BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan teknologi permesinan saat ini telah berkembang sangat pesat, bermula pada tahun 1940-an dimana pembuatan produk benda masih menggunakan mesin perkakas konvensional yang sederhana seperti mesin bubut, mesin bor, dan mesin frais (milling). Seiring perkembangan teknologi tersebut, mesin konvensional dinilai sudah tidak efisien dalam proses produksi suatu benda kerja yang disebabkan oleh penemuan material-material baru yang memiliki sifat kekerasan yang lebih tinggi serta pengerjaan benda kerja dengan tingkat kontur yang semakin komplek dan rumit. Maka dari itu perlu adanya usaha-usaha perbaikan sebagai langkah untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas dari mesin tersebut seperti perbaikan suatu mesin perkakas maupun proses pengerjaan yang baru yang sudah tidak efektif jika dikerjakan dengan menggunakan mesin atau proses yang konvensional. Berkaitan dengan hal tersebut, maka mesin konvensional dianggap sudah tidak efektif dalam proses-proses pengerjaan baru dan penjaminan kualitas produk yang diproduksi, dari segi tingkat ketelitian (accuration), ketepatan (precision), kecepatan, fleksibilitas, dan kapasitas produksi. Kemudian lahirlah teknologi baru yaitu mesin non konvensional yang dapat mengatasi permasalahan-permasalahan pada mesin konvensional tersebut. Berbagai bentuk mesin non-konvensional yang telah dikembangkan saat ini adalah Electro Chemical Machine (ECM). Mesin nonkonvensional merupakan proses pengerjaan material dimana tidak ada kontak langsung antara pahat dengan benda kerja. Pada proses pengoperasian ECM ini dikendalikan oleh komputer, dan prinsip kerja dari ECM sendiri, yaitu benda kerja (workpiece, selaku anoda) dihubungkan 1
2 dengan sumber arus searah yang bermuatan positif (DC +) sedangkan pahat (electrode, selaku katoda) dihubungkan dengan sumber arus yang bermuatan negatif (DC -) dan dialiri oleh cairan elektrolit melalui celah (gap) antara benda kerja dan pahat, dimana cairan elektrolit tersebut akan melepas partikel-partikel logam dari benda kerja (anoda). Kemudian partikel-partikel tersebut akan melekat pada katoda, dan jika aliran elektrolit cukup kuat, akan mencegah partikel logam melekat pada katoda. Cairan elektrolit tersebut juga berfungsi sebagai fluida pendingin selama proses permesinan berlangsung. Pada pemilihan elektrolit harus tepat seperti elektrolit harus bersifat konduktor listrik, Sifat korosifitas yang rendah terhadap peralatan, dan juga mempunyai sifat kimia yang stabil, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi elektrokimia yang baik. Besarnya overcut dan material removal rate dipengaruhi oleh beda tegangan antara kedua jenis logam tool elektroda dan workpiece, dimana perbedaan tegangan antara kedua jenis logam tersebut akan menentukan besar-kecilnya arus yang mengalir dalam permesinan. Sehingga penentuan tegangan dan penggunaan isolasi sangat penting dilakukan untuk mendapatkan hasil permesinan yang baik. 1.2. Rumusan Masalah Penentuan penggunaan isolasi dengan variasi tegangan yang berbeda dan metode pergerakan permesinan berpengaruh terhadap baik atau tidaknya suatu produk yang dihasilkan, sehingga sangat penting dilakukan penelitian tentang pengaruh tegangan dan penggunaan isolasi terhadap kualitas produk, dikarenakan tegangan dan penggunaan isolasi merupakan salah satu parameter penting pada proses permesinanan ECM. Perumusan masalah yang diajukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Pengaruh penggunaan isolasi dengan variasi tegangan listrik DC 20 V, 25 V, dan 30 V terhadap material removal rate (MRR) hasil permesinan Micro ECM.
3 2. Pengaruh penggunaan isolasi dengan variasi tegangan listrik DC 20 V, 25 V, dan 30 V terhadap overcut hasil permesinan Micro ECM. 1.3. Batasan Masalah Karena luasnya ruang lingkup permasalahan yang akan dibahas, maka dibuatlah beberapa batasan masalah antara lain sebagai berikut : 1. Percobaan dilakukan pada sebuah mesin Micro ECM dan berdasarkan batas kemampuan dari mesin yang digunakan. 2. Elektroda yang digunakan adalah Brass, diameter 300 µm. 3. Benda kerja yang digunakan adalah Stainless Steel 204, dengan ketebalan 1 mm. 4. Cairan elektrolit yang digunakan adalah Nathrium Chloride (NaCl), dengan kelarutan garam NaCl di dalam 2 liter air aquades adalah sebesar 300 gram. 5. Metode permesinan yang digunakan adalah secara statis dan dinamis. 6. Varisi tegangan listrik DC dari power supply yang digunakan adalah 20 V, 25 V, dan 30 V. 7. Arus listrik DC yang digunakan untuk semua percobaan adalah maksimal 10 A. 8. Metode pergerakan permesinan mesin Micro ECM yang digunakan adalah metode retreat arah vertikal (z-aksis). 9. Pembahasan mengenai rangkaian elektronika pada kontrol mekanik Micro ECM dan power supply, berada di luar lingkup penelitian ini. 10. Pembahasan mengenai reaksi kimia pada proses permesinan, berada di luar lingkup penelitian ini. 11. Feed rate yang digunakan adalah laju pemakanan yang aman dimana tidak terjadi hubungan arus pendek (short circuit). 12. Feed rate yang digunakan yaitu 6,25 µm/step. 13. Gap antara tool elektroda dan benda kerja adalah 62,5 µm. 14. Synthetic paint sebagai isolator.
4 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini antara lain adalah : 1. Mengetahui pengaruh penggunaan isolasi pada benda kerja stainless steel 204 dan tool elektroda brass dengan variasi tegangan yang berbeda terhadap material removal rate hasil permesinan Micro ECM. 2. Mengetahui pengaruh penggunaan isolasi pada benda kerja stainless steel 204 dan tool elektroda brass dengan variasi tegangan yang berbeda terhadap overcut hasil permesinan Micro ECM. 1.5. Manfaat Penelitian 1.5.1. Bagi Peneliti Penelitian ini dapat memberikan pengetahuan tentang pengaruh isolasi pada benda kerja Stainless Steel 204 dan tool elektroda Brass dengan variasi tegangan yang berbeda terhadap kualitas produk benda kerja stainless steel pada proses permesinan menggunakan Micro ECM serta dapat membantu penelitianpenelitian yang dilakukan selanjutnya. 1.5.2. Bagi Masyarakat Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi media pembelajaran sebagai alat peraga dalam penelitian dan memberikan pengetahuan akan pandangan serta bahan pertimbangan dalam pengambilan keputusan untuk penentuan tegangan listrik DC dan penggunaan isolasi pada proses permesinan menggunakan ECM, misalnya pada proses manufaktur agar proses permesinan menjadi lebih efisien dan aman dengan kualitas produk yang baik.
5 1.6. Metode Perancangan Pada tugas akhir ini terdapat 2 metode yang digunakan dalam penelitian, yaitu : 1.6.1. Studi Pustaka Studi pustaka yang dilakukan dalam tugas akhir ini bertujuan untuk mendapatkan dasar dan referensi tentang ECM. Studi pustaka tidak hanya didapatkan pada buku tetapi juga melalui jurnal dan website dari internet yang berkaitan dengan ECM. 1.6.2. Observasi dan Pengambilan Data Untuk mendapatkan data yang digunakan dalam penelitian ini maka dilakukan observasi, eksperimen dan pengambilan data yang dilakukan di Center of Micro Machining Technology dan Laboratorium Teknologi Bahan.