PROSES PRODUKSI 2 HYBRID MACHINING PROCESS
Galih Putra Laksana Adi
11/319699/TK/38817
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI JURUSAN TEKNIK MESIN DAN INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2012
1.
PENDAHULUAN
Industri manufaktur saat ini sedang menghadapi tantangan cukup besar dari bahan bahan yang sulit untuk di olah, seperti (paduan super tangguh, keramik, dan komposit), persyaratan desain yang ketat (presisi tinggi, bentuk yang kompleks, dan kualitas permukaan yang tinggi), dan biaya mesin. Advanced materials memainkan peran yang semakin penting dalam industri manufaktur modern, terutama di pesawat terbang, mobil, dan lain lain. Bahan tersebut memberikan manfaat ekonomi yang sangat besar untuk industri manufaktur melalui kinerja produk yang meningkat berkat desain produknya. Namun, terdapat pula peningkatan yang signifikan dari sifat termal, kimia dan mekanik bahan tersebut (kekuatan, ketahan panas, ketahanan aus, dan ketahanan korosi), membuat proses permesinan tradisional tidak dapat memproses bahan tersebut, atau tidak dapat memprosesnya secara ekonomis. Hal ini karena kebanyakan mesin tradisional bekerja berdasarkan prinsip menggikis benda kerja dengan benda (tools) yang lebih keras. Sehingga mesin tradisional akan mengalami kesulitan dalam memproses bahan yang mempunyai kekerasan yang tinggi, seperti bahan yang mendekati kekerasan berlian. Selain terkendala bahan, permesinan tradisional juga akan mengalami kesulitan untuk desain yang kompleks, seperti bagian aerofoil dari pisau turbin, rongga kompleks, benda-benda kecil, dan lubang melengkung. Struktur kekakuan rendah, dan komponen mikromekanik dengan toleransi ketat dan kualitas permukaan yang halus sering dibutuhkan, sehingga mesin tradisional sering tidak efektif untuk hal ini. Untuk memenuhi tantangan ini, maka proses baru perlu dikembangkan. Peningkatan teknologi dalam proses permesinan dapat dilakukan dengan cara menggabungkan dua atau lebih proses permesinan yang berbeda. Prinsip mekanis dari proses permesinan tradisional untuk mengikis benda kerja, dapat digabungkan dengan prinsip permesinan unconventional yang lebih beragam , seperti electrical discharge machining (EDM), electrochemical machining (ECM), laser beam machining (LBM), dan lain lain. Alasan untuk mengembangkan proses permesinan hybrid (HMP) adalah untuk memanfaatkan penggabungan kelebihan keduanya dan untuk menghindari atau mengurangi beberapa efek samping proses tersebut ketika mereka secara individual diterapkan [1].
Paper ini bertujuan untuk menjelaskan salah satu dari hybrid machining process (HMP) yaitu Electrochemical Grinding .
2.
ELECTROCHEMICAL GRINDING
Electrochemical grinding (ECG) melakukan permesinan menggunakan sebuah roda gerinda abrasif yang bermuatan negatif, larutan elektrolit, dan benda kerja bermuatan positif, seperti yang di tunjukkan pada gambar 2.1.
Oleh karena itu, proses ini cukup mirip dengan ECM, namun disini katode yang digunakan adalah roda gerinda yang di desain khusus berbeda dengan ECM yang menggunakan alat yang dibentuk menyerupai kontur benda jadi yang dinginkan sebagai katode. Bahan abrasif (berlian atau aluminium oksida) dari roda gerinda diatur dalam ikatan konduktif bahan. Pada ECG, partikel abrasif non-konduktif bertindak sebagai ruang antara ikatan konduktif roda dan benda kerja yang bersifat anodik. Sifat abrasif akan secara terus menerus menghilangkan benda yang ingin di proses dari area kerja. Dalam sistem kerja mesin yang ditunjukkan pada Gambar 2.2, roda adalah alat (tool ) bersifat katodik yang berputar dengan partikel abrasif (60-320 nomor grit) di pinggirannya. Semprotan larutan elektrolit, biasanya NaNO3, juga disediakan untuk proses
permesinan Electrochemical dissolution (ECD). Roda akan berputar dengan kecepatan permukaan 20 sampai 30 m/s, dengan arus sekitar 50 sampai 300 A.
Kecepatan permesinan benda dengan menggunakan ECG sangat berbeda dengan kecepatan permesinan mesin gerinda konvensional. Kecepatan ECG 4 kali lebih cepat disbanding mesin gerinda konvensional. Tingkat penghapusan volumetrik, volumetric 3
removal rate (VRR), ECG biasanya berkisar antara 1600 mm /menit. McGeough (1988) dan Brown (1998) menyatakan bahwa untuk memperoleh kecepatan penghapusan maksimum, daerah grinding harus sebesar mungkin untuk menghasilkan arus yang terbesar, yang akan mempengaruhi fase electrochemical dissolution (ECD).
3.
PERBANDINGAN DENGAN MESIN KONVENSIONAL
Mesin gerinda konvensional umumnya digunakan pada pemakanan mendatar permukaan benda kerja untuk membuat bidang datar atau alur. Untuk mesin gerinda
konvensional, pemakanannya dilakukan secara perlahan sehingga material removal nya bisa agak dalam, tidak bisa langsung sekaligus memakan dengan kedalaman yang besar. Karena pada mesin gerinda konvensional yang melakukan pemakanan adalah dari proses abrasive batu gerinda, maka peralatan yang digunakan harus sangat keras terutama pada pemakanan yang pelan dan dalam. Pada mesin ECG pemakanan material lebih banyak dilakukan oleh proses elektrokimia sehingga abrasif batu gerinda tidak mengalami keausan sebesar mesin gerinda konvensional. Cara kerjanya merupakan kombinasi elekrokimia pada proses pemakanan material dan gerakan batu gerinda yang didasarkan pada hukum faraday, seperti pada gambar 3.1.
Tidak seperti gerinda konvensional, ECG mampu mengerjakan material yang sulit tanpa memperhatikan kekerasan maupun ketangguhannya. ECG tidak semata – mata hanya mengandalkan proses abrasive batu gerinda sehingga hasilnya lebih presisi tidak menimbulkan efek deburring dan bebas dari tegangan dalam akibat pemotongan yang dapat merusak sifat material.
4.
APLIKASI
Proses permesinan Electrochemical grinding efektif untuk : 1.
Part yang terbuat dari material yang sulit untuk di potong, seperti sintered carbides, creep-resisting (Inconel, Nimonic) alloys, titanium alloys, dan logam komposit.
2.
Penggunaan seperti milling , grinding , cutting off , sawing , dan tool and cutter sharpening.
3.
Memproduksi tungsten carbide cutting tools, part yang mudah pecah, dan thinwalled tubes.
5.
4.
Memproduksi spesimen untuk test kelelahan logam dan tes tarik.
5.
Machining carbida dan alloy yang memiliki kekuatan (strength) yang tinggi.
KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN
Keuntungan proses permesinan Electrochemical grinding adalah: 1.
Tidak perlu ada tahap pengerasan (hardening) setelah permesinan
2.
Tidak terbentuk burr pada permukaan benda kerja
3.
Tidak terjadi distorsi akibat permesinan pada material yang tipis, rapuh ( fragile) atau sensitif terhadap panas
4.
Kualitas permukaan yang baik
5.
Dapat memproduksi dengan skala toleransi yang kecil (akurat)
6.
Roda gerinda menjadi lebih tahan lama
Sedangkan kelemahannya adalah: 1.
Biaya yang dibutuhkan lebih tinggi dibanding mesin konvensional
2.
Proses terbatas pada material yang memiliki sifat konduktif (listrik)
3.
Dibutuhkan cairan elektrolit yang memenuhi standard, yaitu : a) konduktifitas listrik tinggi b) viskositas rendah c) non korosif dan tidak beracun di alam d) yang siap tersedia dan murah
4.
6.
Membutuhkan pembuangan dan penyaringan elektrolit
REFERENSI
[1] RAJURKAR, K. P., ZHU, D. MCGEOUGH, J. A., KOZAK, J., DE SILVA A.: New Developments in Electro-Chemical Machining . Annals Annals of the CIRP, 1999 vol.48/2,p.569-579.
Abdel, Hassan dan El-Hofy, Gawad. 2005. McGraw-Hill
Advanced Machining Processes. Egypt:
