BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sudah menjadi kenyataan bahwa semua yang ada di sekitar dihasilkan dari material dan kita tergantung pada dan dibatasi juga oleh material. Revolusi material dimulai dari abad batu, tembaga, perunggu, besi, dan komposit adalah bukti pentingnya material (Mangonon, 1999). Kemajuan pengembangan material adalah kunci pertumbuhan teknologi. Pada dasarnya pengetahuan dan rekayasa material berkembang selama tahun terakhir ini. Proses-proses material baru memungkinkan teknologi baru lainnya dapat dikomersialkan dengan sukses. Seiring perkembangan material, mesin konvensional dinilai sudah tidak efisien dalam proses produksi, kemudian lahirlah teknologi baru yaitu mesin nonkonvensional yang dapat mengatasi permasalahan-permasalahan pada mesin konvensional tersebut. Jenis mesin non-konvensional yang diacu pada penelitian ini adalah EDM (Electro Discharge Machining) dan ECM (Electrochemical Machining). Proses EDM merupakan penghilangan material secara berulang oleh bunga api yang keluar melewati celah antara elektroda dan benda kerja (Lajis et al, 2009), sedangkan ECM merupakan mesin non-konvensional yang didasarkan pada proses anodic dissolution selama proses elektrolisis berlangsung (Tlusty, 2000). Proses tersebut menggunakan prinsip Faraday yang menemukan bahwa jika ada dua logam elektroda direndam dalam larutan elektrolit dan dihubungkan dengan sumber arus DC, maka partikel logam akan terlepas dari anode dan kemudian akan melekat ke cathode. Jika aliran elektrolit cukup kuat maka aliran tersebut akan mencegah partikel logam melekat pada cathode dan akan membuang partikel-partikel tersebut dari area pemesinan. Konsep dari EDM biasa ini sama dengan µ-edm. Perbedaan antara EDM dan µ-edm terutama pada banyaknya jumlah energi per discharge pulse. Pada 1

2 2 EDM, jarak pada energi per discharge pulse biasanya lebih besar dibandingkan dengan µ-edm yaitu 40,5 µj µj, sedangkan jarak pada energi per discharge pulse µ-edm yaitu 0,025 µj 19,965 µj (Mahardika, 2008). Selain itu, ada beberapa kelemahan dari EDM, seperti lamanya waktu pemesinan yang dikarenakan tidak stabilnya discharge pulse pada formasi frekuensi adhesi antara benda kerja dan tool elektroda, hubungan arus pendek, dan kavitasi. Keunggulan µ-edm ini dapat membuat bentuk yang sangat kecil dengan high aspect ratios, seperti deep holes, grooves, dan sebagainya yang bisa sangat mudah dibentuk dibandingkan dengan pemesinan konvensional pada umumnya. Pada µ-edm, unit pemesinan juga dengan mudah dapat diganti-ganti, karena pemesinan µ-edm discharge energy-nya diberikan melalui pulses, dan masing-masing energy levelnya bervaribel. Oleh karena itu, µ-edm sangat cocok untuk pemesinan dengan akurasi yang tinggi dan pembuatan micromachines. Banyaknya kelemahan-kelemahan pada EDM biasa ini lah menjadikan alasan mengapa perlu dilakukan pengkajian dan penelitian tentang perancangan dan pembuatan mesin µ-edm dan µ-ecm. Perancangan dan pembuatan mesin ini dilakukan dengan cara custom, yaitu menggabungkan dua jenis pemesinan dalam satu mesin. Pada bentuk fisik, penggabungan dilakukan dengan tujuan agar mesin tersebut menjadi lebih portable, ringan, dan mudah untuk dibawa-bawa, sedangkan pada proses pemesinannya, penggabungan dua jenis pemesinan dilakukan karena hasil pemesinan µ-edm mendapatkan bentuk yang kurang baik. Oleh karena itu, pemesinan dilanjutkan dengan µ-ecm agar hasil pemesinan mendapatkan bentuk yang lebih baik. Tidak hanya itu saja, perancangan dan pembuatan mesin µ-edm dan µ-ecm ini juga dilakukan untuk mengembangkan mesin ECM-EDM hybrid die sinking yang sudah dibuat sebelumnya. Mesin ECM-EDM hybrid die sinking ini memiliki 3 axis yang dapat dikontrol secara tersendiri langsung melalui sebuah komputer atau PLC (Programmable Logic Controller). ECM memiliki sistem sirkulasi elektrolit dan area pemesinan sendiri yang terpisah dari EDM (Sudiarso et al, 2013). Pengujian dengan penggabungan dua jenis pemesinan µ-edm kemudian dilanjutkan dengan µ-ecm ini dilakukan karena hasil pemesinan µ-edm

3 3 menghasilkan bentuk yang kurang baik, dikarenakan pada proses pemesinan µ-edm dipengaruhi banyak faktor yaitu adhesi, hubungan arus pendek, dan kavitasi. Oleh karena itu, perlu dilanjutkan dengan proses pemesinan µ-ecm agar bentuk hasil pemesinan menjadi lebih baik. Selain itu, pengujian pemesinan juga dilakukan untuk pengambilan beberapa data yaitu mengetahui besarnya overcut, MRR (material removal rate), dan surface roughness dalam pembuatan µ-hole yang dipengaruhi oleh variasi tegangan (voltage) antara kedua jenis logam electrode dan workpiece, di mana perbedaan tegangan (voltage) antara kedua jenis logam tersebut akan menentukan besar-kecilnya arus yang mengalir dalam pemesinan. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka perumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. bagaimana kepresisian dan efek yang diberikan pada proses pemesinan µ-edm dan µ-ecm, 2. bagaimana pengaruh variasi tegangan (voltage) terhadap besar overcut, 3. bagaimana pengaruh variasi tegangan (voltage) terhadap MRR (material removal rate), 4. bagaimana pengaruh variasi tegangan (voltage) terhadap surface roughness, 5. bagaimana perbandingan pemesinan µ-edm saja dengan penggabungan dua jenis pemesinan µ-edm dan µ-ecm terhadap besar overcut, MRR, dan surface roughness.

4 4 1.3 Batasan Masalah Dalam melakukan penelitian penulis dibatasi dalam ruang lingkup sebagai berikut. 1. Bahan benda kerja : stainless steel 204 Panjang : 20 mm Lebar : 20 mm Tebal : 1 mm 2. Bahan elektroda : brass 3. Diameter elektroda : 2 mm dan 300 µm 4. Untuk µ-edm cairan dielektrik yang digunakan adalah kerosene, sedangkan untuk µ-ecm cairan elektrolit yang digunakan adalah NaCl (Natrium Chloride) 15% dicampur aquades 85%, dengan asumsi aquades 2 liter dicampur dengan 300 gram NaCl (Natrium Chloride) powder. 5. Proses pemesinan µ-edm menggunakan metode dinamis, sedangkan proses pemesinan µ-ecm menggunakan metode statis. 6. Tegangan yang digunakan adalah 20, 25, dan 30 volt. 7. Arus yang digunakan adalah maksimal 10 ampere. 8. Proses pemakanan µ-edm menggunakan proses die sinking, sedangkan µ-ecm menggunakan proses penyemprotan fluida dengan kecepatan aliran fluida 115 m/s, kecepatan pendinginan terhadap proses pemakanan µ-edm dan µ-ecm dianggap konstan. 9. Pada penelitian ini percobaan yang dilakukan hanya pada arah vertikal (Z-axis). 10. Pembahasan mengenai perhitungan energi pemesinan berada di luar lingkup penelitian ini. 11. Pembahasan mengenai reaksi kimia pada proses pemesinan berada di luar lingkup penelitian ini.

5 5 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. merancang dan membangun mesin µ-edm dan µ-ecm untuk mengetahui kepresisian dan efek yang diberikan pada proses pemesinannya, 2. mengetahui pengaruh variasi tegangan (voltage) terhadap besar overcut, 3. mengetahui pengaruh variasi tegangan (voltage) terhadap MRR (material removal rate), 4. mengetahui pengaruh variasi tegangan (voltage) terhadap surface roughness, 5. membandingkan hasil pemesinan µ-edm saja dan penggabungan dua jenis pemesinan µ-edm dan µ-ecm. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari mesin µ-edm dan µ-ecm yang digunakan agar dapat menjadi acuan bagi riset untuk pengembangan µ-machining yang selanjutnya dan dapat menjadi media pembelajaran untuk digunakan sebagai alat peraga dan penelitian di Universitas.