) Eretan/support
Eretan adalah gerak persum-buan jalannya mesin.Untuk Mesin Bubut CNC
TU-2A dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :
a) Eretan memanjang
(sumbu Z) dengan jarak lintasan 0300 mm.
b) Eretan melintang (Sumbu X) dengan jarak lintasan 050 mm.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
66/73
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
67/73
67
Gambar 5.Poros berulir dengan bantalan.
4).Rumah alat potong (revolver/toolturret)
Rumah alat potong berfungsi sebagai penjepit alat potong pada saat
proses pengerjaan benda kerja.
Padarevolverbisa dipasang enam alat potong sekaligus yang terbagi
mejadi dua bagian, yaitu :
a) Tiga tempat untuk jenis alat potong luar dengan ukuran 12x12 mm.
Misal: pahat kanan luar, pahat potong, pahat ulir, dll.
b) Tiga tempat untuk jenis alat potong dalam dengan maksimum diameter 8
mm.
Misal: pahat kanan dalam, bor,center drill, pahat ulir dalam, dll.
Gambar 12.6.Revolver
5) Cekam
Cekam pada Mesin Bubut berfungsi untuk menjepit benda kerja pada
saat proses penyayatan berlangsung. Kece- patan spindel Mesin Bubut ini
diatur menggunakan transmisi sabuk.Pada sistem transmisi sabuk dibagi
menjadi enam transmisi penggerak.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
68/73
68
Gambar 7. Cekam
Adapun tingkatan sistem transmisi penggerak spindle utama mesinCNC TU-2A, bisa dilihat dari gambar ilustrasi disamping :
Enam tingkatan pulley penggerak tersebut memungkinkan untuk
pengaturan berbagai putaran sumbu utama. Sabuk perantara pulley A dan
pulley B bersifat tetap dan tidak dapat diubah, sedangkan sabuk perantara
pulley B dengan pulley C dapat dirubah sesuai kecepatan putaran yang
diinginkan, yaitu pada posisi BC1, BC2, dan BC3.
Gambar 8. Transmisi penggerak
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
69/73
69
6) Meja mesin
Meja mesin atau sliding bed sangat mempengaruhi baik buruknya
hasil pekerjaan menggunakan Mesin Bubut ini, hal ini dikarenakan gerakan
memanjang eretan (gerakan sumbu Z) tertumpu pada kondisi sliding bed
ini. Jika kondisi sliding bed sudah aus atau cacat bisa dipastikan hasil
pembubutan menggunakan mesin ini tidak akan maksimal, bahkan benda
kerja juga rusak. Hal ini juga berlaku pada Mesin Bubut konvensional.
Gambar 9.Sliding bed.
7) Kepala lepas
Kepala lepas berfungsi sebagai tempat pemasangan senter putar pada
saat proses pembubutan benda kerja yang relatif panjang. Pada kepala lepas
ini bisa dipasang pencekam bor, dengan diameter mata bor maksimum 8
mm. Untuk mata bor dengan diameter lebih dari 8 mm, ekor mata bor
harusmemenuhi syarat ketirusan MT1.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
70/73
70
Gambar 10.Kepala lepas.
B. Bagian pengendali/control
Gambar 11. Bagian-bagian pengendali/control
Keterangan :
1. Saklar utama
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
71/73
71
2. Lampu kontrol saklar utama
3. Tombol emergensi
4. Display untuk penunjukan ukuran
5. Saklar pengatur kecepatan sumbu utama
6. Amperemeter
7. Saklar untuk memilih satuan metric atau inch
8. Slot disk drive
9. Saklar untuk pemindah operasi manual atau CNC (H=
hand/manual, C= CNC)
10. Lampu control pelayanan CNC
11. Tombol START untuk eksekusi program CNC
12. Tombol masukan untuk pelayanan CNC
13. Display untuk penunjukan harga masing-masing fungsi (X, Z, F, H), dll.
14. Fungsi kode huruf untuk masukan program CNC
15. Saklar layanan sumbu utama
16. Saklar pengatur asutan
17. Tombol koordinat sumbu X, Z.
5.2. Mesin Frais (Milling Machine) CNC.
CNC Frais Training Unit dipergunakan untuk pelatihan dasar
pemrograman dan pengoperasian CNC yang dilengkapi dengan EPS(External
Programing Sistem).
Gerakan Mesin Frais CNC dikontrol oleh komputer, sehingga semua
gerakan yang berjalan sesuai dengan program yang diberikan,
keuntungan dari sistem ini adalah mesin memungkinkan untuk diperintah
mengulang gerakan yang sama secara terus menerus dengan tingkat ketelitian
yang sama pula.
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
72/73
72
1. Prinsip Kerja Mesin Frais CNC TU 3 Axis
Mesin Frais CNC TU-3A menggunakan sistem persumbuan dengan
dasar sistem koordinat Cartesius, (Gambar 12.84.). Prinsip kerja mesin
CNC TU-3A adalah meja bergerak melintang dan horizontal sedangkan
pisau / pahat berputar.
a) Sumbu X untuk arah gerakan horizontal.
b) Sumbu Y untuk arah gerakan melintang.
c) Sumbu Z untuk arah gerakan vertikal
-
8/10/2019 Permesinan Non Konvensional (Wanda, Syahrul, Fajri).pdf
73/73
Daftar Pustaka
Taufiq Rochim, (1990).Teori Kerja Bor. Bandung: Politeknik ManufakturBandung.
Taufiq Rochim, (1993).Teori & Teknologi Proses Pemesinan. Bandung: Proyek HEDS.Fox Valley Technnical College, 2007, Machine Shop 3 : "Milling Machines" Tool
Holding (http://its.fvtc.edu/ machshop3/basicmill/default.htm).