LAPORAN PRAKTIKUM PROSES MANUFAKTUR II MODUL PM2-03 PROSES NON KONVENSIONAL I

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM PROSES MANUFAKTUR II MODUL PM2-03 PROSES NON KONVENSIONAL I Oleh: Kelompok 16 Anggota: Hendrastantyo Ruriandi Dini Adilah Prabowo Ahmad Armansyah Fauzi Iqbal Jauhari Roesdha Fuad Muthahari Ali Akbar Nasution Tanggal Praktikum: 27 Februari 2014 Tanggal Penyerahan Laporan: 3 Maret 2014 Nama Asisten: Rifki Ruriardi ( ) LABORATORIUM DASAR TEKNIK PRODUKSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2014 Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 0

2 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Praktikum Proses pemesinan secara mekanikal tidak selamanya dapat dilakukan karena bisa saja hasilnya tidak memuaskan, atau tidak ekonomis, atau memang tidak dapat dilakukan pada beberapa komponen mesin. Misalkan jika material yang dikerjakan: (1) memiliki kekuatan dan kekerasan yang akan dikerjakan terlalu tinggi, (2) terlalu getas (dan akan merusak jika tetap dilakukan pemesinan mekanikal), (3) terlalu fleksibel (di mana tidak mampu menahan beban selama prosesnya), (4) bentuknya terlampau kompleks, (5) membutuhkan toleransi dimensi yang sangat baik, dan (6) kenaikan temperatur dan tegangan sisa yang dihasilkan selama proses tidak dapat ditahannya. Untuk itu diperlukan metode pemesinan lain yang tidak secara mekanikal. Bisa secara kimiawi, elektrikal, laser, hingga memanfaatkan pancarn energi yang tinggi. Salah satu bentuknya adalah electrical-discharge machining (EDM) yang mampu membentuk bagian yang kompleks dengan kekerasan dan kekuatan material yang tinggi namun secara ekonomis relatif cukup mahal. Untuk benda kerja yang cukup tebal digunakanlah metode EDM die-sinking. B. Tujuan Praktikum Memahami prinsip proses EDM die-sinking. Memahami cara kerja mesin EDM die-sinking. Mengetahui jenis-jenis elektroda yang dapat digunakan dan benda kerja yang dapat melalui proses EDM die-sinking. Mengetahui jenis-jenis cairan dielektrik yang dapat digunakan pada EDM die-sinking. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 1

3 BAB II TEORI DASAR Electrical-discharge machining (EDM, juga biasa disebut electrodischarge atau spark-erosion machining) adalah proses pemesinan yang berprinsip pada mengerosikan logam dengan loncatan elektron. Ketika dua kawat konduktor arus saling bersentuhan akan terbentuk busur, yang jia dilihat lebih dekat pada titik kontak antara dua kawat akan terlihat sebagian kecil logam yang terbuang (tererosi). Proses EDM ini adalah salah satu proses yang penting dan sering digunakan dalam industri manufaktur. Prinsip kerja EDM (diperlihatkan pada gambar di atas) ini adalah pahat pembentuk (yang terbuat dari elektroda) dan benda kerja dihubungkan pada catu daya DC dan ditempatkan di dalam cairan dielektrik (tidak dapat mengkonduksi listrik). Ketika beda potensial antara pahat dengan benda kerja sudah cukup tinggi cairan dielektrik hancur dan terbentuk loncatan elektron melalui cairan dielektrik, menghilangkan sebagian kecil, sangat kecil tiap datu loncatan, logam dari permukaan benda kerja. Proses ini bekerja pada frekuensi khz, dengan voltase V, dan arus listrik 0,1-500 A. Volume material yang hilang per loncatan elektron berkisar antara mm 3. Proses EDM ini dapat dilakukan pada material benda kerja berupa konduktor listrik. Titik leleh merupakan faktor penting yang mempengaruhi volume logam yang hilang per loncatan elektron, di mana semakin tinggi jumlahnya maka akan semakin rendak laju penghilangan material. Laju ini, material-removal rate, dapat dirumuskan sebagai: MRR = 4 10, IT dengan MRR dalam mm 3 /menit, I adalah arus dalam Ampere, dan T w adalah titik leleh benda kerja dalam C. Selama prosesnya benda kerja terpasang pada tangki berisi cairan dielektrik dan pergerakannya dikontrol secara numerik oleh sistem kontrol. Jarak antara pahat dan benda kerja merupakan hal yang perlu diperhatikan. Gerak menambah kedalaman potong oleh elektroda dikontrol dengan mekanisme servomechanism dengan mengatur gap (jarak) yang tetap. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 2

4 Cairan dielektrik yang umum digunakan adalah minyak tanah, sekalipun kerosin dan air distilasi dan ionisasi juga dapat digunakan pada aplikasi khusus. Juga ada cairan yang bersih dengan viskositas rendah yang lebih mahal, dan lebih mdah melakukan pembersihan. Cairan dielektrik memiliki fungsi: Sebagai insulator hingga beda potensial yang dihasilkan cukup tinggi. Sebagai media pendingin (bagi elektroda dan benda kerja). Sebagai media flushing, yang membawa geram keluar dari daerah gap. Elektroda biasanya terbuat dari grafit, dan terkadang kuningan, tembaga, atau paduan tembagatungsten. Loncatan elektron yang terjadi pada EDM juga mengerosikan elektroda, mengubah geometrinya, dan dapat mempengaruhi bentuk produk yang dihasilkan termasuk akurasi dimensinya. Keausan pahat menjadi faktor penting yang haarus diperhatikan dan dilambangkan dengan wear ratio, yaitu rasio volume benda kerja yang hilang terhadapvolume keausan elektroda. Pada elektroda logam rasio ini biasanya 3:1 dan pada elektroda grafit 100:1. Keausan elektroda terkait dengan titik lelek dari material yang digunakan. Semakin rendah titik leleh elektroda akan semakin tinggi laju keausannya, dan semakin tinggi arus juga semakn tinggi keausan. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 3

5 BAB III DATA PERCOBAAN A. Alat dan bahan Alat: Mesin EDM die-sinking Bahan: Plat Aluminium Elektroda tembaga Cairan dielektrik B. Gambar mesin EDM die-sinking Merk: Charmilles Eleroda Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 4

6 BAB IV ANALISIS Hendrastantyo Ruriandi ( ) Proses EDM (Electrical discharge machining) merupakan proses machining yang memanfaatkan erosi pada permukaan logam akibat spark yang mengenai permukaan. Benda kerja yang akan melalui proses ini diletakkan pada pencekam di dalam tangki. Sebelum pemasangan dilakukan, permukaan benda kerja dibersihkan terlebih dahulu untuk menghilangkan oksida dan kotoran lainnya. Elektroda juga dipasang pada pencekam elektroda dan dipastikan elektroda maupun benda kerja telah terpasang dengan baik. Proses EDM dilanjutkan dengan memutar switch utama, switch arus, switch pompa ke kondisi on secara berurutan. Selain itu, switch cairan dielektrik juga diputar ke posisi ON tanpa memeperhatikan urutan pemutaran. Setelah pemutaran switch dilakukan, langkah berikutnya dilakukan dengan setting nol posisi elektroda terhadap benda kerja dengan menggerakkan pengerak kereta hingga jam ukur bergerak. Pengaturan kedalaman potong dilakukan dengan memperhatikan skala mikrometer. Kedalaman potong pada praktikum ini sebesar 2 mm. Proses EDM dimulai dengan menekan tombol elektroda (+) dan tegangan ON. Proses EDM ini memiliki beberapa parameter yang penting untuk diperhatikan. Parameter-parameter tersebut, yaitu: 1. Arus listrik yang mengalir pada proses ini sangat mempengaruhi terbentuknya spark yang terbentuk pada permukaan benda kerja. 2. Material benda kerja serta material elektroda sangat penting untuk diperhatikan. Kedua benda ini harus memiliki sifat konduktivitas yang baik agar spark dapat terbentuk. Hal yang sangat berpengaruh adalah wear ratio pada elektroda. Agar proses berjalan dengan baik, rasio terkikisnya elektroda lebih kecil dibandingkan benda kerja dan diusahakan dalam pengerjaan tidak perlu mengganti elektroda akibat elektroda yang terkikis habis. 3. Celah antara elektroda dan benda kerja dibuat agar terjadi beda tegangan yang cukup tinngi sehingga spark dapat terbentuk. Celah yag terlalu besar tentu tidak akan mendukung terjadinya spark karena elektron yang tidak memungkinkan untuk bergerak.sedangkan apabila celah terlalu rapat, dapat dikatan arus dapat mengalir dengan lancar dan elektron akan bergerak tanpa adanya spark. 4. Dimensi benda kerja yang terbentuk sangat dipengaruhi oleh dimensi elektroda. Hal ini diakibatkan pengikisan yang terjadi pada benda kerja mengikuti pola permukaan elektroda sehingga dimensi sangat dipengaruhi. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 5

7 5. Cairan Dielektrik yang digunkan pada proses ini sangat bermanfaat untuk membersihkan geram pada permukaan benda kerja, sebagai pendingin pada saat proses berlangsung, serta memiliki fungsi utama sebagai insulator hingga beda tegangan antara elektroda dan benda kerja cukup tinggi spark dapat terbentuk. Agar cairan yang digunakan dapat memenuhi fungsinya ada beberapa persyaratan yang perlu dipenuhi yaitu viskositas yang rendah agar dapat membawa geram pada permukaan benda kerja serta tidak menghambat gerak elektroda, kpasitas panas yang cukup tinggi agar dapat menyerap panas dengan baik, titik nyala tinggi, serta cairan yang bersifat inert. 6. Panjang langkah gerakan elektroda sangat berpengaruh terhadap kecepatan potong. Semakin pendek maka semakin cepat pula proses pengerjaan. Panjang langkah juga perlu diperhatikan agar elektroda tidak membentur permukaan benda kerja. 7. Konduktivitas listrik benda kerja dan elektroda harus baik agar loncatan elektron dan terbentuknya spark dapat terjadi. 8. Kedalaman potong sangat berpengaruh terhadap waktu pengerjaan yang dilakukan/ Pada saat proses berlangsung, terdapat fenomena yang terjadi. Fenomena yang pertama adalah timbulnya gelembung udara. Fenomena ini diakibatkan adanya gerakan pada elektroda yang naikturun sehingga ada udara yang terjebak serta adanya cairan dielektrik yang menguap dan berubah fasa menjadi uap. Panjang langkah yang pendek akan membuat pergerakan elektroda semakin cepat sehingga membuat udara yang terperangkap semakin banyak dan menimbulkan gelembung. Selain itu apabila cairan dielektrik memiliki titik didih yang cukup rendah, penguapan juga akan semakin cepat terjadi dan membuat gelembung yang terperangkap semakin banyak. Fenomena yang juga biasanya terjadi adalah dimensi benda kerja yang terbentuk juga tidak sesuai dan tidak sama persis dengan elektroda. Hal ini diakibatkan gap yang terbentuk tidak hanya antara elektroda dan permukaan benda kerja yang tepat berada di bawahnya. Akan tetapi ada juga ada gap antara elektroda dan daerah sekeliling permukaan benda kerja yang tepat berada di bawah elektroda. Sehingga spark juga terbentuk pada area tersebut. Hal inilah yang mengakibatkan area benda kerja yang terkikis lebih besar. Pada prinsipnya, proses EDM ini dapat berlangsung akibat adanya beda tegangan yang cukup tinggi antara elektroda dan benda kerja serta gap yang kecil di antara keduanya. Agar ada beda potensial antara benda kerja serta elektroda, maka dimanfaatkanlah arus DC yang dialirkan pada kedua benda. Benda kerja dihubungkan dengan kutub postif, dan elektroda dihubungkan dengan kutub negatif. Penggunaan arus DC ini biasanya didapatkan dari listrik PLN yang memiliki arus AC dan disearahkan dengan rangkaian rectifier. Sumber arus DC ini juga dimanfaatkan untuk servo control agar electroda dapat bergerak naik dan turun. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 6

8 Pada pemasangan elektroda dan benda kerja telah diatur sedemikian rupa agar ada celah kecil di antara kedua benda. Ketika kedua benda ini dialiri arus DC, maka terdapat perbedaan tegangan antara benda kerja dan elektroda. Karena terdapat celah yang kecil, maka arus tidak dapat mengalir dengan baik akan tetapi elektron masih tetap berusah untuk berpindah ke kutub positif, sehingga ada loncatan elektron dari elektroda menuju benda kerja. Proses EDM ini berlangsung di dalam cairan dielektrik. Cairan Dielektrik bersifat insulator, sehingga loncatan elektron dari elektroda tertahan oleh cairan tersebut. Akibat banyaknya muatan elektron yang tertahan oleh cairan dielektrik, suatu ketika cairan tersebut tidak mampu lagi menahan loncatan elektron tersebut sehingga terjadilah dielectric breakdown. Akibatnya adalah loncatan elektron yang terjadi sangat besar dan timbullah spark. Spark inilah yang dimanfaatkan untuk mengikis benda kerja. Proses ini berlangsung sangat cepat dan berulang. Oleh sebab itu, electroda bergerak naik sesaat kemudian turun hingga membuat celah yang kecil agar loncatan electron yang tertahan oleh cairan dielektrik dapat terjadi kembali. Gerakan naik-turun elektroda membuat spark terbentuk. Selain itu, gerakan ini sangat bermanfaat agar spark yang terbentuk merata pada seluruh permukaan benda kerja. Spark yang tercipta terbentuk di daerah yang sangat acak. Apabila elektroda tetap diam, maka posisi spark yang terjadi hanya ada pada satu lokasi saja. Dengan gerakan, yang naik-turun maka spark yang terbentuk diharapkan terbentuk di keseluruhan area benda kerja yang ingin dikikis. Gerakan naik-turun elektroda juga memiliki keuntungan untuk membersihkan permukaan benda kerja. Dengan adanya gerakan naik-turun, cairan dielektrik akan membawa geram hasil pengikisan. Proses EDM ini berlangsung dalam waktu yang cukup lama. Pembentuka spark mampu mengikis sebagian kecil pada benda kerja sehingga waktu yang dibutuhkan sangat lama dan geram yang dihasilkan pun sangat kecil. *** Dini Adilah Prabowo ( ) Pada prinsipnya, apa yang terjadi dalam proses EDM die-sinking adalah: Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 7

9 Digunakan catu daya AC yang dengan rectifier diubah arusnya menjadi arus DC. Arus DC ini dihubungkan pada elektroda di kutub negatif dan benda kerja di kutub positif, namun polaritas ini dapat dibalik untuk kegunaan yang berkebalikan. Servo control dihubungkan ke elektroda untuk menggerakkan elektroda. Pemilihan servo control ini didasarkan pada ketahanannya dalam menopang beban, di mana diharuskan menahan elektroda pada jarak tertentu yang tetap (untuk menjaga gap yang konstan), juga sifatnya yang dapat diatur. Elektroda sendiri memiliki fungsi: 1. Memberi loncatan elektron ke benda kerja, di mana elektron bergerak dari elektroda sebagai kutub negatif ke benda kerja sebagai kutub positif. 2. Pembersih geram dari gap, di mana dengan naik-turunnya elektroda dengan cepat membantu fluida menyapu geram. 3. Menentukan bentuk pemotongan atau dengan kata lain berperan sebagai die atau mold. Syarat yang harus dimiliki elektroda, yaitu: bersifat konduktor dan ketahanan terhadap aus yang tinggi (titik leleh yang dimiliki tinggi, relatif terhadap benda kerja). Elektroda yang biasa digunakan adalah grafit, kuningan, tembaga, dan paduan tembaga-tungsten. Benda kerja, yang dihubungkan pada kutub positif catu daya, ditenggelamkan ke cairan dielektrik. Elektroda diatur didekatkan ke benda kerja dengan hanya menyisakan sangat sedikit jarak (gap) dan ujung elektroda beserta gap ini ikut tenggelam di dalam cairan dielektrik. Cairan dielektrik ini memiliki fungsi: 1. Sebagai insulator hingga beda potensial yang dihasilkan cukup tinggi untuk terjadinya breakdown pada cairan dielektrik. 2. Pembuangan geram, dengan cara mengalirkannya menjauhi gap. 3. Sebagai media pendingin untuk elektroda dan benda kerja. Cairan yang umum digunakan adalah minyak, kerosin, serta air distilasi dan air ionisasi. Gerakan elektroda terdiri dari dua jenis, yaitu gerakan turun menambah kedalaman potong serta gerak naik-turun. Gerakan turun saja dikontrol oleh mikrometer yang di awal telah diatur skalanya sesuai besar kedalaman potong. Sementara gerak naik-turun dikontrol oleh jam ukur yang di awal telah di atur pada skala sesuai gap yang sempit, agar didapat gap yang konstan. Ketika catu daya dihidupkan arus listrik akan mengalir, di mana elektron akan bergerak dari kutub negatif (elektroda) ke kutub positif (benda kerja). Ketika baru sedikit arus yang mengalir, belum dapat terjadi lompatan elektron karena beda potensial elektroda-benda kerja masih rendah, sehingga elektron belum mampu melawan atau melewati dielektrik. Hal ini membuat elektron menumpuk di elektroda menunggu cukup tinggi beda potensial untuk membawanya melewati cairan dielektrik. Ketika makin banyak arus mengalir, beda potensial elektroda-benda kerja meningkat, membuat terjadinya dielectric breakdown, di mana elektron berhasil menembus cairan dielektrik dan menghampiri benda kerja. Di sini lah terbentuk spark, loncatan elektron yang mengikis benda kerja. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 8

10 Loncatan elektron yang terjadi ini tidak hanya mengerosikan benda kerja namun juga menyebabkan aus pada elektroda. Namun karena elektroda memiliki titik leleh yang relatif lebih tinggi daripada benda kerja maka erosi pada elektroda jauh lebih sedikit daripada benda kerja. Ketika polaritas dibalik yang akan terjadi adalah elektroda lebih terkikis daripada benda kerja. Pembuangan geram dilakukan oleh cairan dielektrik dengan bantuan gerak naik-turun elektroda. Ketika elektroda naik-turun akan mendorong geram yang melayang di daerah gap keluar terbawa cairan dielektrik. Ketika geram sudah berada di luar daerah gap tidak akan menjadi masalah bagi proses EDM ini. Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam EDM die-sinking adalah: Siapkan mesin EDM die-sinking, benda kerja, elektroda, dan cairan dielektrik. Bersihkan benda kerja lalu pasangkan pada meja pencekam. Pasangkan elektroda pada pencekam elektroda. Putar knop berikut secara berurutan: switch on, switch arus listrik, switch motor pompa, lalu switch cairan dielektrik. Atur posisi nol (setting 0) elektroda terhadap benda kerja dengan menggerakkan kereta ke bawah (memutar penggerak kereta) sampai jarum jam ukur begerak (menandakan elektroda telah sedikit bersentuhan sedikit dengan benda kerja). Apabila kereta sudah tidak dapat digerakkan lagi atur jarak elektroda dengan benda kerja (gap) dengan memutar switch elektroda sampai lampu indikator menyala. Atur kedalaman potong dengan menggunakan mikrometer (atur skala pada mikrometer sesuai kedalaman pemotongan, pada praktikum ini diinginkan sebesar 2 mm). Hidupkan knop elektroda + dan knop ON untuk memulai proses EDM die-sinking. Beberapa parameter yang harus diperhatikan pada proses EDM die-sinking ini, yaitu: Arus listrik: semakin tinggi arus listrik akan semakin tinggi MRR karena semakin cepat beda potensial elektroda-benda kerja meningkat. Perubahan daya, di mana arus AC diubah menjadi DC. Material elektroda: memiliki titik leleh yang tinggi relatif terhadap benda kerja agar tidak cepat mengalami keausan. Material dan dimensi benda kerja: lebih disarankan untuk material yang cukup tebal, berbeda pada EDM wire-cutting yang cocok untuk material tipis. Cairan dielektrik, harus memenuhi syarat: - kapasitas panas dan titik nyala yang tinggi, agar tidak mudah menguap. - inert, agar tidak bereaksi secara kimia dengan benda kerja maupun elektroda serta lingkungan. - viskositasnya rendah, membuatnya tidak menempel pada elektroda dan benda kerja, tidak membebani gerakan elektroda, serta lebih mudah (lebih kuat) mengalirkan geram keluar. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 9

11 - bersih, di mana cairan yang kotor (banyak geram di dalamnya) akan menghambat loncatan elektron ke benda kerja. Kedalaman potong. Fenomena yang umum terjadi dalam proses EDM die-sinking ini adalah: Terbentuk gelembung yang berupa uap dari cairan fluida akibat panas yang diperlukan selama prosesnya, dan uap ini membentuk gelembung akibat gerak naik-turun elektroda. Benda kerja terbentuk sesuai elektroda. Dimensi dari benda kerja hasil cetakan tidak akan identik dengan bentuk ujung elektroda di mana ukurannya lebih besar akibat adanya gap. Jadi perbedaan ukuran ini sama besarnya dengan ukuran gap. *** Ahmad Armansyah Fauzi ( ) Pada praktikum ini yang pertama kali harus dilakukan adalah menyiapkan alat dan benda kerja. Alat dipastikan bekerja dan benda kerja harus dibersihkan terlebih dahulu agar pengerjaan lebih mudah dan hasilnya lebih baik. Lalu benda kerja dipasang di mesin dengan pencekam. Kemudian yang harus dilakukan adalah menyalakan switch pada mesin EDM die sinking, dimulai dari switch utama, kemudian switch arus, switch pompa motor dan switch cairan dielektrik. Kemudian jarak elektroda dengan benda kerja harus diatur, dan kedalaman potong yang diinginkan juga diatur. Terakhir untuk menyalakan mesin tombol elektroda dan tegangan ON harus ditekan. Pada proses EDM die sinking terdapat beberapa fenomena. Yang pertama adalah dielectric breakdown. Fenomena ini karena ada beda tegangan antara elekroda dan benda kerja. Ketika terdapat jarak di antara benda kerja dan elektroda, elektron akan berusaha meloncat tapi tertahan oleh cairan dielektrik karena cairan dielektrik adalah insulator yang berfungsi seperti kapasitor. Ketika muatan sudah cukup maka akhirnya cairan dielektrik akan pecah dan spark dapat lewat. Fenomena ini terjadi dengan sangat cepat. Kemudian fenomena yang lain adalah hasil potongan yang lebih besar daripada penampang elektroda. Seharusnya hasil potongan sama dengan elektroda karena spark yang muncul dari permukaan elektroda yang ada, tetapi karena terdapat spark yang menyebar ke luar bentuk penampang elektorda, maka terjadi pelebaran hasil potong. Kemudian fenomena berikutnya adalah terjadinya gelembung di cairan dielektrik. Gelembung ini dihasilkan karena gerakan elektroda yang naik turun dan juga karena cairan yang menguap karena panasnya spark. Panas spark bisa melebihi C. Parameter yang harus diperhatkan pada proses EDM die sinking ini adalah: yang pertama adalah material elektroda yang dipakai. Material elektroda harus lebih tahan aus daripada material benda Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 10

12 kerja, karena jika tidak maka elektrodanyalah yang akan cepat rusak. Aus ini dapat terjadi karena panas yang sangat tinggi sehingga material meleleh. Dengan kata lain titik leleh elektroda harus lebih tinggi daripada titik leleh benda kerja. Selain itu material elektorda harus merupakan konduktor listrik yang baik. Dan juga geometri elektorda harus diperhatikan karena hasil potongan tergantung dari bentuk penampang elektrodanya. Kemudian parameter yang kedua adalah jenis cairan dielektrik. Cairan dielektrik berfungsi sebagai pendingin, insulator dan juga pembawa geram. Maka harus diperhatikan viskositas dari cairan dielektrik. Viskositasnya tidak boleh terlalu tinggi karena akan,memperberat kerja motor dan juga akan sulit membawa geram. Cairan dielektrik ini biasanya akan tidak terbakar pada proses walaupun mudah terbakar. Hal ini disebabkan karena gerakan elektroda yang naik turun dan naik tepat ketika spark muncul. Maka tidak terdapat cukup waktu untuk membuat cairan dielektrik terbakar. Cairan dielektrik juga tidak boleh sampai menempel dan sulit dibersihkan. Kemudia parameter berikutnya adalah beda tegangan dan jarak antara elektroda dengan benda kerja. Dua hal ini adalah yang mengakibatkan adanya loncatan elekron yang mengakibatkan panas untuk pemotongan. Harus terdapat beda tegangan yang cukup tinggi dan jarak yang cukup kecil untuk membuat terjadinya spark. Panjang langkah dari elektroda yang naik turun dan kedalaman potong juga harus diperhatikan, karena jika panjang langkah lebih besar dari kedalaman potong maka elektroda akan menumbuk benda kerja. Dan hal ini juga agar pembuangan geram tetap sesuai. Cara kerja dari alat ini adalah sebagai berikut: arus yang dihasilkan akan melalui rectifier dan menjalankan servo motor yang akan mengatur gerakan dari elektroda. Elektroda akan bergerak naik turun dan akan naik ketika jam ketinggian sudah mencapai jam ukur. Gerakan naik turun ini dimaksudkan agar tidak terdapat spark yang menyebar dan mengurangi kepresisian hasil potoong. Kemudian elektroda ini akan berhenti dengan sendirinya ketika kedalaman potong sudah sesuai dengan kedalaman potong yang kita atur pada mikrometer. Ini dibantu dengan sensor yang ada. Ketika terdapat jarak yang cukup dekat antara elektroda dengan benda kerja, karena ada beda tegangan yang cukup tinggi maka muncul loncatan elektron yang mengakibatkan loncatan bunga api yang menghasilkan panas sehingga benda kerja terkikis dan terbentuk sesuai penampang elektroda. *** Iqbal Jauhari Roesdha ( ) Pada praktikum EDM Die Sinking, pertama-tama kita harus mempersiapkan alat dan benda kerja yang digunakan. Alat yang diperlukan adalah elektroda tembaga dan benda kerjanya pelat aluminium. Pastikan peralatan dan benda kerja dalam kondisi baik dan bersih. Kemudian kita periksa kondisi mesin dan pompa hidrolik. Pasang benda kerja pada pencekam yang berada meja kerja didalam tangki. Kemudian putar switch utama, arus, motor pompa, dan cairan dielektrik ke posisi on. Atur posisi elektroda terhadap benda kerja (setting nol) dengan memutar penggerak kereta sampai jam ukur bergerak. Atur kedalaman Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 11

13 potongnya 2 mm dengan cara menaikkan skala pada mikrometer 2 garis. Untuk memulai proses EDM die sinking tekan tombol elektroda (+) dan tegangan on. Pada proses ini terjadi beberapa fenomena, salah satunya tebentuk gelembung gas. Hal ini terjadi karena gerakan naik turunnya elektroda yang menyebabkan fluida menjadi berbusa. Gas juga terbentuk akibat menguapnya fluida akibat panas dari spark. Produk yang dihasilkan sesuai dengan bentuk elektroda, karena pemotongan dilakukan oleh spark terjadi disekitar elektroda sehingga daerah yang terpotong sesuai bentuk elektroda. Dimensi produk akan lebih besar daripada elektroda karena spark akan memotong daerah sekeliling (dalam jarak tertentu) di sekitar elektroda. Parameter dari proses ini adalah arus listrik, material, dimensi, fluida dielektrik kedalaman potong, gap, dan panjang langkah. Arus listrik berbanding lurus dengan jumlah material yang terpotong akibat spark. Dari segi material elektroda harus memiliki ketahanan aus yang lebih besar daripada benda kerja, sehingga benda kerja aus terlebih dahulu daripada benda kerja. Elektroda dan benda kerja harus konduktor agar dapat terjadi loncatan listrik. Kita juga harus menyesuaikan dimensi benda kerja yang dibuat, karena proses ini memotong dengan lambat, dan ukuran juga bergantung dengan elektroda. Fluida dielektrik juga harus diperhatikan karena fluida dielektrik berfungsi sebagai pendingin, menginsulasi spark dan membantu pembuangan geram. Kita juga harus mengatur kedalaman potong. Pada proses ini kita harus memberikan gap antara elektroda dengan benda kerja agar dapat terjadi spark. Jika terlalu jauh maka tidak akan terjadi spark. Panjang langkah harus kita atur agar tidak terjadi tabrakan antara elektroda dan benda kerja. Langkah ini juga berfungsi agar geram dapat menjauhi daerah pemotongan. Prinsip kerja dari proses ini adalah memotong benda kerja dengan loncatan listrik dari elektroda dengan benda kerja dengan memanfaatkan beda potensial antara elektroda dengan benda kerja. Cara kerja mesin ini adalah listrik AC masuk menuju rectifier menjadi arus DC. Kemudian besar arus akan diatur pada current control. Kemudian pada servo control akan mengatur gerakan servo motor yang menggerakkan elektroda sehingga terjadi spark pada elektroda ke benda kerja sehingga terjadi pemotongan *** Fuad Muthahari ( ) Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 12

14 EDM Die Sinking merupakan proses pemesinan dengan memanfaatkan loncatan elektron dari elektroda untuk memotong benda kerja. Loncatan elektron ini timbul akibat adanya celah sempit antara benda kerja dan elektroda serta adanya beda potensial yang tinggi antara elektroda dan benda kerja. Beda potensial yang tinggi ini diakibatkan adanya cairan dielektrik yang bersifat insulator yang berada di antara elektroda yang dihubungkan dengan kutub negatif dan benda kerja yang dihubungkan dengan kutub positif. Elektron akan menumpuk pada ujung elektroda hingga suatu saat akan terjadi loncatan elektron ke benda kerja. Loncatan elektron yang sangat banyak dan memiliki momentum yang tinggi ini yang kemudian akan mengikis benda. Pada praktikum EDM Die Sinking hal yang pertama kali dilakukan adalah menyiapkan benda kerja dan membersihkan kotoran yang ada pada permukaan benda kerja. Kemudian benda kerja dipasang pada meja kerja (pada tangki) dengan cara dicekam. Kemudian elektroda dipasang pada kereta. Kemudian mesin dinyalakan dengan memutar switch utama, switch arus, switch motor pompa dan switch cairan dielektrik ke posisi nyala. Kemudia diatur posisi elektroda terhadap benda kerja (setting 0). Setelah itu diatur kedalaman potong yang diinginkan dengan cara menaikkan skala mikrometer. Lalu proses EDM die sinking dimulai dengan menekan tombol elektroda dan tegangan ON. Parameter yang perlu diperhatikan dalam pengerjaan proses EDM die sinking antara lain : 1. Besarnya arus pada pengerjaan proses EDM die sinking akan memengaruhi waktu pengerjaan proses tersebut. Semakin tinggi arus yang digunakan maka spark yang dihasilkan akan semakin besar dan proses pengerjaan menjadi lebih cepat. 2. Material elektroda dan benda kerja. Material elektroda yang digunakan harus memiliki ketahanan aus yang lebih tinggi dibandingkan dengan benda kerja hal ini dikarenakan elektroda yang harus mengikis benda kerja, bukan sebaliknya. Selain itu perlu diperhatikan sifat konduktivitas listriknya, semakin baik maka waktu pengerjaan akan semakin cepat. 3. Dimensi benda kerja yang akan diproses dan elektroda perlu diperhatikan juga, karena pengerjaan menggunakan EDM die sinking relatif lambat. 4. Jenis cairan dielektrik perlu diperhatikan juga mengenai sifat-sifatnya seperti kapasitas panas, inert dan viskositas rendah. Kapasitas panas akan berhubungan dengan temperatur pengerjaan dan viskositas akan berpengaruh pada mekanisme pembuangan geram serta beban pada elektroda. 5. Celah (gap) antara elektroda dan benda kerja akan memengaruhi besarnya spark yang dihasilkan. 6. Panjang langkah pada proses pengerjaan akan memengaruhi waktu pengerjaan. Semakin kecil langkah maka semakin cepat waktu proses pengerjaan, namun perlu diperhitungkan jaraknya agar tidak terjadi tumbukan antara elektroda dan benda kerja. Pada proses EDM die sinking ada beberapa fenomena yang dapat diamati, antara lain timbulnya gelembung pada saat proses pengerjaan. Gelembung ini disebabkan oleh 2 faktor, yang pertama yaitu adanya udara yang masuk ke fluida pada saat elektroda bergerak naik turun. Yang kedua yaitu Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 13

15 gelembung dapat timbul akibat adanya penguapan yang terjadi pada fluida dielektrik diakibatkan temperatur spark yang melewati temperatur uap dari fluida dielektrik tersebut. Selain itu fenomena yang dapat diamati lainnya adalah ukuran dimensi produk yang lebih besar dibandingkan dengan cetakannya (die). Hal ini disebabkan karena spark tidak hanya timbul pada bagian bawah elektroda, namun dapat timbul juga dibagian sisi. Hal ini yang menyebabkan benda kerja terkikis dan dimensinya lebih besar dibandingkan cetakannya. *** Ali Akbar Nasution ( ) Pada praktikum kali ini dimulai oleh persiapan benda kerja dengan meyakinkan tidak ada benda pengotor pada permukaan benda kerja. Lalu pasang benda kerja pada pencekam dalam bak mesin. Pasang juga elektroda yang akan digunakan pada kereta. Setelah dipastikan benda kerja dan elektroda telah dipasang dengan baik mulai mesin dengan memutar switch utama, switch arus, switch motor pompa dan switch cairan dielektrik. Lalu atur posisi elektroda terhadap benda kerja (setting 0) dengan memutar penggerak kereta hingga jam ukur bergerak. Lalu atur kedalaman potongnya dengan cara menaikan skala pada mikrometer. Lalu mulai proses EDM Die Sinking dengan menkan tombol elektroda dan tegangan ON. Gerak kerja pada mesin EDM Die Sinking merupakan gerak naik turun elektroda yang cukup cepat, hal ini dilakukan untuk mencegah spark menyebar selain didaerah dibawah elektroda sehingga hasil yang didapat bisa lebih presisi. Ada beberapa fenomena yang biasanya terjadi ketika proses pengerjaan pertama terjadinya gelembung ketika elektroda masuk dan keluar dari cairan dielektrik, hal ini terjadi karena gerakan naik turun elektroda sehingga membawa sedikit udara kedalam cairan dielektrik dan terjadinya penguapan dari cairan dielektrik tersebut akibat tingginya temperatur spark. Fenomena lainnya adalah perbedaan dimensi yang dihasilkan pada benda kerja dengan cetakannya, hal ini karena spark terkadang terjadi diantara sisi elektroda dan benda kerja (spark gap), tidak hanya dibawah elektroda. Beberapa parameter yang perlu diperhatikan pada pengerjaan menggunakan mesin EDM Die Sinking, 1. Jenis bahan elektroda dan benda kerja, elektroda harus lebih kerja dibanding benda kerja agar pengikisan terjadi pada benda kerja. 2. Besar Tegangan akan mempengaruhi arus yang melewati elektroda dan besarnya spark yang ditimbulkan, sehingga berpengaruh pada waktu pengerjaan, semakin besar arus yang lewat akan semakin cepat pengikisan yang terjadi 3. Dimensi benda kerja yang ingin dibentuk dan dimensi elektroda juga perlu diperhatikan agar waktu pengerjaan tidak terlalu lama. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 14

16 4. Celah (gap) antara elektroda dan benda kerja akan mempengaruhi bunga api yang terbentuk, semaki dekat akan semakin banyak bunga api yang timbul namun apabila terlalu dekat pun akan tidak timbul bunga api sama sekali. 5. Panjang langkah yang dilakukan elektroda untuk naik turun akan berpengaruh pada waktu pengerjaan, sebaiknya panjang langkah tidak terlalu panjang untuk menghemat waktu pengerjaan. 6. Konduktivitas listrik elktroda dan benda kerja juga berpengaruh, semakin baik sifat konduktivitasnya akan semakin cepat pengerjaan. 7. Jenis cairan dielektrik yang digunakan juga berpengaruh terhadap temperatur dan besarnya bunga api yang timbul Pada dasarnya cara kerja mesin ini adalah dengan memanfaatkan beda potensial yang tinggi dan jarak yang kecil antara benda kerja dan elektroda sehingga timbul bunga api (spark )yang memiliki momentum tinggi sehingga mampu mengikis benda kerja sedikit demi sedikit. Cairan dielektrik juga digunakan pada pengerjaannya, cairan dielektrik digunakan agar dapat menampung muatan yang lebih banyak sehingga bunga api yang ditimbulkan lebih besar dan mengikis lebih banyak. *** Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 15

17 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan EDM die-sinking berprinsip pada menghasilkan loncatan elektron dari elektroda dan benda kerja yang telah dihubungkan ke catu daya di dua kutub berbeda dan kemudian akan mengerosikan benda kerja dan terbentuk serupa dengan ujung elektroda, dengan menggunakan cairan dielektrik (yang bersifat insulator sebeum beda potensial elektroda dan benda kerja cukup tinggi) untuk menenggelamkan ujung elektroda dan benda kerja. Mesin EDM die-sinking bekerja dengan mengalirkan arus terlebih dahulu pada mesin lalu menghidupkan pompa dan mengalirkan cairan dielektrik. Kemudian dengan servo motor elektroda akan digerakkan naik-turun dan turun menambah kedalaman potong, di mana ujung elektroda yang membentuk gap sempit terhadap benda kerja akan menghasilkan loncatan elektron akibat beda potensial yang semakin tinggi dari kutub negatif (pada elektroda) dan kutub positif (pada benda kerja). Loncatan elektron inilah yang mengerosikan benda kerja. Elektroda yang dapat digunakan: grafit, kuningan, tembaga, dan paduan tembaga-tungsten. Cairan dielektrik yang dapat digunakan: minyak tanah, kerosin, dan air distilasi dan ionisasi. B. Saran Karena mesin EDM die-sinking di laboratorium sudah dapat digunakan ada baiknya praktikan dipersilakan jika ingin mencoba mesin tersebut di luar jam praktikum. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 16

18 LAMPIRAN A. Tugas Setelah Praktikum 1. Tuliskan nama dan fungsi dari komponen EDM die sinking yang digunakan pada praktikum dengan lengkap! Catu daya: menghasilkan daya. Rectifier: mengubah arus listrik AC menjadi DC. Servo motor: menjaga gap dengan ukuran yang sama. Motor pompa: mengalirkan cairan dielektrik masuk ke mesin. Voltmeter: pengukur tegangan listrik. Amperemeter: pengatur arus listrik. Pencekam elektroda: mencekam elektroda di posisi tegak lurus benda kerja. Kereta: jalur pergerakan elektroda. Elektroda: berlaku sebagai pahat tempat munculnya lonctan elektron. Mikrometer: pengatur kedalaman potong. Dial indicator: pengatur langka kerja elektroda. Tangki cairan dielektrik: penampungan cairan dielektrik, tempat ditenggelamkannya ujung elektroda dan benda kerja beserta gap. Pengatur cairan dielektrik: pengatur kedalaman cairan dielektrik. Pembuangan cairan dielektrik: saluran pembuangan cairan dielektrik. Switch: - Utama: tombol menghidupkan (dan mematikan) mesin. - Arus: pengatur arus yang digunakan. - Motor pompa: pengatur motor pompa pengalir cairan dielektrik. - Cairan dielektrik: pengatur kran cairan dielektrik. Meja pencekam benda kerja: mencekam benda kerja di dalam cairan dielektrik dengan posisi permukaan benda yang akan dikikis menghadap atas. 2. Terangkan prosedur kerja yang telah dilakukan pada EDM die sinking! Siapkan mesin EDM die-sinking, benda kerja, elektroda, dan cairan dielektrik. Bersihkan benda kerja lalu pasangkan pada meja pencekam. Pasangkan elektroda pada pencekam elektroda. Putar knop berikut secara berurutan: switch on, switch arus listrik, switch motor pompa, lalu switch cairan dielektrik. Atur posisi nol (setting 0) elektroda terhadap benda kerja dengan menggerakkan kereta ke bawah (memutar penggerak kereta) sampai jarum jam ukur begerak (menandakan elektroda telah sedikit bersentuhan sedikit dengan benda kerja). Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 17

19 Apabila kereta sudah tidak dapat digerakkan lagi atur jarak elektroda dengan benda kerja (gap) dengan memutar switch elektroda sampai lampu indikator menyala. Atur kedalaman potong dengan menggunakan mikrometer (atur skala pada mikrometer sesuai kedalaman pemotongan, pada praktikum ini diinginkan sebesar 2 mm). Hidupkan knop elektroda + dan knop ON untuk memulai proses EDM die-sinking. Modul PM2-03: Proses Non Konvensional I 18