Ch26-NontraditionalMachining-Wiley.en.id.pdf

MESIN NONTRADISIONAL DAN
PROSES PEMOTONGAN TERMAL
• Proses Energi Mekanik
• Proses Pemesinan Elektrokimia
• Proses Energi Panas
• Mesin Kimia
• Pertimbangan Aplikasi
© 2002 John Wiley & Sons, Inc. MP Groover, “ Dasar-dasar Manufaktur Modern 2/e”
Diterjemahkan dari bahasa Inggris ke bahasa Indonesia - www.onlinedoctranslator.com

Proses Nontradisional Didefinisikan
Sekelompok proses yang menghilangkan kelebihan material dengan
berbagai teknik yang melibatkan energi mekanik, termal,
listrik, atau kimia (atau kombinasi dari energi ini) tetapi
tidak menggunakan alat pemotong tajam dalam pengertian
konvensional
• Dikembangkan sejak Perang Dunia II sebagai tanggapan terhadap
persyaratan pemesinan baru dan tidak biasa yang tidak dapat
dipenuhi oleh metode konvensional

Mengapa Proses Nontradisional adalah
Penting
• Perlu mesin logam dan non-logam yang baru
dikembangkan dengan sifat khusus yang membuatnya
sulit atau tidak mungkin dikerjakan dengan metode
konvensional
• Kebutuhan geometri bagian yang tidak biasa dan/atau kompleks yang
tidak dapat dengan mudah diselesaikan dengan pemesinan
konvensional
• Perlu menghindari kerusakan permukaan yang
sering menyertai pemesinan konvensional

Klasifikasi Proses Nontradisional
berdasarkan Jenis Energi yang Digunakan
• Mekanis-erosi material kerja oleh aliran abrasif atau
cairan berkecepatan tinggi (atau keduanya) adalah
bentuk khas dari aksi mekanis
• Listrik-energi elektrokimia untuk menghilangkan
material (kebalikan dari elektroplating)
• Panas-energi panas biasanya diterapkan pada sebagian
kecil permukaan kerja, menyebabkan bagian itu
dihilangkan dengan fusi dan/atau penguapan
• Bahan kimia-etsa kimia secara selektif menghilangkan
bahan dari bagian-bagian benda kerja, sementara
bagian lain dilindungi oleh topeng

Proses Energi Mekanik
• Mesin ultrasonik
• Pemotongan jet air
• Pemotongan jet air abrasif
• Mesin jet abrasif

Pemesinan Ultrasonik (USM)
Abrasive yang terkandung dalam slurry digerakkan dengan kecepatan tinggi
kecepatan terhadap kerja oleh alat yang bergetar pada
amplitudo rendah dan frekuensi tinggi
• Getaran pahat tegak lurus terhadap permukaan kerja
• Alat dimasukkan perlahan ke dalam pekerjaan
• Bentuk alat terbentuk sebagian

Gambar 26.1 - Pemesinan ultrasonik

Aplikasi USM
• Bahan kerja yang keras dan rapuh seperti keramik, kaca,
dan karbida
• Juga berhasil pada logam tertentu, seperti baja tahan
karat dan titanium
• Bentuk termasuk lubang non-bulat, lubang sepanjang sumbu
melengkung
• “ Operasi koin”- pola pada alat diberikan ke permukaan
kerja yang datar

Pemotongan Jet Air (WJC)
Menggunakan aliran air yang halus, bertekanan tinggi, dan berkecepatan tinggi
diarahkan pada permukaan kerja untuk memotong
Gambar 26.3 - Pemotongan jet air

Aplikasi WJC
• Biasanya otomatis oleh CNC atau robot industri untuk
memanipulasi nosel di sepanjang lintasan yang diinginkan
• Digunakan untuk memotong celah sempit pada stok datar
seperti plastik, tekstil, komposit, ubin lantai, karpet, kulit, dan
karton
• Tidak cocok untuk bahan rapuh (misalnya, kaca)
• Keuntungan WJC: tidak ada penghancuran atau pembakaran
permukaan kerja, kerugian material minimum, tidak ada
pencemaran lingkungan, dan kemudahan otomatisasi

Pemotongan Jet Air Abrasive (AWJC)
• Ketika WJC digunakan pada logam, partikel abrasif harus
ditambahkan ke aliran jet biasanya
• Parameter proses tambahan: jenis abrasif, ukuran grit,
dan laju aliran
-Abrasives: aluminium oksida, silikon dioksida, dan
garnet (mineral silikat)
-Ukuran grit berkisar antara 60 dan 120
-Bubur jagung ditambahkan ke aliran air sekitar 0,25 kg/mnt (0,5
lb/mnt) setelah keluar dari nosel

Mesin Jet Abrasive (AJM)
• Aliran gas berkecepatan tinggi yang mengandung partikel
abrasif kecil
Gambar 26.4 - Pemesinan jet abrasif (AJM)

Catatan Aplikasi AJM
• Biasanya dilakukan secara manual oleh operator yang mengarahkan
nozzle
• Biasanya digunakan sebagai proses finishing daripada proses
pemotongan
• Aplikasi: deburring, trimming dan deflashing,
pembersihan, dan pemolesan
• Bahan kerja: stok datar tipis dari bahan keras dan
rapuh (misalnya, kaca, silikon, mika, keramik)

Proses Pemesinan Elektrokimia
• Energi listrik yang digunakan dalam kombinasi dengan reaksi
kimia untuk menghilangkan material
• Kebalikan dari elektroplating
• Bahan kerja harus konduktor
• Proses:
-Pemesinan elektrokimia (ECM)
-Elektrokimia deburring (ECD)
-Penggilingan elektrokimia (EKG)

Pemesinan Elektrokimia (ECM)
Penghapusan material dengan pelarutan anodik, menggunakan elektroda
(alat) di dekat pekerjaan tetapi dipisahkan oleh
elektrolit yang mengalir cepat
Gambar 26.5 -
Elektrokimia
permesinan (ECM)

Operasi ECM
Bahan dihilangkan daribenda kerja anoda(positif
tiang) dan diangkut ke aalat katoda(kutub negatif)
dalam bak elektrolit
• Elektrolit mengalir dengan cepat di antara kedua kutub untuk
membawa material yang terkelupas, sehingga tidak menempel pada
alat
• Bahan elektroda: Cu, kuningan, atau baja tahan karat
• Alat memiliki bentuk bagian yang terbalik
-Ukuran dan bentuk alat harus memungkinkan adanya celah

Proses Fisika di ECM
BerdasarkanHukum Pertama Faraday: jumlah bahan kimia
perubahan (jumlah logam terlarut) sebanding dengan
jumlah listrik yang dilewatkan (arus x waktu)
V=Clt
di manaV=volume logam yang dihilangkan;C =spesifik
tingkat penghapusan yang bahan kerja; aku =saat ini;
dantwaktu

Aplikasi ECM
• Die sinking - bentuk dan kontur tidak beraturan untuk
menempa cetakan, cetakan plastik, dan alat lainnya
• Pengeboran beberapa lubang - banyak lubang dapat dibor
secara bersamaan dengan ECM
• Lubang yang tidak bulat, karena bor berputar tidak
digunakan di ECM
• Deburring

Deburring Elektrokimia (ECD)
Adaptasi ECM untuk menghilangkan gerinda atau putaran tajam
sudut pada lubang di bagian logam yang dihasilkan
oleh pengeboran lubang konvensional
Gambar 26.6 - Deburring elektrokimia (ECD)

Penggilingan Elektrokimia (EKG)
Bentuk khusus ECM di mana roda gerinda dengan
bahan ikatan konduktif digunakan untuk menambah pembubaran
anodik dari permukaan bagian logam
Gambar 26.7 -
Elektrokimia
penggilingan (EKG)

Aplikasi dan Keuntungan EKG
• Aplikasi:
-Mengasah alat karbida semen
-Penggilingan jarum bedah, tabung dinding tipis lainnya,
dan bagian rapuh
• Keuntungan:
-Deplating bertanggung jawab atas 95% penghilangan
logam, dan tindakan abrasif menghilangkan sisa 5%
-Karena pemesinan sebagian besar dilakukan dengan aksi
elektrokimia, roda gerinda bertahan lebih lama
- Hasil: rasio penggilingan yang jauh lebih tinggi,
pembalut yang lebih jarang

Proses Energi Panas - Tinjauan
• Suhu lokal yang sangat tinggi
-Bahan dihilangkan dengan fusi atau penguapan
• Kerusakan fisik dan metalurgi pada permukaan kerja
baru
• Dalam beberapa kasus, hasil akhir yang dihasilkan sangat buruk
sehingga diperlukan pemrosesan selanjutnya

Proses Energi Panas
• Mesin pelepasan listrik
• Pemotongan kabel pelepasan listrik
• Pemesinan berkas elektron
• Mesin sinar laser
• Mesin busur plasma
• Proses pemotongan termal konvensional

Proses Pelepasan Listrik
Penghapusan logam oleh serangkaian listrik diskrit
pelepasan (percikan) yang menyebabkan suhu lokal yang cukup
tinggi untuk melelehkan atau menguapkan logam
• Hanya dapat digunakan pada material kerja yang
menghantarkan listrik
• Dua proses utama:
1. Mesin pelepasan listrik
2. Mesin pelepasan listrik kawat

Pemesinan Pelepasan Listrik (EDM)
Gambar 26.8 - Pemesinan pelepasan listrik (EDM): (a) secara keseluruhan
pengaturan, dan (b) tampilan jarak dekat dari celah, menunjukkan debit dan
penghapusan logam

Operasi EDM
• Salah satu proses nontradisional yang paling banyak digunakan
• Bentuk permukaan kerja jadi yang dihasilkan oleh alat elektroda
yang dibentuk
• Percikan terjadi di celah kecil antara alat dan
pekerjaan
• Membutuhkan cairan dielektrik, yang menciptakan jalur untuk
setiap pelepasan saat cairan menjadi terionisasi di celah

Bahan Kerja di EDM
• Hanya bahan kerja yang menghantarkan listrik
• Kekerasan dan kekuatan material kerja bukan merupakan
faktor dalam EDM
• Tingkat pemindahan material terkait dengan titik leleh
material kerja

Aplikasi EDM
• Perkakas untuk banyak proses mekanis: cetakan untuk cetakan
injeksi plastik, cetakan ekstrusi, cetakan gambar kawat, cetakan
tempa dan heading, dan cetakan stamping lembaran logam
• Suku cadang produksi: suku cadang halus yang tidak cukup kaku
untuk menahan gaya potong konvensional, pengeboran lubang di
mana sumbu lubang berada pada sudut lancip ke permukaan, dan
pemesinan logam keras dan eksotis

Kawat EDM
Bentuk khusus EDM yang menggunakan kawat berdiameter kecil sebagai
elektroda untuk memotong garitan sempit dalam pekerjaan
Gambar 26.10 - Pemotongan kabel pelepasan listrik (EDWC), juga
disebut kawat EDM

Pengoperasian Kawat EDM
• Pekerjaan diumpankan perlahan melewati kawat di sepanjang jalur pemotongan
yang diinginkan, seperti operasi bandsaw
• CNC digunakan untuk kontrol gerak
• Saat memotong, kawat dimajukan terus menerus antara spool suplai
dan spool pengambil untuk mempertahankan a
diameter konstan
• Diperlukan dielektrik, menggunakan nozel yang diarahkan ke
antarmuka kerja alat atau merendam benda kerja

Gambar 26.11 - Definisi kerf dan overcut in
pemotongan kawat pelepasan listrik

Aplikasi Kawat EDM
• Ideal untuk komponen stamping die
-Karena garitan sangat sempit, seringkali memungkinkan untuk
membuat pukulan dan mati dalam satu potongan
• Alat dan bagian lain dengan bentuk garis yang rumit,
seperti alat bentuk bubut, cetakan ekstrusi, dan templat
datar

Pemesinan Berkas Elektron (EBM)
Menggunakan aliran elektron berkecepatan tinggi yang difokuskan pada
permukaan benda kerja untuk menghilangkan material dengan peleburan dan
penguapan
Gambar 26.13 -
Sinar elektron
permesinan (EBM)

Operasi EBM
• Pistol EB mempercepat aliran elektron terus menerus hingga
sekitar 75% kecepatan cahaya
• Sinar difokuskan melalui lensa elektromagnetik,
mengurangi diameter hingga sekecil 0,025 mm (0,001 in)
• Pada permukaan kerja yang menumbuk, energi kinetik elektron
diubah menjadi energi panas dengan kerapatan sangat tinggi
yang melelehkan atau menguapkan material di area yang sangat
terlokalisasi

Aplikasi EBM
• Bekerja pada materi yang diketahui
• Ideal untuk permesinan mikro
-Mengebor lubang berdiameter kecil - hingga 0,05 mm
(0,002 in)
-Slot pemotongan hanya sekitar 0,025 mm (0,001 inci) lebar
• Lubang pengeboran dengan rasio kedalaman terhadap diameter yang sangat tinggi
-Rasio lebih besar dari 100: 1

Pemesinan Sinar Laser (LBM)
Menggunakan energi cahaya dari laser untuk menghilangkan material dengan
penguapan dan ablasi
Gambar 26.14 - Pemesinan
sinar laser (LBM)

Laser
Lightsebuahpenggandaan olehsterstimulasiemisi dariradiasi"
• Laser mengubah energi listrik menjadi berkas cahaya
yang sangat koheren dengan sifat-sifat berikut:
-Monochromatic (secara teoritis, panjang gelombang tunggal)
- Sangat terkolimasi (sinar cahaya hampir sejajar
sempurna)
• Properti ini memungkinkan sinar laser untuk difokuskan,
menggunakan lensa optik, ke tempat yang sangat kecil dengan
kepadatan daya tinggi yang dihasilkan

Aplikasi LBM
• Operasi pengeboran, slitting, slotting, scribing, dan
marking
• Mengebor lubang berdiameter kecil - hingga 0,025 mm
(0,001 in)
• Umumnya digunakan pada stok tipis
• Bahan kerja: logam dengan kekerasan dan
kekuatan tinggi, logam lunak, keramik, epoksi
kaca dan kaca, plastik, karet, kain, dan kayu

Pemotongan Busur Plasma (PAC)
Menggunakan aliran plasma yang beroperasi pada suhu yang sangat tinggi
untuk memotong logam dengan melelehkan
Gambar 26.15 - Pemotongan
busur plasma (PAC)

Pengoperasian PAC
• Plasma=gas yang sangat panas dan terionisasi secara elektrik
• Suhu PAC: 10.000- C sampai 14.000-
C (18.000- F
menjadi 25.000-
F)
• Busur plasma dihasilkan antara elektroda dalam obor dan
benda kerja anoda
• Plasma mengalir melalui nozzle berpendingin air yang menyempitkan
dan mengarahkan aliran ke lokasi yang diinginkan

Aplikasi PAC
• Sebagian besar aplikasi PAC melibatkan pemotongan lembaran dan
pelat logam datar
• Menusuk dan memotong lubang di sepanjang jalur yang ditentukan
• Dapat dioperasikan dengan obor genggam atau otomatis oleh
CNC
• Dapat memotong logam konduktif listrik apa pun
• Logam yang paling sering dipotong: baja karbon, baja tahan
karat, aluminium

Pemotongan Busur Karbon Udara
Busur dihasilkan antara elektroda karbon dan
pekerjaan logam, dan jet udara berkecepatan tinggi meniup
bagian logam yang meleleh
• Dapat digunakan untuk membentuk garitan untuk memotong bagian, atau untuk
mencungkil rongga untuk menyiapkan tepi pelat untuk pengelasan
• Bahan kerja: besi tuang, baja karbon, baja paduan, dan
berbagai paduan nonferrous
• Percikan logam cair adalah bahaya dan
kerugian

Proses Pemotongan Busur Lainnya
• Tidak banyak digunakan seperti pemotongan busur plasma dan
pemotongan busur karbon udara:
-Pemotongan busur logam gas
-Pemotongan busur logam terlindung
-Pemotongan busur tungsten gas
-Pemotongan busur karbon

Proses Pemotongan Oxyfuel (OFC)
Gunakan panas pembakaran gas bahan bakar yang dikombinasikan dengan
reaksi eksotermik logam dengan oksigen
• Dikenal sebagaipemotongan api
• Obor pemotong mengirimkan campuran bahan bakar gas dan
oksigen dan mengarahkan aliran oksigen ke daerah
pemotongan

Pengoperasian Proses OFC
• Mekanisme utama penghilangan material adalah reaksi
kimia oksigen dengan logam dasar
-Terutama dalam memotong logam besi
• Tujuan pembakaran oxyfuel adalah untuk
menaikkan suhu untuk mendukung reaksi
• Biasa digunakan untuk memotong pelat logam besi

Bahan Bakar OFC
• Asetilen (C2H2)
-Suhu api tertinggi
-Paling banyak digunakan tetapi berbahaya
• MAPP (methylacetylene-propadiene - C3H4) -
• Propilen (C3H6)
• Propana (C3H8)

Aplikasi OFC
• Dilakukan secara manual atau dengan mesin
• Pengoperasian manual, contoh aplikasi:
-Pekerjaan perbaikan
-Memotong besi tua
-Memotong anak tangga dari coran pasir
• Pemotongan nyala mesin memungkinkan kecepatan yang lebih cepat dan
akurasi yang lebih besar
-Pengoperasian mesin sering dikontrol CNC untuk memotong
bentuk yang diprofilkan

Pemesinan Kimia (CHM)
Penghapusan material melalui kontak dengan bahan kimia yang kuat
etsa
• Proses meliputi:
-Penggilingan kimia
-Pengosongan kimia
-ukiran kimia
-Pemesinan fotokimia
• Semua menggunakan mekanisme pemindahan material yang sama

Langkah-langkah dalam Pemesinan Kimia
1. Pembersihan - untuk memastikan etsa seragam
2. Masking - topeng (melawan, tahan bahan kimia terhadap etsa)
diterapkan pada bagian permukaan kerja yang tidak akan
diukir
3. Etsa - bagian direndam dalam etsa yang secara
kimia menyerang bagian permukaan kerja yang
tidak tertutupi
4. Demasking - maskant dihilangkan

Maskant dalam Permesinan Kimia
• Bahan: neoprene, polivinilklorida, polietilen, dan
polimer lainnya
• Penyembunyian dilakukan dengan salah satu dari tiga metode:
-potong dan kupas
-Perlawanan fotografi
-Tahan layar

Metode Potong dan Kupas Maskant
• Maskant diterapkan di seluruh bagian dengan mencelupkan,
mengecat, atau menyemprot
• Setelah maskant mengeras, maskant dipotong dengan tangan
menggunakan pisau scribing dan dikupas di area permukaan
kerja yang akan digores
• Digunakan untuk bagian kerja yang besar, jumlah produksi yang rendah,
dan di mana akurasi bukan merupakan faktor penting

Metode Tahan Fotografi
• Bahan penutup mengandung bahan kimia fotosensitif
• Maskant diterapkan pada permukaan kerja dan terkena
cahaya melalui citra negatif dari area yang akan digores
• Area ini kemudian dihilangkan menggunakan teknik
pengembangan fotografi
-Area yang tersisa rentan terhadap etsa
• Aplikasi:
-Bagian kecil diproduksi dalam jumlah tinggi
-Fabrikasi sirkuit terpadu dan kartu sirkuit tercetak

Metode Tahan Layar
• Maskant diterapkan oleh “metode sablon sutra
• Maskant dicat melalui jaring sutra atau baja tahan
karat yang berisi stensil ke area permukaan yang
tidak akan diukir
• Aplikasi:
-Antara dua metode penyamaran lainnya
-Fabrikasi papan sirkuit tercetak

etsa
• Faktor dalam pemilihan etsa:
-bahan kerja
-Kedalaman dan kecepatan pemindahan material
-Persyaratan permukaan akhir
• Etchant juga harus dicocokkan dengan jenis maskant
untuk memastikan bahan maskant tidak diserang
secara kimiawi

Tingkat Penghapusan Material di CHM
• Umumnya ditunjukkan sebagai tingkat penetrasi, mm/mnt
(dalam/mnt), karena laju serangan kimia diarahkan ke
permukaan
• Laju penetrasi tidak terpengaruh oleh luas permukaan
• Penetrasi tipikal antara 0,020 dan 0,050 mm/
mnt (0,0008 dan 0,002 in./mnt)

Melemah di CHM
Penggoresan terjadi ke bawah dan ke samping di bawah
topeng
Gambar 26.16 - Undercut dalam pemesinan kimia

Gambar 26.17 - Urutan langkah-langkah pemrosesan dalam penggilingan kimia: (1)
bersihkan bagian mentah, (2) aplikasikan maskant, (3) coret, potong, dan kupas
maskant dari area yang akan digores, (4) etsa, dan (5) lepaskan maskant dan bersihkan
untuk menghasilkan bagian yang sudah jadi.

Aplikasi Penggilingan Kimia
• Lepaskan material dari sayap pesawat dan panel badan
pesawat untuk mengurangi bobot
• Berlaku untuk bagian besar di mana sejumlah besar
logam dihilangkan
• Metode cut and peel maskant digunakan

Pengosongan Kimia
Menggunakan erosi kimia untuk memotong lembaran logam yang sangat tipis
bagian - hingga 0,025 mm (0,001 in) tebal dan/atau untuk
pola pemotongan yang rumit
• Punch and die konvensional tidak berfungsi karena gaya
injakan merusak lembaran logam tipis, atau biaya
perkakas mahal, atau keduanya
• Metode Maskant adalah photoresist atau screen
resist

Gambar 26.19 - Bagian yang dibuat dengan pengosongan kimia
(milik Buckbee- Mears St. Paul)

Pemesinan Fotokimia (PCM)
• Menggunakan metode masking photoresist
• Berlaku untuk pengosongan bahan kimia dan pengukiran bahan
kimia saat metode penolakan fotografis digunakan
• Digunakan secara luas dalam industri elektronik untuk
menghasilkan desain sirkuit yang rumit pada wafer
semikonduktor
• Juga digunakan dalam fabrikasi papan sirkuit cetak

Fitur Geometri Workpart Mungkin
dengan Proses Nontradisional
• Lubang yang sangat kecil
• Lubang dengan rasio kedalaman terhadap diameter yang besar
• Lubang yang tidak bulat
• Slot sempit pada pelat dan pelat
• Mesin mikro
• Kantong dangkal dan detail permukaan di bagian datar
• Bentuk berkontur khusus untuk aplikasi cetakan
dan cetakan

Bahan Kerja
• Sebagai sebuah kelompok, proses nontradisional dapat
diterapkan pada logam dan non-logam
-Namun, proses tertentu tidak cocok untuk
bahan kerja tertentu
• Beberapa proses dapat digunakan pada logam tetapi tidak pada
nonlogam:
-ECM
-EDM dan kabel EDM
-PAM

Ch26-NontraditionalMachining-Wiley.en.id.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Ch26-NontraditionalMachining-Wiley.en.id.pdf

Similar to Ch26-NontraditionalMachining-Wiley.en.id.pdf (11)

Ch26-NontraditionalMachining-Wiley.en.id.pdf