Mata kuliah Proses Produksi with H ahsan ST.,MT

EDM singkatan electrical discharge machining, dalam bahasa sehari-hari kadang-kadang juga disebut sebagai spark machining, erosi percikan, terbakar, atau kawat erosi

Electrical Discharge Machining (EDM) adalah proses pemotongan logam yang  dilakukan dengan penciptaan ribuan kotoran per detik. listrik mengalir di antara elektroda dan benda kerja dalam cairan dielektrikum. Pada saat proses pemotongan, akan muncul uap logam yang sangat kecil pada wilayah erosi. EDM dapat digunakan pada bahan yang konduktif listrik, termasuk bahan-bahan eksotis seperti Waspaloy atau Hastaloy, yang sangat sulit dikerjakan mesin dengan menggunakan metode konvensional.

Materi yang bisa didownload

1. Introduction Non Traditional Machining

2. Electric Discharge Machining

3. Understanding Electric Discharge Machining

4. Indentify Electric Discharge Machining

5. What Is WIRE Electric Discharge Machining
6. “Advanced machining Prossess” Hassan El-Hofy. Production Engineering Department. Alexandria University, Egypt. McGraw-Hill. download

Prinsip Dasar Erosi secara Fisika

Prinsip dasar erosi secara fisika dapat dijelaskan sebagai berikut :

  1. Untuk menciptakan pelepasan material di antara dua elektrode, harus ada tegangan pada tahanan dalam pada jarak kerja bunga api ( jarak antara elektroda dengan material). Tingginya tegangan tersebut tergantung dari :
  1. Jarak antara elektroda dan benda kerja
  2. Daya hantar dari cairan dielektrikum
  3. Tingkat polusi (kotor) pada celah bunga api (GAP)
  1. Proses pelepasan material akan dimulai pada tempat dimana terjadi medan listrik terkuat akan terbentuk.
  2. Karena pengaruh medan listrik, elektron-elektron dan ion-ion positif berkumpul / terkonsentrasi pada satu titik pada tegangan tinggi, dan dengan cepat membentuk terusan (channel) yang menghantarkan listrik.
  3. Pada tahap ini, arus listrik akan mengalir dan lompatan bunga api terjadi di antara elektroda, yang menyebabkan sejumlah tabrakan antara partikel-pertikel. Pada saat yang sama terjadi gelembung gas yang menguap pada elektroda dan dielektrikum. Tekanan akan meningkat secara tiba-tiba hingga menjadi sangat tinggi. Di sini, zona plasma terbentuk, yang akan dengan cepat meningkatkan suhu menjadi 8000-12000C, dan menciptakan peningkatan secara cepat tabrakan partikel-partikel yang menyebabkan melelehnya material pada area lokal antara kedua konduktor tersebut.
  4. Pada saat tingkat arus listrik berhenti, terjadi penurunan suhu secara tiba-tiba, yang menyebabkan implesi dari gelembung, memberikan gaya-gaya bebas yang akan melemparkan material yang meleleh keluar dari tempat yang menjadi kawah.
  5. Material yang terlepas  (kotoran) akan dibuat menjadi solid lagi di dalam dielektrikum dalam bentuk butiran-butiran halus . Pengikisan material yang terjadi antara elektroda dan benda kerja tidak sama, tergantung pada polaritas, titik api, dan electrode feed rate. Erosi yang terjadi pada material disebut pamakanan.

Cara Kerja EDM

Pada Proses awal EDM, elektrode yang berisi tegangan listrik didekatkan ke benda kerja (elektrode positif mendekati benda kerja/turun). Di antara dua elektrode ada minyak isolasi (tidak menghantarkan arus listrik), yang pada EDM dinamakan cairan dielectric (dielektrikum). Walaupun cairan dielektrikum adalah sebuah isolator yang bagus, beda potensial listrik yang cukup besar menyebabkan cairan membentuk partikel yang bermuatan, yang menyebabkan tegangan listrik melewatinya dari elektrode ke benda kerja. Dengan adanya graphite dan partikel logam yang tercampur ke cairan dapat membantu transfer tegangan listrik dalam dua cara: partikel-partikel (konduktor) membantu dalam ionisasi minyak dielektrik dan membawa tegangan listrik secara langsung, serta partikel-partikel dapat mempercepat pembentukan tegangan listrik dari cairan. Daerah yang memiliki tegangan listrik paling kuat adalah pada titik di mana jarak antara elektrode dan benda kerja paling dekat, seperti pada titik tertinggi yang terlihat di gambar. Grafik menunjukkan bahwa tegangan (beda potensial) meningkat, tetapi arusnya nol.

Ketika jumlah partikel bermuatan meningkat, sifat isolator dari cairan dielektrik menurun sepanjang tengah jalur sempit pada bagian terkuat di daerah tersebut. Tegangan meningkat hingga titik tertinggi tetapi arus masih nol. Arus mulai muncul ketika cairan berkurang sifat isolatornya menjadi yang paling kecil. Beda tegangan mulai menurun. Panas muncul secara cepat ketika arus listrik meningkat dan tegangan terus menurun drastis. Panas menguapkan sebagian cairan, benda kerja, dan elektrode, serta jalur discharge mulai terbentuk antara elektrode dan benda kerja. Gelembung uap melebar ke samping, tetapi gerakan melebarnya dibatasi oleh kotoran-kotoran ion di sepanjang jalur discharge. Ion-ion tersebut dilawan oleh daerah magnet listrik yang telah timbul. Arus terus meningkat dan tegangan menurun. Sebelum berakhir, arus dan tegangan menjadi stabil, panas dan tekanan di dalam gelembung uap telah mencapai ukuran maksimal, dan sebagian logam telah dihilangkan. Lapisan dari logam di bawah kolom discharge pada kondisi mencair, tetapi masih berada di tempatnya karena tekanan dari gelembung uap. Jalur discharge sekarang berisi plasma dengan suhu sangat tinggi, sehingga terbentuk uap logam, minyak dielektrik, dan karbon pada saat arus lewat dengan intensif melaluinya. Pada akhirnya, arus dan tegangan turun menjadi nol. Temperatur turun dengan cepat, tabrakan gelembung dan menyebabkan logam yang telah dicairkan lepas dari benda kerja. Cairan dielektrik baru masuk di antara elektrode dan benda kerja, menyingkirkan kotoran-kotoran dan mendinginkan dengan cepat permukaan benda kerja. Logam cair yang tidak terlepas membeku dan membentuk lapisan baru hasil pembekuan (recast layer). Logam yang terlepas membeku dalam bentuk bola-bola kecil menyebar di cairan dielektrik bersama-sama dengan karbon dari elektrode. Uap yang masih ada naik menuju ke permukaan. Tanpa waktu putus yang cukup, kotoran-kotoran yang terbentuk akan terkumpul membentuk percikan api yang tidak stabil. Situasi tersebut dapat membentuk DC arc, yang mana dapat merusak elektrode dan benda kerja.

Komponen utama EDM

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

Komponen dan fungsinya :

  1. Meja mesin EDM digunakan sebagai tempat dudukan mesin EDM
  1. Cairan dielektrik merupakan fluida pendingin dan pembersih kotoran benda kerja
  1. Elektroda merupakan  pahat  yang  digunakan  untuk  menghantarkan  tegangan  listrik dan mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan
  1. Kepala Mesin sebagai tempat pahat dan komponen utama dari mesin EDM
  1. Kapasitor berfungsi  untuk  menyimpan  energi  listrik  yang  akan  dilepaskan  pada proses pengerjaan benda kerja
  1. Voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial pada rangkaian mesin
  1. Amperemeter digunakan untuk mengukur besar arus yang mengalir pada mesin

Bagian-bagian EDM :

(1) Tools yang mampu meneruskan arus listrik.

(2) Sumber listrik dengan tegangan tinggi.

  1. Bentuk permukaan akhir benda  kerja  dihasilkan oleh elektrode

pembentuk;

  1. Pelepasan muatan listrik terjadi pada celah antara  elektrode dan

permukaan benda kerja;

  1. 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

  1. Pelepasan muatan listrik dihasilkan oleh catu daya listrik arus

searah yang dihubungkan dengan bendakerja dan elektrode.

  1. Pelepasan muatan listrik terjadi pada dua  permukaan yang

terdekat;

  1. Ionisasi fluida  dielektrik pada  lokasi tersebut merupakan

penghantar untuk pelepasan muatan;

  1. Pada daerah tempat terjadinya pelepasan muatan listrik tersebut

akan timbul  panas dengan temperatur sangat tinggi sehingga

bagian kecil  permukaan  bendakerja  secara  tiba-tiba  menjadi

lebur dan terlepas;

  1. Aliran fluida kemudian membersihkan partikel kecil  (serpihan)

tersebut;

  1. Melepasnya bagian         kecil  dari        permukaan     bendakerja

menyebabkan jarak dari elektrode perkakas menjadi lebih jauh,

sehingga  bagian lain yang  lebih dekat akan mengalami  proses

yang sama dengan sebelumnya;

  1. Demikian seterusnya sampai semua daerah mengalami

pengurangan yang sama;

  1. Walupun pelepasan muatan listrik secara individual melepaskan

bagian demi bagian dari bendakerja, tetapi hal ini terjadi ratusan

bahkan ribuan kali  per detik sehingga pengikisan secara

bertahap akan terjadi pada  semua bagian permukaan dalam

daerah celah tersebut.

  1. Bila salah satu parameter  ini  meningkat, maka  laju pelepasan

material juga akan   meningkat;

  1. Kekasaran permukaan juga dipengaruhi oleh arus dan frekuensi;
  2. Permukaan akhir yang paling baik dihasilkan dalam EDM

dengan pengoperasian  pada  frekuensi yang  tinggi dan  arus

pelepasan muatan listrik yang rendah.

  1. Karena perkakas memberikan penetrasi pada  bendakerja,  maka

ini  berarti telah terjadi proses pemesinan  lubang  pada

bendakerja  diluar  ukuran perkakas (perkakas tidak menyentuh

bendakerja);

  1. Jarak antara perkakas dengan bendakerja  pada  saat pemesinan

lubang terjadi disebut overcut;

Keausan perkakas

  1. Temperatur bunga  api yang  tinggi tidak hanya  menyebabkan

meleburnya  bendakerja  tetapi juga melebur perkakas, sehingga

akan terjadi rongga  kecil  pada  permukaan yang  berhadapan

dengan rongga yang dihasilkan pada bendakerja;

  1. Keausan perkakas biasanya diukur sebagai rasio antara material

yang  dilepaskan pada  bendakerja  dengan material yang

dilepaskan pada perkakas;

  1. Rasio ini berkisar antara 1,0 sampai 100 atau sedikit di atasnya,

tergantung pada kombinasi material bendakerja dengan material

elektrode perkakas.

Elektrode perkakas biasanya dibuat dari :

  1. grafit
  2. tembaga
  3. kuningan
  4. tembaga tungsten
  5. perak tungsten
  6. material yang lain

Laju pelepasan material (Material Remove Rate) :

  1. Kekerasan dan kekuatan material bendakerja bukan merupakan

faktor dalam EDM, karena prosesnya tidak melalui persentuhan

antara perkakas dengan bendakerja.

  1. Tetapi titik lebur material bendakerja  adalah merupakan sifat

yang sangat penting,  dan laju  pelepasan  material dapat

dihubungkan secara  pendekatan dengan titik lebur, dengan

menggunakan rumus empiris.

Keuntungan dan kerugian

Beberapa keuntungan dari EDM meliputi mesin dari:

  • Kompleks bentuk yang lain akan sulit untuk memproduksi dengan alat pemotong konvensional
  • Sangat sulit untuk bahan sangat dekat toleransi
  • Sangat kecil pekerjaan potong di mana alat pemotong konvensional dapat merusak bagian dari alat tekanan kelebihan pemotongan.
  • Tidak ada kontak langsung antara alat dan benda kerja.Oleh karena itu bagian halus dan bahan yang lemah dapat mesin tanpa distorsi apapun.
  • Sebuah permukaan akhir yang baik dapat diperoleh.
  • Lubang yang sangat halus dapat dengan mudah dibor.

Beberapa kerugian dari EDM meliputi:

  • Tingkat lambat removal material.
  • Waktu tambahan dan biaya yang digunakan untuk membuat elektroda untuk ram / setempel EDM.
  • Mereproduksi sudut tajam pada benda kerja sulit karena memakai elektroda.
  • Konsumsi daya spesifik sangat tinggi.
  • Konsumsi daya tinggi.
  • “Overcut” terbentuk.
  • Memakai alat yang berlebihan terjadi pada mesin.
  • Elektrik non-konduktif bahan dapat mesin hanya dengan spesifik set-up dari proses.

semoga bermanfaat

Iklan