TUGAS AKHIR TEKNIK MANUFAKTUR STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN TERHADAP LAJU PELEPASAN MATERIAL, OVERCUT, DAN TAPERING PADA PROSES ELECTROCHEMICAL MACHINING Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ing. SUHARDJONO, MsC. Oleh : ARIEF BUDIMAN 2103 109 018
LATAR BELAKANG Pada proses electrochemical machining peran dari elektrolit sangatlah penting. Tanpa adanya elektrolit proses machining tidak akan terjadi. Untuk itu perlu adanya pemilihan nilai konsentrasi elektrolit yang sesuai sehingga proses machining pada electrochemical machining dapat berjalan dengan baik.
PERUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi larutan terhadap besarnya overcut, efek ketirusan, dan MRR yang dihasilkan dalam pembuatan lubang pada proses ECM
TUJUAN PENELITIAN Tujuan utama dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi konsentrasi larutan terhadap MRR (material removal rate), Overcut, dan Tapering (efek ketirusan) pada proses electrochemical machining menggunakan injection flushing.
BATASAN MASALAH Percobaan dilakukan pada sebuah pemodelan ECM dan percobaan dilakukan berdasarkan batas kemampuan dari pemodelan yang digunakan. Alat-alat pengujian dan pengukuran dalam kondisi yang cukup baik dan benar, serta proses pemesinan berjalan dengan baik. Material benda kerja yang digunakan adalah baja SKD 11 dengan panjang 100 mm, lebar 36,80 mm dan tebal 4,2 mm. Elektroda yang digunakan adalah tembaga (Cu) berbentuk silinder berlubang dengan diameter luar 10 mm dan diameter dalam 9 mm.
Cairan elektrolit yang digunakan adalah larutan Sodium Chloride (NaCl), dengan kelarutan NaCl dalam aquades bervariasi mulai dari 0,1 kg/lt ; 0.15 kg/lt ; 0,2 kg/lt ; 0,25 kg/lt ;0,3 kg/lt ; 0,35 kg/lt ;0,4 kg/lt. Larutan NaCl yang digunakan pada setiap percobaan adalah sebesar 5 liter. Tegangan listrik DC dari power supply yang digunakan untuk semua percobaan adalah 24 V serta arus konstan 1 A. Hasil yang diamati adalah overcut, tapering (efek ketirusan) dan MRR. Tidak membahas rangkaian elektronika pada power supply
TINJAUAN PUSTAKA Percobaan H.Hocheng Y.H Sun, S.C Lin, P.S Kao Parameter Percobaan. Machining time (s) 60, 120, 240 NaNO3 electrolyte (M) 2.5 ; 5 Voltage (V) 4.5 ; 5.5 Initial gap (mm) 0.1 ; 0.2
Hasil Percobaan H.Hocheng Y.H Sun, S.C Lin, P.S Kao
DASAR TEORI Prinsip ECM (Electrochemical Machining) yaitu proses pengerjaan material dengan cara pelarutan anodis (anodic dissolution) dari benda kerja yang bermuatan positif oleh lapisan cairan elektrolit yang mengalir melalui celah (gap) antara benda kerja dan pahat yang bermuatan negatif (katoda). Benda kerja yang bertindak sebagai anoda dihubungkan dengan sumber arus searah yang bermuatan positif (DC +) sedangkan pahat sebagai katoda dihubungkan dengan sumber arus searah yang bermuatan negatif (DC -) dan cairan elektrolit dialirkan diantara pahat dan benda kerja.
Skema Peralatan
Reaksi Kimia Reaksi Pada Anoda: Reaksi Pada Katoda: (benda kerja) (elektroda) Fe Fe2+ + 2e Na+ + e- Na Fe2+ + 2Cl FeCl2 Na + H2O Na(OH) + H+ Fe2+ + 2OH Fe(OH)2 2H+ + 2e- H2 FeCl2 + 2OH Fe(OH)2 + 2Cl- 2Cl- Cl2 (g) + 2e 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 H+ + Cl- HCl 2Fe (OH)2 + H2O + O2 2Fe(OH)3 Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl
METODOLOGI PERCOBAAN
BAHAN DAN PERALATAN PERCOBAAN Bahan Percobaan 1. Benda kerja sebagai anoda (+) terbuat dari baja SKD11. 2. Pahat/elektroda sebagai katoda (-). Terbuat dari tembaga berbentuk silinder berlubang. 3. Elektrolit. Campuran antara NaCl dan H2O (aquades) dan dibagi menjadi 7 tingkatan konsentrasi yang berbeda.
Peralatan 1. Power Supply 2. Bak Penampung 3. Dial Indicator 4. Amperemeter 5. Stopwatch 6. Mistar Ingsut 7. Pompa Air 8. Timbangan
PELAKSANAAN PERCOBAAN 1. Mempersiapkan benda kerja dan pahat (elektroda). 2. Pemasangan benda kerja pada pencekam. 3. Pemasangan pahat (elektroda). 4. Pengisian cairan elektrolit kedalam bak penampung. 5. Menghubungkan terminal pada power supply, kutub(+) ke benda kerja, kutub(-) ke pahat(elektroda).
6. Flushing. Menghubungkan pahat (elektroda) dengan pompa bertekanan. 7. Mempersiapkan parameter percobaan seperti gap, arus, dan voltage. 8. Menjalankan proses percobaan. 9. Mencatat data-data yang dibutuhkan.
HASIL PERCOBAAN 1. Konsentrasi 0,1 kg/l 2. Konsentrasi 0.15 kg/l
3. Konsentrasi 0,2 kg/l 4. Konsentrasi 0,25 kg/l
5. Konsentrasi 0,3 kg/l 6. Konsentrasi 0,35 kg/l
7. Konsentrasi 0,4 kg/l
DATA HASIL PERCOBAAN
ANALISA DATA PERCOBAAN Grafik Percobaan 1. Konsentrasi vs MRR MRR (mm3/menit) 30 25 20 15 10 y = 35.46x + 9.039 R² = 0.988 Perc 1 perc 2 perc 3 Linear (MRR rata2) 5 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Konsentrasi (kg/l)
2. Konsentrasi vs Overcut 3.2 perc 1 3 y = 1.378x + 2.372 R² = 0.937 perc 2 Over rcut (mm) 2.8 2.6 2.4 2.2 perc 3 Linear (overcut rata2) 2 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Konsentrasi (kg/l)
3. Konsentrasi vs Tapering 60 perc 1 Ta apering (o) 55 50 y = -25.93x + 56.25 R² = 0.781 perc 2 perc 3 Linear (tapering rata2) 45 40 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Konsentrasi (kg/l)
4. Konsentrasi vs Waktu 60 55 50 y = -68.57x + 61.85 R² = 0.964 perc 1 perc 2 Wakt tu (menit) 45 40 35 30 25 perc 3 Linear (waktu rata2) 20 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Konsentrasi (kg/l)
KESIMPULAN 1. Semakin besar nilai konsentrasi larutan pada proses electrochemical machining (ECM), maka laju pelepasan material (MRR) yang terjadi juga akan semakin meningkat. Hal ini berpengaruh pada waktu pemesinan yang semakin cepat. 2. Semakin besar nilai konsentrasi larutan pada proses electrochemical machining (ECM), overcut yang terjadi cenderung konstan. 3. Semakin besar nilai konsentrasi larutan pada proses electrochemical machining (ECM), tapering yang terjadi akan semakin menurun.
SARAN 1. Diperlukan suatu power supply yang dapat menghasilkan arus listrik yang besar untuk menghasilkan waktu tempuh proses pemesinan yang lebih cepat. 2. Diperlukan kontrol temperatur pada cairan elektrolit agar proses elektrolisis dapat dikendalikan dengan baik. 3. Diperlukan suatu sistem filterisasi dari cairan elektrolit yang baik untuk menghasilkan kondisi elektrolit agar tetap jernih selama proses pemesinan berlangsung.
3. Diperlukan suatu sistem mekanisme pengaturan gap secara otomatis untuk menjaga konstan gap selama proses permesinan berlangsung. 4. Diperlukan desain alat khususnya bak cairan yang lebih tertutup untuk menghindari kebocoran cairan. 5. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui variasi tekanan pompa pada percobaan.
TERIMA KASIH