Makalah Electrical Discharge Machine

  • View
    42

  • Download
    5

Embed Size (px)

Transcript

A. Pengertian Electrical Discharge MachineElectrical Discharge Machine merupakan mesin produksi non konvensional yang memanfaatkan proses konversi listrik dan panas, dimana energi listrik digunakan untuk memunculkan loncatan bunga api (spark) dan proses pemakanan material terjadi akibat energi panas yang ditimbulkan dari bunga api tersebut. Proses EDM merupakan proses pengerjaan material yang dikerjakan dengan memanfaatkan loncatan bunga api listrik (spark) yang terjadi pada celah diantara elektroda dan benda kerja. Loncatan bunga api tersebut terjadi tidak kontinu, akan tetapi timbul secara periodik terhadap waktu. Dalam EDM tidak ada proses kontak dan gaya pemotongan antara pahat dan material benda kerja. Hal ini mengakibatkan tidak adanya tegangan mekanis, chatter, dan problem getaran seperti yang pasti terjadi pada proses permesinan tradisional. Karena EDM tidak menimbulkan tegangan mekanik selama proses maka akan menguntungkan pada manufaktur benda kerja dengan bentuk yang rumit.

EDM juga disebut metode pemesinan yang pada dasarnya digunakan untuk logam keras atau logam-logam yang tidak mungkin dapat diolah dengan menggunakan mesin tradisional. Suatu batasan yang penting bahwa EDM hanya bekerja untuk benda-benda yang dapat dialiri listrik atau benda-benda konduktif. EDM dapat memotong sudut kecil atau sudut dengan bentuk tak beraturan, garis tak beraturan atau lubang/rongga pada logam berat dan logam mulia seperti titanium, hastelloy, kovar, inconel, dan carbide. Selain itu Mesin ini dapat melakukan beberapa pengerjaan seperti menyisipkan, memotong, dan menggerinda. Adapun salah satu jenis pengerjaan material dengan menggunakan mesin EDM dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 1 contoh pengerjaan dengan EDM

B. Macam-Macam Electrical Discharge Machine Pada umumnya terdapat dua jenis mesin EDM antara lain:

a) EDM konvensional (disebut juga Sinker EDM dan Ram EDM)

Jenis EDM konvensional ini memanfaatkan elektrode yang telah dibuat sedemikian rupa. Pada Ram EDM, sebuah elektroda benda kerja grafit atau berillium diolah sesuai dengan keinginan (negatif) dan dimasukkan ke dalam proses kerja mesin di akhir proses kerja ram vertikal.

Gambar 2 Proses EDM Konvensional, RAM EDMProses EDM pada dasarnya digunakan oleh alat pencetak dan industri, namun proses ini telah menjadi metode yang biasa dipakai untuk membuat prototip dan produksi bagian-bagian mesin, terutama di ruang angkasa, industri mobil, dan industri elektronik dengan kuntitas produksi yang cukup rendah.b) Wire EDM

Wire Cutting EDM, adalah jenis permesinan EDM dengan menggunakan sebuah kawat kecil sebagai pahat, kemudian memakan benda kerja yang diberi cairan dielektrik. Wire-Cut EDM secara khusus digunakan untuk memotong benda kerja yang tebal dari bahan yang keras. Hal ini sangat sulit dikerjakan dengan menggunakan metode permesinan yang lain.

Gambar 3 Proses Wire Cut EDMBahan kawat yang digunakan pada wire cut ini biasanya tembaga atau kuningan, Akan tetapi pada akhir-akhir ini kecepatan potong Wire EDM telah bertambah tinggi, sehingga lebih ekonomis bila menggunakan elektrode graphite. Graphite angstrofine yang berstruktur padat dapat melakukan pemotongan dua kali lebih cepat dari pada jenis graphite yang lain. Kawat yang dilapisi seng juga dapat meningkatkan kecepatan proses EDM dari elektrode ini.Hal ini memungkinkan arus EDM diprogram untuk memotong arus yang tak beraturan dan juga yang beraturan. Wire-cut menggunkan air sebagai pengantar arusnya dengan penghambat air dan partikel-partikel elektrik lain yang dikontrol oleh penyaring (filters) dan unit de-ionizer.Jenis-jenis Wire EDM adalah sebagai berikut :

1 Copper Wire

Kawat ini terbuat dari tembaga murni dan digunakan dalam tahap awal pada proses EDM. Mempunyai ciri-ciri :

Kekuatan tarik rendah, tingkat elongasi tinggi, tingkat kerusakan yang berlebihan.

Kondisi Flushing Miskin akibat penguapan temperatur tinggi.

Kecepatan pemrosesan lambat karena konduktivitas yang tinggi.

Pencairan lambat dan efisiensi rendah karena panas yang diserap oleh kawat bukan pekerjaan sepotong.

2 Brass Wire

Mempunyai ciri cirri :

Rasio Alloy tembaga dan seng 65/35 63/37, kekuatan tarik 50,000-145,000 psi.

Kekuatan tarik tinggi dibandingkan dengan kawat tembaga.

Flushing dapat berjalan dengan sempurna karena rendahnya suhu penguapan.

Wires dengan beberapa jumlah Aluminium atau Titanium memiliki kekuatan tarik tinggi, tetapi efisiensi pembilasan yang memburuk.3 Zn Coated Brass Core Wire

Kawat dengan ketebalan seng konstan yang dilapisi pada permukaan kawat kuningan.

4 Zn Diffusion annealed Bruss Core wire

Kawat berlapis seng yang terdapat pada permukaan kawat kuningan dan mendapatkan diperlakukan panas membuat seng yang akan dilapisi meleleh dan harus terpasang erat pada kawat kuningan. Seng biasanya digunakan sebagai bahan coating dan paduan, untuk meningkatkan kecepatan pemotongan dan untuk mengurangi kemungkinan kerusakan. Seng meningkatkan efisiensi pembilasan dengan temperatur penguapan yang rendah dibandingkan dengan kuningan. Coated atau seng anil difusi melakukan peran melindungi kuningan, jadi kemungkinan kerusakan kawat secara drastis menurun.C. Bagian-Bagian Electrical Discharge Machine

Komponen utama EDM

Proses EDM dilakukan dengan sebuah sistem yang mempunyai dua komponen pokok yaitu mesin dan power supply.

Gambar 4 power supply dan mesin EDM

Bagian-bagian Electrical Discharge Machine

Gambar 5 komponen mesin

Komponen dan fungsinya:

a. Meja mesin EDM

digunakan sebagai tempat dudukan mesin EDM

b. Cairan dielektrik

merupakan fluida pendingin dan pembersih kotoran benda kerja

c. Elektroda

merupakan pahat yang digunakan untuk menghantarkan tegangan listrik dan mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan

d. Kepala Mesin

sebagai tempat pahat dan komponen utama dari mesin EDM

e. Kapasitor

berfungsi untuk menyimpan energi listrik yang akan dilepaskan pada proses pengerjaan benda kerjaf. Voltmeter

digunakan untuk mengukur beda potensial pada rangkaian mesin

g. Amperemeter

digunakan untuk mengukur besar arus yang mengalir pada mesinD. Karakteristik Electrical Discharge Machine

Berikut adalah beberapa ciri atau karakteristik dari Electrical Discharge Machining:

a) Proses pemakanan dapat dilakukan oleh mesin dengan material apapun yang digolongkan ke dalam material penghantar listrik (konduktor)

b) Sisa material terbuang yang dihasilkan bergantung pada sifat termal dari benda kerja, misalnya dari kekuatan bahan tersebut, kekerasan bahan, dan sebagainya.

c) Dalam EDM terdapat pahat fisik dan bentuk geometri dari pahat tersebut merupakan bentuk cetakan dari benda kerja yang hendak dibuat.

d) Pahat dari EDM harus memenuhi sifat material sebagai konduktor yang baik, bahkan harus lebih kuat dan awet daripada benda kerja yang nantinya akan dibuat. Untuk itu, perlu dipahami sifat termal baik dari benda kerja maupun pahat yang digunakan. E. Prinsip Kerja pada Electrical Discharge MachineMesin mengendalikan pahat elektroda yang bergerak maju mengikis material benda kerja dan menghasilkan serangkaian loncatan bunga api listrik yang berfrekuensi tinggi (spark). Loncatan bunga dihasilkan dari pembangkit pulse antara elektroda dan material benda kerja, yang keduanya dicelupkan dalam cairan dielektrik, akan menimbulkan pengikisan material dari material benda kerja dengan erosi panas atau penguapan.

Gambar 6 sistem kerja dasar

EDM juga kadang-kadang diasumsikan sebagai sebuah metode non-tradisional atas perpindahan materi melalui suatu rangkaian pelepasan busur elektrik yang berulang antara elektroda (tool pemotong) dan proses kerja pada lingkungan berenergi listrik. Alat pemotong EDM diarahkan sepanjang jalur yang diinginkan dan sangat dekat dengan tempat pemotongan, namun tidak sampai menyentuh lembaran yang akan dipotong. Percikan listrik yang berurutan memproduksi serangkaian ledakan yang sangat kecil (microcraters) pada lembaran logam yang diproses dan memindahkan materi sepanjang jalur pemotongan dengan cara pelelehan dan penguapan. Partikel-partikel akan tersapu dan terbuang oleh cairan yang mengandung aliran listrik.Proses pengerjaan dengan EDM dapat dikelompokkan secara garis besar ke dalam bentuk-bentuk proses sebagai berikut :

1. Sinking Proccesa) Drilingb) Die sinking2. Cutting process ;a) Slicingdengan pahat yang berupa keping yang diputar

b) Slicingdengan pahat yang berupa pita metal

c) Cuttingdengan pahat yang berupa kawat (wirecut)

3. Grinding procces:

a) Extrenal grindingb) Internal grindingc) Gerinda permukaan atau gerinda bentuk.

Proses EDM harus dilakukan dalam suatu media fluida dielektrik, yang merupakan penghantar untuk setiap pelepasan muatan listrik (discharge) karena fluida akan menjadi terionisasi di dalam celah. Pelepasan muatan listrik dihasilkan oleh catu daya listrik arus searah yang dihubungkan dengan bendakerja dan elektrode.

Gambar 7 Pemesinan pelepasan muatan listrik

Gambar 7 menunjukkan celah antara elektrode perkakas dan benda kerja. Pelepasan muatan listrik terjadi pada dua permukaan yang terdekat. Ionisasi fluida dielektrik pada lokasi tersebut merupakan penghantar untuk pelepasan muatan. Pada daerah tempat terjadinya pelepasan muat