Dicky

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

NAMA : Dicky Seprianto, S.T. MATA KULIAH : Teknologi & Proses Manufaktur 1 DOSEN PENGASUH : Dr. Ir. Erzi A. Gani, M.Eng

PROGRAM MAGISTER TEKNIK MESIN UNIVERSITAS PANCASILA 2009

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Proses permesinan konvensional (turning, (turning, boring, milling, drilling ) menggunakan alat potong tajam untuk membuang/mengurangi benda kerja, sedangkan proses permesinan

non-tradisional tradisional

melakukan

proses

pemotongan

material

tanpa

menggunakan pahat, tetapi dilakukan menggunakan energi. Proses ini dikembangkan sejak perang dunia II dikarenakan atas kebutuhan proses permesinan yang tidak dapat dicapai ai dengan menggunakan proses permesinan konvensional. Ada beberapa alasan penggunaan proses permesinan non-tradisional, non tradisional, yaitu yaitu: 1. Untuk memproses benda kerja yang memiliki kekerasan dan kekuatan yang tinggi (>400 HB). Pemotongan material logm dan non logam baru baru (sifat material baru seperti ; kekuatan tinggi, kekrasan tinggi dan keuletan tinggi) 2. Untuk memperoleh bentuk-bentuk bentuk yang kompleks,, yang tidak dapat dikerjakan dengan permesinan konvensional. 3. Untuk memperoleh kehalusan dan toleransi yang lebih baik. baik 4. Untuk menghilangkan tegangan sisa. Kebutuhan tersebut diatas banyak diperlukan dalam industri industr elektronika dan penerbangan, yang pada decade ( PD II) sedang berkembang pesat. Proses non tradisional diklasifikasikan berdasarkan prinsip penggunaan energi untukk membuang material (Proses Proses pemotongan material tanpa menggunakan pahat), tetapi pi dilakukan menggunakan energy. Berdasarkan hal tersebut maka dapat diklasifikasikan menjadi 4 tipe: 1. Mechanical Bentuk energi mekanik yang dipakai pada mesin nonkonvensional berbeda dengan bentuk energi mekanik yang digunakan pada mesin konvensional. Pengikisan benda kerja dilakukan dengan partikel abrasive kecepatan tinggi atau cairan (atau keduanya) dalam proses pemotongan 2. Electrical Nontradisional proses yang menggunakan electrochemical energy untuk membuang material (mekanismenya kebalikan dari electroplating) Created by : dicky’s

2

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

3. Thermal Proses ini menggunakan energy thermal untuk memotong bagian benda. 4. Chemical Sebagian ebagian besar material materi (terutama sekali logam) sangat peka terhadap zat kimia seperti asam dll. Pada pengerjaan dengan mesin mes kimia, bahan-kimia kimia secara selektif menghilangkan material materi dari bagian benda kerja,, sementara bagian yang lain dari permukaan dilindungi dengan cara ditutup (by ( a mask).

Gambar 1 Non-Traditional Traditional Machining & Thermal Cutting Process

Created by : dicky’s

3

February 1, 2009

1.

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

MECHANICHAL ENERGY PROCESS Prinsip kerja alat mempunyai kemiripan dengan mesin konvensional tetapi proses

pengerjaan atau pemotongan benda kerja bersifat pengikisan secara halus/tipis dengan kecepatan ataupun putaran tinggi dengan abrasives atau fluida (zat cair/gas) ataupun kombinasi keduanya. Ada beberapa Mechanical energy process antara lain : Ultrasonic machining Water –Jet Cutting Abrasive Water-jet Cutting dan Abrasive Jet Machining.

ULTRASONIC MACHINING Prinsip kerja Ultrasonic Machining (USM) dengan cara mengalirkan cairan atau air yang dicampur dengan abrasive seperti boron Nitrid, boron carbide, aluminium oksida dengan ukuran yang sesuai kedalam benda kerja sambil menekankan tool dengan amplitudo kecil dan frekwensi tinggi, akibatnya

permukaan akan menjadi

terpotong/terabrasi. Geometris tool dan sifat material dan ukuran gride abrasive merupakan factor utama untuk mendapatkan kualitas benda kerja. Material tools: soft steel, stainless stell, sangat cocok untuk memotong material yang keras dan getas seperti keramik, gelas dan titanium.

Created by : dicky’s

4

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Gambar 3 Skematik Prinsip Kerja Komponen Ultrasonic Machining

WATER-JET CUTTING Prinsip kerja alat ini dengan jalan menyemprotkan air yang bertekanan dan kecepatan tinggi ke permukaan benda kerja. Untuk mendapat kan konsentrasi pengikisan permukaan benda maka digunakan nozzle berdiameter lubang 0,1 s/d 0,4mm. Tekanan air yang digunakan mencapai 400 MPa dan kecepatan supersonic yang mencapai 900 m/det. Jarak ujung nozzle ke permukaan benda kerja akan berpengaruh terhadap kecepatan pengikisan. Jarak ini disebut standoff distane sekitar 3,2 mm. Tipe alat ini beraneka ragam ada yang menggunakan medium air yaitu Water Jet Cutting (WJC) dan Abrasive Waterjet Cutting (AJM) yang menggunakan gas bercampur abrasive bertekanan 0,2 s/d 1,4 MPa dengan kecepatan sekitar 2,5- 5,0 m/det. Gas yang digunakan dapat berupa udara kering, nitrogen, carbon dioksida, helium dan lainnya. AJM ini umumnya digunakan untuk pekerjaan finishing, deburring, trimming, cleaning dan sebagainya. Material yang dapat dipotong adalah polimer. Material yang dipotong keras & getas seperti Gelas, silicon, mica dan keramik.

Created by : dicky’s

5

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Gambar 4 Prinsi kerja Water-Jet Cutting

Gambar 5 Water-Jet Cutting

Created by : dicky’s

6

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Gambar 6 Prinsip Kerja Abrasive Jet Machining

Gambar 7 Abrasive Water Jet Cutting Machine

Gambar 8 Contoh Part Hasil Proses Abrasive Waterjet And Waterjet Created by : dicky’s

7

February 1, 2009

2.

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

ELECTROCHEMICAL MACHINING PROCESS Proses produksi yang melakukan penggabungan antara Listrik dan kimia disebut

Elektrochemical Machining. Proses produksi ada yang bersifat pengurangan atau penambahan dimensi melalui beragam cara. Sebagai contoh proses finishing banyak dilakukan dengan pelapisan dengan chrome atau nickel yang lebih umum disebut electroplating. Menurut prinsip kerjanya maka tipe ini pun dapat dibagi menjadi dua yaitu Electrochemical Machining dan Electrochemical Deburring and Gerinding Electrochemical Machining Electrochemical Machining (ECM) adalah salah satu tipe proses produksi yang mana pengerjaan/pengolahan benda kerja dilakukan dengan jalan electrolisa dengan energy listrik dan medium elektrolit seperti asam sulphat, coppersulphat dan lainnya. Benda kerja difungsikan sebagai Anode dan bahan yang diuraikan seperti tembaga,chrome sebagai anode seperti gambar dibawah ini. Besar kecilnya pengurangan atau penambahan dimensi sesuai dengan Hukum Farady yaitu “Massa yang berpindah merupakan fungsi dari arus (amphere),waktu ,jarak, luas permukaan dan sifat dari catode yang terkait dengan

“e” atau beda

potensial catode-anode maupun resistansi electrolitnya. ECM umumnya digunakan untuk memotong benda logam yang sangat keras dan sulit dimesin atau geometri benda kerja yang rumit.

Gambar 9 Prinsip Kerja Electrochemical Machining Created by : dicky’s

8

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Electrochemical Deburring (ECD). Proses pelubangan suatu benda kerja dengan drilling atau milling menghasilkan permukaan yang relative kasar dan kurang presisi, untuk itu maka salah satu alat yang dapat digunakan untuk menghaluskan permukaan hasil mesin traditional tadi adalah ECD. Electrochemical Deburing adalah proses kelanjutan dari ECM dirancang untuk memotong/menghaluskans permukaan benda kerja yang telah dikerjakan sebelumnya dengan anodic dissolution. Pada prinsipnya proses kerja ECM juga menggunakan ECD, dimana proses pemotongan dilakukan secara berulang dengan gerakan tool dan aliran electolit yang seimbang.

Gambar 10 Prinsip Kerja ECD

Electrochemical Grinding (ECG). Untuk mendapatkan permukaan benda kerja yang halus dengan Ra sekitar 100-300 mikron sangat sulit dicapai dengan mesin konvensinal, karena itu maka dirancang suatu alat yang disebut ECG. Yaitu bentuk khusus dari ECM yang menggunakan tool berupa batu gerinda . Abrasive yang digunakan : aluminium oxide dan intan. Prinsip kerja dari alat ini dengan jalan menyentuhkan batu gerinda yang berputar pada permukaan benda kerja sambil mengalirkan larutan electrolit. Pengikisan/pengurangan material yang terjadi 95% akibat dari ECG, dan 5% akibat dari gerakan abrasive pada roda gerinda sehingga menghasilkan permukaan halus dan dan tampak rupa yang baik.

Created by : dicky’s

9

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Gambar 11 Prinsip Kerja ECG

2.

ELECTROCHEMICAL MACHINING PROCESS Thermal Energy Processes adalah proses pemotongan benda kerja menggunakan

energi panas atau dilakukan pada suhu tinggi.Umumnya panas yang dihasilkan merupakan konversi dari energi listrik. Adapun tipe TEP ini adalah Electric Discharge Processes dan Electron Beam Machining. Electric Discharge Processes EDP adalah proses pemotongan benda kerja menggunakan aliran listrik (spark) dengan temperature local yang tinggi, proses ini dibagi atas dua katagori yaitu: Electric Discharge Machining (EDM) Electrical Discharge Machine (EDM) merupakan salah-satu proses permesinan nonkonvensional yang berbasis komputer sebagai pengendali utamanya. Dimana EDM digunakan untuk membuat rongga cetakan yang memiliki kontur yang kompleks dan kepresisian yang tinggi. Salah satu produk yang sering dikerjakan oleh mesin EDM adalah dies dan mould yang memiliki kekerasan yang tinggi. Peranan dies dan mould pada proses manufaktur seperti deep drawing, forging, pengecoran dan lain-lain sangatlah berpengaruh terutama pada kualitas ketepatan dimensi, kepresisian dan kekasaran permukaan dies. Untuk meningkatkan produktivitas dan kualitas basil produk sesuai dengan yang dibarapkan maka pengetahuan parameter selama proses permesinan EDM haruslah baik.

Created by : dicky’s

10

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Gambar 12 Skema Prinsip Kerja EDM

Created by : dicky’s

11

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Electrical Discharge Wire Cutting (EDWC) Adalah bentuk khusus dari proses pemesinan dengan aliran listrik menggunakan kawat halus sebagai elektroda pemotong benda kerja. Proses pemotongan dengan kawat EDM dengan energy panas dari aliran listrik diantara kawat electrode dan permukaan benda kerja. Numerical Control digunakan selama proses pemotongan benda kerja, kawat pemotong terus menerus mendapat supplay dari spool dan dibawa naik ke spool. Nozel disemprotkan (dielectric aliran cairan) langsung ke permukaan benda kerja. Diameter kawat antara 0,076 – 0,30 mm, material kawat dari bahan: beass, copper, tungsten, dan molybdenum. Cairan dielectric dari deionized air atau minyak.

Gambar 13 Skema Prinsip Kerja EDWC

ELECTRON BEAM MACHINING (EBM) Menggunakan aliran electron kecepatan tinggi diatas permukaan benda kerja, kecepatan electron mendekati 75% kecepatan cahaya, energi kinetic electron diubah menjadi energi panas. EBM digunakan untuk pemotongan material dengan kepresisian yang tinggi. Aplikasi EBM terdapat pada pembuatan lubang (drilling) yang sangat kecil dengan diameter 0,05 mm dengan kedalaman 100:1 dan pemotongan lebar slots hanya 0,025 mm. Pada proses yang ideal untuk pemesinan micron dan pada umumnya operasi pemotongan dengan ketebalan material berkisar antara 0,25-6,3 mm.

Created by : dicky’s

12

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Laser Beam Machining (LBM) LBM digunakan pada industri heat treatment, welding, measurement,as well as scribing, cutting and drilling. Laser sebagai pengirim optic diubah menjadi energy listrik ke dalam cahaya coherent light beam. Batang cahaya laser las er dibagi beberapa jenis adalah: monochromatic (teori panjang gelombang tunggal) dan higly collimated ( the light rays in the beam are almost perfectly parralell). LBM digunakan pada jenis mesin drilling, slitting, slotting, scribing dan operasi marking. Diameter pengeboran bisa dibawah 0,025 mm untuk lubang yang terbesar berkisar 0,50 mm. LBM tidak dapat dipakai untuk proses masal, dan biasanya dipakai untuk on thin stock.

Gambar 14 Skema Prinsip Kerja LBM

Arc-Cutting Cutting Processes (PAC) Digunakan untuk operasi aliran plasma pada temperature 10.000oC-14.000oC untuk memotong logam denganpeleburan. Operasi pemotongan langsung dengan aliran plasma kecepatan tinggi pada benda kerja. Ketebalan material yang dapat dipotong mempunyai ketebalan 150 mm. Gas digunakan digunakan untuk plasma pada PAC adalah: nitrogen, argon, hydrogen, atau campuran dari beberapa gas tersebut. Kecepatan pemotongan dapat mencapai 200 mm/s untuk ketebalan 6 mm dari plat aluminium dan 85 mm/s untuk ketebalan 6mm dari plat baja.

Created by : dicky’s

13

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Air Carbon Arc Cutting Proses pemotongan ini digunakan untuk material: cast iron, carbon steel, low alloy, dan stainless steel, dan jenis nonlogam alloy. Other Arc-Cutting Cutting Processes Jenis ini digunakan untuk proses pemotongan: gas metal arc cutting, shielded metal arc cutting, tting, gas tungsten arc cutting.

CHEMICAL MACHINING (CHM) CHM adalah proses nontradisional dengan dalam pemotongan benda kerja yang berhubungan dengan larutan kimia. CHM terdapat pada proses: Chemical Milling, chemical blanking, chemical engraving, dan photochemical photochemical machining (PCM). Mechanics and Chemistry of Chemical Machining Langkah-langkah langkah proses chemical machining adalah: Cleaning.. Langkah pertama pembersihan benda kerja secara menyeluruh. Masking.. Pelapisan pada permukaan benda kerja untuk melind melindungi bagian yang tidak terkena proses. Etching. Demasking. CHM Processes. -

Chemical milling, Digunakan pada industri besar Aircraft pada pembuatan sayap aircraft dan fulselage. Proses finishing pada permukaan benda kerja dengan kedalaman tertentu berkisar 0,005 mm.

Gambar 15

Proses Pemesinan Chemical Milling

Created by : dicky’s

14

February 1, 2009

-

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Chemical Blanking. Blanking Digunakan untuk pemotongan bagian plat yang paling tipis yaitu dibawah 0,025 mm.

Gambar 16

Proses Pemesinan Chemical Blanking

Created by : dicky’s

15

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Class Vocabulary Term

Definition

abrasive

A material consisting of hard particles used to wear down, rub away, or machine material.

A nontraditional machining operation that uses a highly abrasive water-jet concentrated stream of water mixed with abrasive particles to cut machining through a material. broach

A special cutting tool with a series of multiple cutting teeth that progressively remove material from a workpiece in one pass.

broaching

The use of a cutting tool with a series of teeth that is used to change the shape or dimensions of a hole. Broaching can also be used to remove material from a workpiece surface.

burr

A sharp, unwanted bit of material remaining on an edge after machining. Burrs can potentially cut individuals and often interfere with assembly.

carbide

A common cutting tool material that is used to make both indexable inserts and solid cutting tools. They provide a cutting edge that is very hard and wear resistant.

A common grinding operation in which a cylindrical part is centerless grinding supported on a work rest blade and guided between a grinding wheel and a regulating wheel. chemical machining

A machining process that removes metal from a workpiece by immersing it into a chemical solution.

chip

An unwanted piece of metal that is removed from a workpiece. Chips are formed when a tool cuts or grinds metal.

coated belt

abrasive A flexible belt composed of abrasive grains that are adhered to a backing material with an adhesive.

computer numerical control

The use of computers, programs, and precise motors to automatically control tool movement and carry out sequences of machining operations.

creep grinding

A grinding operation in which the depth of cut is increased while the feed rate is decreased compared to normal grinding. It is used to remove thick layers of material.

cutoff

feed

For grinding, the use of a thin grinding wheel to cut through material and separate it into two pieces.

A common grinding process that holds a cylindrical part on each cylindrical grinding end and rotates the part as a grinding wheel is guided along its length.

Created by : dicky’s

16

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

dielectric fluid

A fluid that does not conduct an electric current under normal circumstances. For EDM, the dielectric fluid insulates and cools the electrode and workpiece, conveys the spark, and flushes away the removed metal.

drill press

A machining tool that uses a drill to penetrate the surface of a workpiece and make a round hole. Drill presses can be used for a variety of hole-making operations.

drilling

The use of a rotating multi-point drill to cut a round hole into a workpiece.

The most common nontraditional machining process that electric discharge removes metal through the use of an electric current. The machining workpiece is immersed in a dielectric fluid. electrochemical machining

A nontraditional machining process that removes metal by pumping a mixture of salt and water at a high pressure into a small gap between the workpiece and a formed tool.

electrode

A device used to convey an electric current, which can either leave or enter the electrode. EDM machines generate an electric spark between an electrode and the workpiece.

end mill

A thin, tall mill cutter with cutting edges that wind up the sides. Both the bottom and side of the end mill are used during milling operations. End mills resemble drills.

etching

The use of a chemical solution to dissolve metal.

face mill

A flat mill cutter with multiple cutting teeth surrounding the tool. The bottom of the face mill is primarily used during milling operations.

flute

The curved recess that winds up the length of a drill. Flutes provide an opening for chip clearance.

grain

A small, hard particle or crystal of abrasive material.

grinding

The use of an abrasive to wear away at the surface of a workpiece and change its shape. Grinding operations commonly use abrasive grains bonded into a wheel shape.

grinding wheel

A wheel made of a bonded abrasive used to grind the surfaces of parts.

high-speed steel

A common cutting tool material that is relatively inexpensive and that offers excellent toughness.

honing

A precision abrasion process in which a relatively small amount of material is removed from a surface by means of abrasive stones. The goal is to obtain a desired finish or extremely accurate features.

Created by : dicky’s

17

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

insert

A cutting bit that has multiple cutting edges. Once a cutting edge is excessively worn, it can be indexed to another edge, or the insert can be replaced.

lapping

An abrasive process that removes the last bit of unwanted material. A lapping process sometimes uses an abrasive paste that is rubbed across the part to gradually smooth it.

lathe

A machine tool that holds a cylindrical workpiece at one or both ends and rotates it while various cutting tools remove material. Turning is a common operation performed on the lathe.

machining

The process of removing metal to form or finish a part, either with traditional methods like turning, drilling, milling, and grinding, or with less traditional methods that use electricity, heat, or chemical reaction.

mandrel

For honing, the rotating shaft on which honing stones are mounted.

maskant

A material that protects a metal surface during the etching process.

mill

A rotating multi-point cutting tool that is guided along a workpiece to create flat surfaces or slots. The term also refers to a machine tool used to perform milling operations on a workpiece.

milling

The use of a rotating multi-point cutting tool to machine flat surfaces, slots, or internal recesses into a workpiece. Milling includes a wide range of versatile metal cutting operations.

multi-point tool

A machining tool that has two or more cutting edges.

nontraditional machining

The use of chemical, thermal, or electrical processes to machine a workpiece and remove material. Nontraditional machining includes a wide range of operations used for special purposes or unique workpieces.

offhand grinding

A form of rough grinding used to remove excess material without regard to surface finish. The workpiece is generally held in the operator's hand and placed against a moving abrasive tool.

regulating wheel

A wheel, usually made of plastic or rubber bond, used during centerless grinding to rotate the workpiece and pull it through the operation. The regulating wheel is opposite the grinding wheel.

sawing

A basic metal cutting process that uses a blade with a series of teeth on its edge to cut a narrow opening in a workpiece. Sawing may be used to produce slots or grooves or to separate the workpiece into two pieces.

scrap

Any material not used to create the final part. During most

Created by : dicky’s

18

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

machining operations, scrap appears in the form of chips. single-point tool

A machining tool that has one single cutting edge.

stock

Material available in the form of sheets, plates, or long bars that is used to make parts during manufacturing.

surface grinding

A common grinding process generally used on flat surfaces that feeds a workpiece beneath a rotating grinding wheel.

traditional machining

The group of machining operations that use single- or multi-point tools to remove material in the form of chips.

turning

A machining operation that rotates a cylindrical workpiece while a single-point tool is guided along the length of the part. Turning is commonly performed with a lathe.

workpiece

A part that is being worked on during manufacturing. The workpiece may be subject to cutting, welding, forming, or other operations.

Created by : dicky’s

19

February 1, 2009

TUGAS II. TEKNOLOGI & PROSES MANUFAKTUR 1

Referensi : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8.

Mikell P. Groover, 2007, FUNDAMENTAL OF MODERN MANUFACTURING. R. Thomas Wright, 1987, PROCESSES OF MANUFACTURING.

Module 9, Non-conventional machining, Version 2 ME, IIT Kharagpur www.Ispitb.org www.asiaing.com

Materials Processing and Manufacturing Science | Ebookee Free eBooks Download! www.wikimedia.org www.indoor.flyer.co.uk

Created by : dicky’s

20