Studi eksperimental menunjukkan bahwa laju pelepasan material dan kecepatan proses pemesinan elektrokimia meningkat seiring kenaikan konsentrasi larutan elektrolit. Konsentrasi larutan berpengaruh terhadap tingkat korosi hingga unsur logam dapat terlepas dengan mudah. Hasil percobaan menunjukkan bahwa konsentrasi larutan optimal untuk memaksimalkan laju pelepasan material dan meminimalkan overcut serta tapering adalah 0,3 M

1. Muhammad Rizky 165214043
Erwin Wibowo 165214026
Nobertus Pangge Satrya 165214008
Freddy Saputra 165214034
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH KONSENTRASI
LARUTAN TERHADAP LAJU PELEPASAN MATERIAL
PADA PROSES ELECTROCHEMICAL MACHINING
Fakultas Sains Teknologi
Teknik Mesin

2. PENDAHULUAN
Proses pemesinan adalah suatu proses
yang digunakan untuk mengubah bentuk
produk dari logam dengan cara
memotong. Proses permesinan terbagi atas
dua macam yaitu proses permesinan
konvensional dan non konvensional. Salah
satu dari permesinan non konvensional
yang digunakan adalah electrochemical
machining. Proses pengerjaan material
benda kerja pada proses ECM sampai
menjadi bentuk yang diinginkan adalah
dengan cara pelarutan anodis dari material
benda kerja dengan memanfaatkan suatu
reaksi kimia dan pelepasan muatan listrik
antara pahat (elektroda) dan benda kerja
yang mempunyai sifat konduktor listrik
melalui sebuah sumber arus searah (DC)
didalam suatu cairan elektrolit.
Gambar mesin electrochemical
Video 1

4. DASAR TEORI
1. Prinsip kerja ECM
Electrochemical Machining (ECM) adalah salah satu proses pemesinan non konvensional,
yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Faraday. Proses permesinan terjadi akibat adanya
reaksi oksidasi dan reduksi pada saat elektrolisis. Pada ECM reaksi reduksi dan oksidasi
ditunjukkan dengan adanya pengerosian (lepasnya elektron) benda kerja dan penambahan
massa (penempelan elektron/geram) pada pahat. Untuk proses ECM penempelan electron
dicegah dengan memberikan flusing (elektrolit disemprotkan) pada area kerja. Sehingga
elektron/ geram yang lepas dari benda kerja tidak sempat menempel pada pahat.
2. Elemen dari proses Electrochemical machining
a.) Pahat (katode)
b.) Benda kerja (anode)
c.) Sumber arus DC
d.) Elektrolit
Elektrolit yang digunakan pada proses ECM mempunyai banyak fungsi, antara lain: Sebagai
pelengkap rangkaian listrik antara benda kerja dan pahat, Menyebabkan reaksi permesinan yang
diinginkan dapat terjadi, Menjaga temperatur akibat panas yang dihasilkan oleh reaksi kimia yang
terjadi, Menjaga agar reaksi yang terjadi hanya pada area pemesinan.
Video 2

6. 3. Electrolisis pada ECM
REACTION AT ANODE: REACTION AT CATHOD:
Fe ↔ Fe
2+
+ 2e Na
+
+ e
-
↔ Na
Fe
2+
+ 2Cl ↔ FeCl2 Na + H2O ↔ Na (OH) + H
+
Fe
2+
+ 2OH ↔ Fe (OH)2 2H
+
+ 2e
-
↔ H2↑
FeCl2 + 2 OH ↔ Fe(OH)2 + 2 Cl
-
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 + 3 NaOH ↔
Fe(OH)3↓+3NaCl
Hasil dari reaksi elektro kimia adalah ion besi yang bergabung dengan ion lain untuk
mempercepat ion keluar berupa Fe(OH)3. Besi hidroksida bereaksi lebih lanjut dengan air
dan oksigen membentuk ferrik hidroksid. Ion yang bermuatan negatif adalah (OH)- dan Cl-
menuju ke arah anode sedangkan ion positif H+ dan Na+ menuju ke katode.

7. 4. Konduktivitas Larutan
Konduktivitas adalah ukuran seberapa kuat suatu larutan dapat menghantarkan listrik.
Konduktivitas berperan penting pada prose selectrochemical machining Karena ada
relevansi antara konsentrasi dan konduktivitas suatu larutan, maka untuk menentukan
konsentrasi suatu larutan dapat dilakukan dengan cara mengukur konduktivitas larutan
tersebut.
k = C l/A
dimana;
k = konduktivitas, mho/cm
C = konduktansi, mho
A = Luas elektroda, cm3
l = Jarak antara elektroda, cm
Dari persamaan diatas suatu konduktansi dengan nilai 1 mho dapat dinyatakan sebagai
kemampuan hantar dari zat cair yang berukuran luas penampang 1 cm3 untuk arus 1
Ampere dengan tegangan 1 Volt. Jika arus yang dapat dihantarkan lebih besar lagi, maka
konduktansinya lebih besar pula. Jika pada suatu resistor dialirkan arus yang besar maka
tahanan atau resistansinya akan mengecil. Hal ini berarti bahwa konduktivitas adalah
kebalikan dari resistansi, mho = 1/ohm.

8. METODOLOGI PERCOBAAN
Benda kerja yang digunakan pada pengujian ini adalah SKD 11 yang biasa digunakan
untuk pembuatan punch, dies, cutting tool, dan proses lainnya yang membutuhkan sifat
tahan aus yang tinggi dengan panjang 100 mm, lebar 36,80 mm dan tebal 4,2 mm. Material
pahat yang digunakan dalam percobaan ini adalah tembaga ( Cu.) berbentuk silinder
berlubang dengan diameter dalam 9mm dan diameter luar 10mm. Pemilihan tembaga
sebagai material dari pahat karena tembaga mempunyai sifat penghantaran listrik yang baik
dan material tersebut mudah didapatkan.
Parameter Percobaan Data
Konsentrasi Larutan 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4 (M)
Tegangan 24 V
Arus 1 A
Gap 2 mm

9. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
1. Data Hasil Percobaan
Setelah dilakukan percobaan dengan variasi konsentrasi larutan yang berbeda dengan arus
dan tegangan konstan masing 1 A dan 24 V serta gap efektif antara 0,2-2 mm. Setiap titik
pelubangan dilakukan pengambilan data sebanyak 3 kali sehingga dari percobaan dengan
variasi konsentrasi larutan sebanyak 7 tingkatan akan didapat data sebagai berikut :

12. 2. Analisa Grafik
2.1 Analisa Pengaruh Variasi Konsentrasi Terhadap MRR
Dari Gambar 4.1 yaitu grafik hubungan variasi nilai konsentrasi terhadap MRR terlihat
bahwa semakin besar nilai konsentrasi larutan maka laju pelepasan material (MRR) yang
terjadi akan semakin besar. Hal ini mengacu pada reaksi kimia antara NaCl dan H2O. Dimana
dengan semakin pekatnya konsentrasi larutan yang terbentuk dari reaksi antara NaCl dan H2O
maka kadar asam (HCl) yang terbentuk juga akan meningkat. Asam (HCl) sendiri
mempunyai sifat korosif terhadap material yang terbuat dari logam. Semakin tinggi kadar
asam maka sifat korosif yang ditimbulkan juga akan meningkat. Hal inilah yang
mempengaruhi laju pengerjaan material yang terjadi, dimana unsur Fe yang merupakan salah
satu unsur pembentuk material benda kerja yang dalam hal ini terbuat dari baja SKD11 akan
semakin mudah terlepas dari logam induknya karena tingkat intensitas HCl yang semakin
tinggi. Sehingga bila semakin tinggi nilai konsentrasi elektrolit yang digunakan maka Laju
Pelepasan Material (MRR) akan semakin meningkat.
Dari Gambar 4.2 yaitu grafik hubungan variasi konsentrasi larutan terhadap waktu pemesinan
menggambarkan bahwa semakin besar nilai konsentrasi maka waktu pemesinan akan semakin
turun. Hal ini berarti bahwa waktu yang dibutuhkan untuk proses pemesinan akan lebih cepat
untuk nilai konsentrasi yang lebih tinggi.
2.2 Analisa Pengaruh Variasi Konsentrasi Terhadap Waktu Pengerjaan Material

13. Gambar 4.2 Grafik hubungan variasi
konsentrasi terhadap waktu pengerjaan pada
proses ECM
Nilai konsentrasi yang tinggi akan mempengaruhi laju pelepasan material tiap menit (MRR)
dimana semakin tinggi nilai konsentrasi maka MRR yang terjadi juga akan naik (grafik 4.8).
Hal inilah yang mempengaruhi waktu pemesinan yang semakin cepat seiring bertambahnya
nilai konsentrasi larutan karena material yang dilepaskan dari logam induk semakin banyak
dan cepat.
Gambar 4.1 Grafik hubungan variasi
konsentrasi terhadap MRR pada proses
ECM

14. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN ECM
 Adapun kelebihan dari penggunaan mesin ECM (electrochemical machining) yaitu:
1. Tidak ada alat yang dipakai selama pemesinan elektrokimia.
2. tidak ada kontak antara alat dan benda kerja.
3. Bentuk geometris yang kompleks dan akurat
4. Pemesinan elektrokimia adalah proses hemat waktu bila dibandingkan dengan mesin
konvensional
5. Selama pengeboran, dapat dibuat beberapa lubang sekaligus.
 Adapun kekurangan dari penggunaan mesin ECM (electrochemical machining) yaitu:
1. Alat yang lebih sulit untuk merancang
2. Perlengkapan khusus diperlukan untuk menahan aliran elektrolit yang tinggi.

15. KESIMPULAN
Dari hasil analisa data percobaan pada proses ECM dengan variasi konsentrasi
larutan terhadap Laju Pelepasan Material (MRR), Overcut, dan Tapering dengan
benda kerja SKD11, arus dan tegangan konstan 1 Ampere dan 24 Volt . Dapat
ditarik kesimpulan :
1. Semakin besar nilai konsentrasi larutan pada proses electrochemical machining
(ECM), maka laju pelepasan material (MRR) yang terjadi juga akan semakin
meningkat.
2. Semakin besar nilai konsentrasi larutan pada proses electrochemical machining
(ECM), maka overcut yang terjadi semakin naik.
3. Semakin besar nilai konsentrasi larutan pada proses electrochemical machining
(ECM), maka tapering yang terjadi akan semakin menurun.
4. Semakin besar nilai konsentrasi larutan pada proses electrochemical machining,
maka waktu pengerjaan akan semakin cepat.

16. SEKIAN
TERIMAKASIH