Advanced Machining Processes/Proses Permesinan Tingkat Lanjut

Ada situasi di mana metode mekanis tidak memuaskan pada permesinan modern karena alasan berikut:

• Kekuatan dan kekerasan material benda kerja sangat tinggi, biasanya di atas 400 HB
• Material benda kerja terlalu rapuh untuk dikerjakan tanpa merusak Benda kerja. Ini biasanya terjadi dengan paduan yang sangat panas, kaca, keramik, dan bagian metalurgi serbuk.
• Benda kerja terlalu fleksibel atau terlalu ramping untuk menahan gaya dalam pemesinan atau penggilingan, atau bagian-bagiannya sulit untuk dijepit pada perlengkapan dan pegangan kerja perangkat.
• Bentuk bagiannya rumit, termasuk fitur seperti internal dan profil atau lubang eksternal dengan rasio panjang-ke-diameter yang tinggi dengan sangat keras bahan.
• Permukaan akhir khusus dan persyaratan toleransi dimensi ada yang: tidak dapat diperoleh dengan proses manufaktur lain atau tidak ekonomis melalui proses alternatif.
• Kenaikan suhu selama pemrosesan dan tegangan sisa yang terjadi di benda kerja tidak diinginkan atau diterima.

Kesulitan sebelumnya menyebabkan pengembangan kimia, listrik, laser, dan sinar berenergi tinggi sebagai sumber energi untuk menghilangkan material dari benda kerja logam atau bukan logam. Metode canggih ini, yang di masa lalu disebut permesinan nontradisional atau tidak konvensional, mulai diperkenalkan pada tahun 1940-an. Proses seperti itu menghilangkan material tidak dengan memproduksi chip seperti pada permesinan dan penggilingan, tetapi dengan cara seperti pelarutan kimia, etsa, peleburan, penguapan, dan aksi hidrodinamik kadang-kadang dengan bantuan partikel abrasif halus. Keuntungan dari proses ini adalah efisiensinya tidak tergantung pada kekerasan benda kerja. Ketika dipilih dan diterapkan dengan benar, proses pemesinan tingkat lanjut menawarkan keunggulan teknis dan ekonomis dibandingkan permesinan yang lebih tradisional.

Chemical Machining

Chemical Machining (CM)/Pemesinan kimia dikembangkan dari pengamatan kontak bahan kimia dan mengetsa sebagian besar logam, batu, dan beberapa keramik, sehingga menghilangkan partikel kecil jumlah material dari permukaan. Proses CM dilakukan dengan bahan kimia pembubaran menggunakan reagen atau etsa, seperti asam dan larutan basa. Pemesinan kimia adalah yang tertua dari proses pemesinan canggih dan telah digunakan dalam mengukir logam dan batu keras, dalam deburring, dan dalam produksi papan sirkuit tercetak dan perangkat mikroelektronika.

Prosedur untuk pemesinan/milling kimia terdiri dari:

1. Jika bagian yang akan dikerjakan memiliki tegangan sisa dari pemrosesan sebelumnya, tekanan pertama harus dihilangkan untuk mencegah warping setelah pemesinan/milling.
2. Permukaan mengalami degreased dan dibersihkan secara menyeluruh untuk memastikan adhesi yang baik bahan penutup dan penghilangan bahan yang seragam. Skala dari panas perlakuan juga harus dihilangkan.
3. Bahan penutup/masking diterapkan. Menyamarkan dengan selotip atau cat (maskant) adalah praktik umum, meskipun elastomer (karet dan neoprene) dan plastik (polivinil klorida, polietilen, dan polistirena) juga digunakan. Maskant tidak boleh bereaksi dengan reagen kimia.
4. Jika diperlukan, maskant yang menutupi berbagai daerah yang membutuhkan etsa dikupas dengan teknik tulis-dan-kupas.
5. Permukaan yang terbuka dikerjakan secara kimia dengan etsa, seperti natrium hidroksida (untuk aluminium), larutan asam klorida dan asam nitrat (untuk baja), dan besi klorida (untuk baja tahan karat). Kontrol suhu dan agitasi (mengaduk) selama milling kimia penting untuk menghilangkan kedalaman seragam bahan.
6. Setelah pemesinan, bagian-bagiannya harus dicuci secara menyeluruh untuk mencegah lebih lanjut reaksi dengan, atau paparan, residu etsa.
7. Sisa bahan penutup dihilangkan dan bagian dibersihkan dan diperiksa. Perhatikan bahwa bahan penutup tidak terpengaruh oleh reagen, tetapi biasanya dilarutkan dengan mudah oleh jenis pelarut yang berbeda.
8. Operasi finishing tambahan dapat dilakukan pada bagian yang digiling secara kimia.
9. Urutan operasi ini dapat diulang untuk menghasilkan rongga bertahap dan berbagai kontur

ECM/Electrochemical Meachining

ECM pada dasarnya adalah kebalikan dari elektroplating. Elektrolit bertindak sebagai pembawa arus, dan tingkat gerakan elektrolit yang tinggi di celah pahat-benda kerja (biasanya 0,1 hingga 0,6 mm) mencuci logam ion menjauh dari benda kerja (anoda) sebelum mereka memiliki kesempatan untuk menempel pada alat (katoda).

Pahat, baik padat atau tabung bentuknya, umumnya terbuat dari kuningan, tembaga, perunggu, atau stainless steel. Elektrolit adalah larutan anorganik sangat konduktif, seperti larutan berair dari natrium nitrat. Larutan dipompa melalui lorong-lorong dalam pahat dengan kecepatan 10 hingga 16 m/s (3 hingga 50 kaki/s). Catu daya DC dalam kisaran 10 hingga 25 V mempertahankan kepadatan saat ini, yang, untuk sebagian besar aplikasi, adalah 20 sampai 2 200 A/cm (130 sampai 2 1300 A/in ) permukaan mesin aktif.

Electrical-discharge Machining (EDM)

Prinsip pemesinan EDM didasarkan pada erosi logam oleh pelepasan percikan. Kita tahu bahwa ketika dua kabel penghantar arus dibiarkan bersentuhan satu sama lain, busur dihasilkan. Jika kita perhatikan dengan seksama pada titik kontak antara dua kabel, sebagian kecil dari logam telah terkikis, meninggalkan sedikit kawah.

Sistem EDM dasar terdiri dari pahat berbentuk elektroda dan benda kerja, dihubungkan ke catu daya DC dan ditempatkan di cairan dielektrik (tidak menghantarkan listrik. Ketika beda potensial antara pahat dan benda kerja cukup tinggi, dielektrik putus turun dan percikan sementara keluar melalui cairan, menghilangkan yang sangat kecil jumlah logam dari permukaan benda kerja. Pengosongan kapasitor diulang pada kecepatan antara 200 dan 500 kHz, dengan tegangan biasanya berkisar antara 50 dan 380 V dan arus dari 0,1 hingga 500 A. Volume material yang dilepas per percikan debit biasanya dalam kisaran dari 10^-6 sampai 10^-4 mm

Laser Beam Machining (LBM)

Dalam laser-beam machining (LBM), sumber energinya adalah laser (singkatan dari light amplifikasi dengan emisi radiasi terstimulasi), yang memfokuskan energi optik pada permukaan benda kerja. Energi yang sangat terfokus dan berdensitas tinggi sumber melelehkan dan menguapkan bagian benda kerja dengan cara yang terkendali. Proses ini (yang tidak memerlukan ruang hampa) digunakan untuk mesin berbagai logam dan bahan bukan logam. Ada beberapa jenis laser yang digunakan dalam operasi manufaktur yaitu: CO2 (pulsed or continuous wave), Nd:YAG (neodymium: yttrium–aluminum–garnet), Nd:kaca, ruby, Diode lasers, Excimer lasers.

Water Jet Machining (WJM)

Pancaran air bertindak seperti gergaji dan memotong alur sempit pada material. Sebuah tekanan tingkat sekitar 400 MPa (60 ksi) umumnya digunakan untuk operasi yang efisien, meskipun tekanan setinggi 1400 MPa (200 ksi) dapat dihasilkan. Kisaran diameter jet-nosel antara 0,05 dan 1 mm (0,002 dan 0,040 inci). Berbagai bahan dapat dipotong, termasuk plastik, kain, karet, produk kayu, kertas, kulit, bahan isolasi, batu bata, dan bahan komposit.

Abrasive-jet Machining

Dalam mesin jet abrasif (AJM), jet kecepatan tinggi dari udara kering, nitrogen, atau karbon dioksida yang mengandung partikel abrasif ditujukan pada permukaan benda kerja di bawah kendali kondisi (Gbr. 27.17). Dampak partikel mengembangkan kekuatan yang cukup terkonsentrasi (lihat juga Bagian 26.6) untuk melakukan operasi seperti (a) pemotongan lubang kecil, slot, atau pola rumit pada logam dan nonlogam yang sangat keras atau rapuh bahan, (b) menghilangkan atau menghilangkan kilatan kecil dari bagian, (c) memangkas dan miring, (d) menghilangkan oksida dan film permukaan lainnya, dan (e) umumnya membersihkan komponen dengan permukaan yang tidak beraturan.

Tekanan pasokan gas berada di urutan 850 kPa (125 psi), dan jet abrasif kecepatan bisa setinggi 300 m/s (100 ft/s) dan dikendalikan oleh katup. Nozel biasanya terbuat dari tungsten carbide atau sapphire, keduanya memiliki abrasif memakai perlawanan. Ukuran abrasif berkisar antara 10 hingga 50 mm (400 sampai 2000 menit ). Karena aliran bahan abrasif bebas cenderung membulatkan sudut, desain untuk mesin jet abrasif harus menghindari sudut tajam. Juga, lubang dibuat di bagian logam cenderung meruncing. Ada beberapa bahaya yang terlibat dalam menggunakan proses ini, karena partikulat udara. Masalahnya dapat dihindari dengan menggunakan abrasive proses pemesinan waterjet.

Proses manufaktur yang serba advanced biasanya membutuhkan alat untuk menganalisisnya juga dengan cepat dan praktis yang dilakukan biasanya menggunakan perangkat lunak. Metode analisis secara digital ini dikenal juga dengan istilah virtual manufacturing, simak selengkapnya pada video di bawah ini:

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR TEKNOLOGI MANUFAKTUR LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalpakjian, Serope dan Schmid, Steven R. (2009). Manufacturing Engineering and Technology (6^th ed). New Jersey: Prentice Hall.

Author: admin