Makalah Mesin Non Konvensional [PDF]

Citation preview

MAKALAH Proses Permesinan dengan Proses Non Konvensional



Oleh Afif Risno Prayogo



03051281520102



Alexsi



03051181520094



Gebby Pihandana



03051181520018



Rizky Bagus Pratama



03051181520018



M Sabili Rahcman



03051181520016



JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 1



KATA PENGANTAR



Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah proses permesinan dengan proses non konvensional. Penulis juga tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih kepada segenap pihak karena telah banyak membantu sehingga makalah proses permesinan dengan proses non konvensional. ini dapat terselesaikan sebagaimana mestinya. Makalah ini disusun berdasarkan apa yang penulis dapatkan dari pembelajaran serta berbagai referensi yang penulis dapatkan. Dengan tersusunnya makalah ini, penulis berharap agar kiranya ini dapat digunakan sebagai salah satu sumber penambah ilmu, wawasan, dan pengetahuan. Disamping itu penulis mengharapkan bahwa makalah ini tidak hanya sebagai pelengkap tugas saja melainkan dapat disebut sebagai hasil karya yang setidaknya, dipelihara dan digunakan sebagaimana mestinya. Akhirnya penulis sadar bahwa makalah ini belumlah sempurna, oleh karena itu demi kesempurnaan makalah yang akan dibuat berikutnya, penulis sangat mengharapkan saran serta dukungan maupun kritik yang sifatnya membangun dari para pembaca sehingga dengan semua itu kesempurnaan makalah ini dapat tercapai.



2



DAFTAR ISI



HALAMAN JUDUL.........................................................................................1 KATA PENGANTAR.......................................................................................2 DAFTAR ISI.................................................................................................... .3 BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang..................................................................................4 1.2 Rumusan Masalah.............................................................................4 1.3 Tujuan………….............................................................................. 4 BAB II. PEMBAHASAN 2.1. Mesin Non Konvensional…………………….........................5 2.2. EDM (Electronic discharger machine)..……………………..............5 2.3. LASER BEAM MACHINING (LBM).......................................................20 2.4 Plasma Arc Machining(PAM)........................................24 2.5 Electron Beam Machining (EBM) ............................................26 2.6 Ion Beam Machining (IBM) BAB III. PENUTUP 3.1 Kesimpulan.................................................................................30 3.2 Saran...........................................................................................30 DAFTAR PUSTAKA..................................................................................31



3



BAB I PENDAHULUAN



1. 1



Latar Belakang Di saat sekarang ini sangatlah penting bagi seorang Engineer dari jurusan teknik mesin



untuk menguasai ataupun mengetahui cara kerja suatu alat ataupun mesin. Tidaklah berguna Engineer tersebut jika hanya setelah lulus dari perguruan tinggi hanya mendapatkan pengetahuan yang tidak dapat digunakan ketika Engineer tersebut turun kedunia kerja. Alat ataupun mesin yang ada di zaman teknologi seperti sekarang ini sangatlah beragam. Selain itu, seorang engineer dari jurusan teknik mesin juga harus mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan proses produksi. Sebagai contohnya seorang Engineer harus mengerti proses permesinan dengan proses non konvensional. Selanjutnya pembahasan tentang proses permesinan dengan proses non konvensional. 1.2



RUMUSAN MASALAH 1. Apa pengertian dan penjelasan mengenai Mesin Non Konvensional? 2. Apa pengertian dan penjelasan mengenai EDM (Electronic discharger machine)? 3. Apa pengertian dan penjelasan mengenai LASER BEAM MACHINING (LBM)? 4. Apa pengertian dan penjelasan mengenai Plasma Arc Machining(PAM)? 5. Apa pengertian dan penjelasan mengenai Electron Beam Machining (EBM)? 6. Apa pengertian dan penjelasan mengenai Ion Beam Machining (IBM)?



1.3



TUJUAN Tujuan dibuatnya makalah ini merupakan tugas utama dalam mengisi nilai akademik pelajaran proses manufaktur yakni. Selain itu, sesuai sasaran yang dikemukakan diatas, sebagian besar tujuan dibuatnya makalah ini ialah membagi pengetahuan serta membantu rekan-rekan mahasiswa/mahasiswi yang kurang memahami mengenai proses permesinan dengan proses non konvensional, dimana diharapkan dengan itu mahasiswa dapat menguasai teori sehingga nantinya dapat diaplikasikan dalam proses praktik. 4



BAB II PEMBAHASAN



2.1



Mesin Non Konvensional Perkembangan dari permesinan material benda kerja yang semakin keras serta desain



produk yang semakin kompleks juga tuntutan produktivitas yang semakin tinggi mengakibatkan timbulnya anggapan bahwa proses permesinan konvensional dengan menggunakan perkakas potong dan perautan secara mekanis menjadi tidak ekonomis lagi dan ketinggalan dalam ketelitian serta kualitas permukaan hasil pengerjaannya untuk jenis material dan tuntutan tersebut diatas. Penggunaan material yang semakin keras untuk suatu produk akan berkakibat terhadap kenaikan biaya permesinan yang semakin tinggi. Apabila tidak dilakukan penerapan hasil penelitian pengembangan teknologi permesinan khususnya pada perautan logam, maka kenaikan biaya permesinan tidak dapat dihindari. Oleh sebab itu, penggunaan mesin-mesin non konvensional dibutuhkan dalam proses produksi yang menggunakan material yang lebih kompleks lagi. Penggunaan proses permesinan non konvensional yang efisien diperlukan dipahami mengenai seluk-beluk dari permasalahan permesinan. Metode proses permesinan non konvensional yang akan dipakai tidak dapat digantikan oleh proses permesinan konvensional. Metode yang dipilih cocok atau tepat untuk kondisi yang diberikan serta tidak akan efesien untuk kondisi yang lain. Macam-macam mesin non konvensional terdiri dari Abrasive Jet Machining (AJM), Chemical Machining (CHM), Electrochemical Machining (ECM) Ultrasonic Machining (USM), Water Jet Machining (WJM), dan lain sebagainya. 2.3 EDM (Electronic discharger machine) A.DefinisiEDM (Electrical Discharge Machining) EDM adalah teknik pengerjaan machining nonkonvensional. Berbeda dengan teknik machining konvensional yang memakai pisau pemotong, mesin CNC EDM membentuk benda kerja dengan cara melepaskan busur listrik (electrical discharge / spark) melalui elektroda. Busur listrik ini menimbulkan panas yang sangat tinggi 5



sehingga mengerosi benda kerja.Sistem kontrol listrik menghasilkan pelepasan busur listrik yang terkontrol sehingga secara terus-menerus mengerosi dan membentuk benda kerja.Cairan dielectric digunakan sebagai medium yang berfungsi untuk flushing sisa-sisa partikel material hasil erosi, pendinginan elektroda dan benda kerja, serta sebagai konduktor listrik. B.Penggunaan EDM Karakteristik yang mengharuskan penggunaan EDM, jika bentuk benda kerja sebagai berikut. • Dinding yang sangat tipis. • Lubang dengan diameter sangat kecil. • Rasio ketinggian dan diameter sangat besar. • Benda kerja sangat kecil. • Sulit dicekam. EDM dapat di gunakan pada material benda kerja sebagai berikut: • Keras. • Liat. • Meninggalkan sisa penyayatan. • Harus mendapat perlakuan panas. EDM dapat digunakan untuk beberapa proses yaitu: •Pengaturan/setup berulang, bermacam-macam pengerjaan, bermacam-macam proses pencekaman benda. • Broaching. • Stamping yang prosesnya cepat C.ALASAN PENGGUNAAN EDM EDM juga dapat digunakan dengan beberapa alasan berikut: • Jam kerja 24 jam dengan hanya satu shift operator. • Memerlukan proses yang tidak mementingkan perhatian khusus dari pekerja secara intensif. EDM tidak dipengaruhi oleh kekerasan bahan benda kerja, sehingga sangat bermanfaat bila digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan kekerasan cukup tinggi.Bahan tersebut47 meliputi baja yang telah dikeraskan, Stellite and Tungsten Carbide. Karena proses EDM menguapkan material sebagai ganti penyayatan,kekerasan dari benda kerja bukan merupakan faktor penting. Maka dari itu mesin EDM digunakan untuk membuat bentuk komplek dies dan perkakas potong dari material yang amat keras. Bagian lain yang hanya bisa dikerjakan dengan EDM adalah kemampuannya membuat sudut dalam (internal corners) yang runcing.Pemesinan konvensional tidak mungkin mengerjakan kantong dengan pojok runcing, yang bisa dicapai adalah radius minimal sekitar 1/32 inchi yang paralel dengan sumbu pahat. D.BEBERAPA MACAM EDM 1. Stempel EDM / Sinker EDM / Ram EDM Setempel EDM kadang-kadang juga disebut sebagai tipe rongga EDM atau volume.Setempel EDM terdiri dari elektroda dan benda kerja yang terendam dalam cairan isolasi seperti, minyak atau, lebih jarang, cairan dielektrik lainnya.Elektroda dan benda kerja yang terhubung ke catu daya yang sesuai.Listrik menghasilkan potensial listrik antara dua bagian.Sebagai elektroda mendekati benda kerja, dielektrik kerusakan terjadi di dalam cairan plasma membentuk saluran 6



dan percikan kecil melompat. Bunga api ini biasanya menyerang satu per satu kali karena sangat kecil kemungkinannya bahwa lokasi yang berbeda dalam ruang antar-elektroda memiliki sangat identic charachetistics listrik lokal yang memungkinkan percikan terjadi secara bersamaan di semua lokasi tersebut. Bunga api ini terjadi dalam jumlah besar di lokasi acak antara elektroda dan benda kerja.



Sebagai dasar logam terkikis, dan celah elektroda kemudian meningkat, elektroda diturunkan secara otomatis oleh mesin sehingga proses dapat terus berlanjut tanpa gangguan. Beberapa ratus ribu bunga api terjadi per detik dalam proses ini, dengan siklus yang sebenarnya yang hati-hati dikendalikan oleh parameter setup. Mengendalikan siklus ini kadang-kadang dikenal sebagai “tepat waktu” dan “off time”, yang didefinisikan secara lebih formal di literature.Pengaturan yang tepat waktu menentukan panjang atau durasi percikan. Oleh karena itu, pada waktu yang lebih lama menghasilkan rongga yang lebih mendalam untuk itu dan semua percikan bunga api berikutnya untuk menciptakan siklus kasar pada benda kerja selesai. Hal yang sebaliknya berlaku untuk waktu yang lebih singkat.Off waktu adalah periode waktu yang satu percikan digantikan oleh yang lain. Off waktu yang lebih panjang misalnya, memungkinkan dielektrik disiram cairan melalui nosel untuk membersihkan puing-puing terkikis, sehingga menghindari hubungan pendek. Pengaturan ini dapat dipertahankan dalam mikro detik.Bagian geometri yang khas adalah bentuk 3D yang kompleks sering kali dengan kecil atau berbentuk sudut aneh, Vertikal, orbital, vectorial, terarah, heliks, kerucut, rotasi, berputar dan pengindeksan siklus pemesinan juga digunakan. 2. Wire EDM Kawat listrik di discharge machining (WEDM), atau kawat-cut EDM, tipis untai tunggal kawat logam, biasanya kuningan, diberi makan melalui benda kerja, biasanya terjadi tenggelam dalam sebuah tangki dengan cairan dielektrik, yang biasanya air deionised. Proses ini biasanya tidak digunakan untuk menghasilkan 3D yang kompleks geometri. Hal ini bukannya biasanya digunakan untuk memotong pelat setebal 300mm dan untuk membuat tinju, peralatan, dan mati dari logam keras yang terlalu sulit untuk mesin dengan metode lainnya. E. Komponen dan fungsinya : a. Meja mesin EDM digunakan sebagai tempat dudukan mesin EDM b. Cairan dielektrik 7



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. 52 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 kerja f. Voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial pada rangkaian mesin g. Amperemeter digunakan untuk mengukur besar arus yang mengalir pada mesin 7.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. F. PRINSIP KERJA EDM Mesin 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. EDM juga kadangkadang 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. G. KEUNTUNGAN ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE a. Dapat membuat bentuk kompleks yang kemungkinan sukar dilakukan dengan mesin konvensional. b. Dapat mengerjakan material benda kerja yang keras dengan tingkat kepresisian 8



tinggi. c. Dapat mengerjakan bagian bentuk yang sangat kecil sekalipun, tanpa cemas bagian tersebut ikut terpotong. d. Tidak ada kontak langsung antara alat dan benda kerja sehingga tidak timbul distorsi pada pemakanan. 2.4 LASER BEAM MACHINING (LBM)



1.Pengertian Laser Beam Machining (LBM) Laser Beam Machining (LBM) adalah suatu metode pemotongan, di mana benda kerja dileburkan dan diuapkan oleh sebuahsinar laser monokromatik yang kuat. Ketika sinar mengenai benda kerja,panas menghasilkan lelehan dan menguapkan benda kerja hingga yangpaling keras sekalipun.LBM dapat digunakan untuk welding dan cutting metals/nonmetals.Selain itu, LBM juga dapat digunakan untuk brazing (memelas), soldering,drilling, dan membuat tanda (marking). 2. Prinsip Dasar Terbentuknya Laser Kata “ laser ” merupakan akronimdari “light amplification bystimulated emission of radiation”. Laser dapat terbentuk akibat penyerapan energi kuantum oleh material/medium laser dari sumber sinar yang menyebabkan elektron sebuah atomnya melompat ke tingkat energy yang lebih tinggi (orbit yang lebih jauh dari nukleus). Elektron ini kemudian akan jatuh ke orbit asalnya secara spontan sambil memancarkan energiyang telah diserap sebelumnya. Energi yang berupa radiasi ini memiliki panjang gelombang yang sama dengan energi penstimulasinya dan sefase dengannya.



9



3.Operasi kerja LBM Skema kerja pada laser padat



Sistem LBM dioperasikan pada suhu ruang.Dengan menggunakankapasitor yang diisi 4.000 V, getaran 3.000 J dilepaskan dalam 1 msmelalui gas Xenon praionisasi dalam sinar lampu. Sinar lampu inimemancarkan energi yang akan diserap oleh batang laser.Batang laser ditempatkan pada ruang optik yang memiliki reflektor berbentuk elips. Dengan menempatkan batang pada fokus reflektor,hampir semua radiasi dari sinar lampu difokuskan padanya sehinggaenergi yang diserap menjadi optimal. Dengan menyerap energi ini,elektron di dalam batang akan berpindah ke orbit yang lebih luar dari inti.Lalu karena ia ingin kembali ke kondisi normal atau awalnya, maka iamemancarkan energi yang telah diserapnya dalam bentuk sinar. Ujung ujung batang dilapisi oleh reflektor yang memantulkan sinar tersebutsehingga di dalam batang sendiri pun terjadi pemantulan internal.Pada salah satu ujung, reflektor yang digunakan 10



hanyamemantulkan sebagian sinar yang datang kepanya sehingga ketika sinar yang terbentuk telah mencapai intensitas tertentu, sinar laser akan lolos. Hal ini terjadi pada 6-120 getaran/menit.



Proses Pada Batang Laser



Sinar yang lolos, dipancarkan hampir sepenuhnya sejajar atauhanya berbeda sudut (θ) 10 -10 radian.Karena perbedaan yang rendahini dan sifat monokromatiknya, sinar dapat difokuskan dengan lensasederhana untuk memperoleh kerapatan daya yang tinggi di area kecilberukuran 1-6 in dari lensa.Karena diperuntukan untukmemfokuskan/memusatkan sinar yang datang ke padanya, lensa yangdigunakan adalah lensa cembung yang bersifat konvergen.Dengan mengatur fokus lensa, kita dapat membentuk potonganyang kita inginkan, seperti bentuk potongan yang melebar di atas atau melebar di bawah. Cara lain adalah dengan mengatur posisi benda kerjaterhadap jatuhnya sinar. Hal ini membutuhkan pengaturan meja kerja. Skema Kerja Laser Gas



11



4. Keuntungan dari LBM: a. Mampu diterapkan pada semua logam yang ada. b. Ketidakadaan kontak langsung dan gaya yang besar antara alat danbenda kerja. c. Kemampuan untuk bekerja dalam udara, gas inert, ruang hampa , dancairan atau padatan yang transparan secara optik. d. Keakuratan dan kemampuan untuk membuat lubang dan potonganyang sangat kecil. e. Kecocokan untuk memotong keramik dan material-material lain yangsiap dikenai panas kejut. Gambar 13.Hasil Pemesinan LBM 5.Kerugian dari LBM: a. Modal dan biaya operasi yang tinggi. b. Kemampuan pakai yang terbatas (benda kerja yang tipis dan pemotongan material untuk jumlah yang kecil). c. Kecepatan produksi yang lama karena dibutuhkan penjajaran yangakurat. d. Ketidakseragaman lubang dan potongan. e. Efek kerusakan akibat panas pada benda kerja. f. Membutuhkan operator yang sangat handal. g. Efisiensi operasi yang rendah. 2.5 Plasma Arc



12



1.Plasma Arc Welding Plasma Arc Welding merupakan bagian dari pengelasan busur listrik dan prosesnya serupa dengan Gas Tungsten Arc Welding (GTAW/TIG welding) yaitu menggunakan elektroda tak terkonsumsi dari tungsten untuk menghasilkan busur listrik pada benda kerja. Perbedaannya adalah pada PAW terjadi aksi konvergensi gas inert di lubang nozzle pada obor las (welding torch) sehingga menghasilkan penguatan busur listrik seperti pada gambar 1 di bawah



Skema peralatan Plasma Arc Welding



peralatan Plasma Arc Welding 2.Pengertian Plasma Jet Plasma terdiri dari kumpulan elektron yang bergerak bebas dari atom-atom yang kehilangan elektron. Energi yang dibutuhkan untuk strip elektron dari atom untuk membuat plasma dapat berbagai asal misal termal, listrik atau cahaya (sinar ultra violet, cahaya tampak intens dari laser). Plasma dapat dipercepat dan dikendalikan oleh medan listrik dan magnetik. 3.Prinsip Kerja Plasma Jet Plasma welding Pada proses ini menggunakan frekuensi dan tegangan tinggi, menghasilkan percikan untuk mengionisasi udara melalui kepala obor dan memulai sebuah busur. Obor yang dipegang menggunakan tangan biasanya dapat memotong menjadi 2 pada (48 mm) pelat baja tebal, dan obor yang dikendalikan oleh komputer lebih kuat, yaitu dapat memotong baja sampai 6 inci (150 mm) tebal. Sejak pemotong menghasilkan plasma yang sangat panas dan sangat "lancip" untuk memotong, dimana sangat berguna untuk memotong logam lembaran atau bentuk siku 13



melengkung. Sebagai pelindung kacamata lasdan perisai wajah diperlukan untuk mencegah kerusakan mata. Pada pengelasan ini, gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu sangat tinggi sehingga gas menjadi terion dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut plasma. Peralatan didesain sedimikian sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus sehingga suhu plasma naik dan konsentrasi energi panas pada logam pada area yang kecil akan menyebabkan logam cepat menjadi cair. Ketika gas meninggalkan nosel, gas berkembang dengan cepat dan membawa logam cair, sehingga proses pemotongan bisa berjalan. Las plasma busur nyala listrik (Plasma Arc Welding). Proses plasma sebenarnya merupakan penyempurnaan las tungsren, hanya saja busur nyala listrik tidak muncul diantara elektroda dengan benda kerja tetapi muncul antara ujung elektroda dengan gas inti yang mengalir di sekitarnya. Las plasma ternyata lebih baik dari las tungsten karena busur nyala listrik yang muncul lebih stabil dengan diameter lebih kecil sehingga panasnya lebih terpusat. Proses pengelasan bias lebih cepat, disamping itu tungsten tidak pernah menyentuh benda kerja. Plasma cutting Plasma cutting adalah proses yang digunakan untuk memotong baja dan lainnya logam dari ketebalan yang berbeda (atau kadang-kadang bahan lain) dengan menggunakanobor plasma. Dalam proses ini, suatu gas inert (di beberapa unit, udara tekan) ditiup dengan kecepatan tinggi dari nozel, pada saat yang sama busur listrik terbentuk melalui gas yang dari nozel ke permukaan dipotong, mengubah sebagian dari gas itu untuk plasma. Plasma cukup panas untuk mencairkan logam yang dipotong dan bergerak cukup cepat untuk meniup logam cair jauh dari memotong.Busur plasma sangat panas dan berada di kisaran 25.000 ° C (45,000 ° F). Plasma (arc) cutting dikembangkan pada tahun 1950 untuk memotong logam yang tidak bisa nyala api dipotong, seperti baja stainless aluminium, dan tembaga. Proses pemotongan plasma busur konduktif menggunakan gas elektrik untuk mentransfer energi dari sumber daya listrik melalui pemotongan plasma obor ke dipotong material. Gas plasma termasuk argon, hidrogen, nitrogen dan campuran, ditambah udara dan oksigen. Biasanya, sebuah sistem pemotongan busur plasma memiliki catu daya, rangkaian mulai busur, dan obor. Sumber daya dan sirkuit starter busur tersambung ke obor memotong memimpin dan kabel yang menyediakan aliran gas yang tepat, arus listrik, dan frekuensi tinggi untuk obor untuk memulai dan mempertahankan proses dan. The busur aliran plasma difokuskan oleh sangat sempit lubang nozzle.Suhu busur plasma meleleh logam dan menembus benda kerja sementara aliran gas kecepatan tinggi menghilangkan bahan cair dari bagian bawah dipotong, atau goresan.Selain itu untuk radiasi energi tinggi (Ultraviolet dan terlihat) yang dihasilkan oleh plasma busur pemotongan. A. MACAM-MACAM PLASMA CUTTING 1.Plasma Cutting konvensional Arc (1957) Jet plasma yang dihasilkan oleh konvensional "kering" teknik penyempitan busur diperkenalkan pada tahun 1957 oleh Union Carbide's Linde Divisi. Pada tahun yang sama, Dr Robert Gage memperoleh paten, yang selama 17 tahun memberikan Union Carbide monopoli virtual. Teknik ini dapat digunakan untuk memotong logam apapun pada kecepatan potong yang relatif tinggi. Ketebalan plat bisa berkisar dari lembaran logam tipis untuk pelat setebal sepuluh inci (250 mm). Ketebalan potong pada akhirnya tergantung pada kapasitas saat pembawa obor dan sifat fisik logam.Sebuah obor tugas berat mekanik dengan kapasitas arus 1000 amp bisa 14



memotong sampai dengan 10-inch stainless steel tebal dan aluminium.Namun, dalam sebagian besar aplikasi industri, tebal plat jarang melebihi dua inci.Dalam rentang tebal, potongan plasma konvensional biasanya miring dan memiliki ujung atas bulat.pemotongan miring adalah hasil dari ketidakseimbangan dalam masukan panas ke wajah dipotong. Sebuah sudut potong yang positif dihasilkan karena energi panas di bagian atas potongan didisipasikan sebagai busur berlangsung melalui memotong. Ketidak seimbangan panas berkurang dengan menempatkan obor sedekat mungkin dengan benda kerja dan menerapkan prinsip penyempitan busur, seperti yang ditunjukkan pada Gambar .penyempitan busur Peningkatan menyebabkan profil temperatur busur listrik menjadi diperpanjang dan lebih seragam.Sejalan, potong menjadi lebih persegi.Sayangnya, penyempitan nosel konvensional dibatasi oleh kecenderungan penyempitan meningkat untuk mengembangkan dua busur seri, satu busur antara elektroda dan nozzle dan busur kedua antara nozzle dan benda.. Fenomena ini dikenal sebagai "busur ganda" dan rusak baik elektroda dan nozzle.Double busur sangat terbatas sejauh mana kualitas plasma dipotong dapat ditingkatkan. Sejak diperkenalkannya proses busur plasma pada pertengahan tahun 50-an, penelitian yang difokuskan pada peningkatan penyempitan busur tanpa menciptakan arcing ganda. Plasma pemotongan busur seperti yang dilakukan maka sekarang disebut sebagai "pemotongan plasma konvensional."Hal ini dapat rumit untuk berlaku jika pengguna memotong berbagai logam dan ketebalan pelat yang berbeda. Sebagai contoh, jika proses plasma konvensional digunakan untuk memotong stainless steel, baja ringan, dan aluminium, perlu untuk menggunakan gas yang berbeda dan arus gas untuk kualitas optimal potong pada ketiga logam. Plasma konvensional memotong didominasi 1957-1970, dan sering dibutuhkan campuran gas yang sangat mahal argon dan hidrogen. 2.Dual F Arc Plasma rendah (1962) Teknik aliran dual dikembangkan dan dipatenkan oleh Dinamika Corporation Thermal dan James Browning, Presiden TDC, pada tahun 1963. Ini melibatkan sedikit modifikasi plasma proses pemotongan konvensional. Pada dasarnya, itu dimasukkan fitur yang sama seperti pemotongan plasma konvensional, kecuali bahwa perisai gas sekunder telah ditambahkan di sekitar nosel plasma. Biasanya, dalam operasi dual memotong aliran, atau plasma, gas nitrogen dan gas shielding sekunder dipilih sesuai dengan logam yang akan dipotong. gas perisai sekunder biasanya yang digunakan adalah udara atau oksigen untuk baja ringan, karbon dioksida untuk stainless steel, dan argon sebuah / campuran hidrogen untuk aluminium. Pemotongan kecepatan masih lebih baik dibandingkan dengan pemotongan konvensional pada baja ringan, namun kualitas potong tidak cukup untuk banyak aplikasi. Pemotongan kecepatan dan kualitas pada stainless steel dan aluminium pada dasarnya sama dengan proses konvensional. Keuntungan utama dari pendekatan ini adalah bahwa nozzle bisa tersembunyi dalam cangkir atau gelas keramik gas perisai seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, mencegah nosel dari korslet dengan benda kerja, dan mengurangi kecenderungan untuk arcing ganda.Gas perisai juga meliputi zona pemotongan, meningkatkan kualitas potong dan kecepatan serta pendinginan nozel dan topi perisai. 3. Air Plasma Cutting (Sejak 1963) Udara pemotongan diperkenalkan pada awal 1960-an untuk memotong baja ringan.Oksigen di udara memberikan energi tambahan dari reaksi eksotermik dengan baja 15



cair.Ini energi tambahan meningkat memotong kecepatan sekitar 25% dari plasma pemotongan dengan nitrogen. Meskipun proses dapat digunakan untuk memotong baja stainless dan aluminium, permukaan luka di bahan-bahan ini sangat teroksidasi dan tidak dapat diterima untuk banyak aplikasi. Masalah terbesar dengan pemotongan udara selalu menjadi erosi yang cepat dari elektroda obor plasma.elektroda khusus, terbuat dari zirkonium, hafnium, atau paduan hafnium, diperlukan karena tungsten tergerus di detik jika gas pemotongan terkandung oksigen. Bahkan dengan bahan-bahan khusus, elektroda kehidupan menggunakan plasma udara jauh lebih sedikit dari umur elektroda yang terkait dengan plasma konvensional. Meskipun pemotongan udara tidak dikejar di akhir 1960-an di Amerika Serikat dan dunia barat, kemajuan mantap dibuat di Eropa timur dengan pengenalan dari "Feinstrahl Brenner" (obor menghasilkan busur terbatas), yang dikembangkan oleh Manfred van Ardenne. Teknologi ini diadopsi di Rusia dan akhirnya di Jepang.Pemasok utama menjadi Mansfeld Jerman Timur.Beberapa galangan kapal di Jepang adalah pengguna awal pemotongan plasma udara peralatan. Namun, kehidupan elektroda relatif pendek dan penelitian diungkapkan bahwa wajah potongan benda kerja memiliki persentase tinggi nitrogen dalam larutan yang dapat menyebabkan porositas saat kemudian dilas. 4.Air Shield Plasma Cutting (1965) Air perisai pemotongan plasma mirip dengan aliran ganda kecuali air yang diganti untuk gas perisai.Potong penampilan dan kehidupan nosel ditingkatkan karena efek pendinginan yang disediakan oleh air. Potong lurus, kecepatan potong dan akumulasi sampah tidak terukur membaik aliran plasma dual memotong karena air tidak memberikan penyempitan busur tambahan. 5. Injeksi air Cutting (1968) Sebelumnya, dinyatakan bahwa kunci untuk meningkatkan kualitas memotong meningkat penyempitan busur sementara mencegah arcing ganda. Dalam plasma injeksi air proses pemotongan, air radial disuntikkan ke busur secara seragam seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Para pelampiasan radial air pada busur yang diberikan tingkat yang lebih tinggi penyempitan busur daripada yang dapat dicapai hanya dengan nozel tembaga saja.Arc suhu di wilayah ini diperkirakan mendekati 50.000 ° K atau kira-kira sembilan kali suhu permukaan matahari dan lebih dari dua kali suhu busur plasma konvensional.Hasil bersih diperbaiki kuadrat dipotong, peningkatan kecepatan pemotongan dan penghapusan sampah ketika memotong baja ringan.penyempitan air injeksi Radial busur dikembangkan dan dipatenkan pada tahun 1968 oleh Richard W. Couch Jr, Presiden Hypertherm. Pendekatan lain yang diambil untuk membatasi busur dengan air adalah untuk mengembangkan pusaran pusaran air di sekitar busur. Dengan teknik ini, penyempitan busur tergantung pada kecepatan pusaran yang diperlukan untuk menghasilkan pusaran air yang stabil.Gaya sentrifugal yang diciptakan oleh pusaran kecepatan tinggi cenderung untuk meratakan film annulus air terhadap busur dan, oleh karena itu, mencapai kurang dari efek konstriksi dibandingkan dengan injeksi air radial. Berbeda dengan proses konvensional dijelaskan sebelumnya, dipotong kualitas optimal dengan plasma injeksi air diperoleh pada semua logam dengan hanya satu gas: nitrogen. Ini kebutuhan gas tunggal membuat proses lebih ekonomis dan mudah digunakan. Secara fisik, nitrogen ideal karena kemampuan unggul untuk mentransfer panas dari busur untuk benda 16



kerja.Energi panas yang diserap oleh nitrogen ketika dipisahkan telah dilepaskan ketika direkombinasi di benda yang dikerjakan.Meskipun suhu sangat tinggi pada titik di mana air dilanggar busur, kurang dari 10% dari air itu menguap.Sisa air keluar dari nozzle dalam bentuk semprotan berbentuk kerucut, yang didinginkan atas permukaan benda kerja.Pendinginan tambahan ini mencegah pembentukan oksida pada permukaan memotong dan efisien didinginkan nozzle pada titik beban panas maksimum. Alasan untuk penyempitan busur di zona injeksi air adalah pembentukan lapisan batas isolasi uap antara jet plasma dan air disuntikkan. (Ini batas lapisan uap, yang "Linden Frost Layer," adalah prinsip yang sama yang memungkinkan setetes air untuk menari di sekitar di piring logam panas daripada segera menguap.) Nozzle hidup itu sangat meningkat dengan teknik injeksi air karena lapisan batas uap terisolasi nozzle dari panas kuat dari busur, dan air didinginkan dan dilindungi nozel pada titik penyempitan busur maksimum dan panas busur maksimum. Perlindungan yang diberikan oleh lapisan uap air batas juga memungkinkan sebuah inovasi desain yang unik: bagian bawah seluruh nosel bisa keramik. Akibatnya, busur ganda, penyebab utama dari kerusakan nozzle, nyaris dieliminasi. Karakteristik penting dari potongan pinggirnya adalah bahwa sisi kanan garitan itu persegi dan sisi kiri garitan itu sedikit miring. Hal ini bukan disebabkan oleh air injeksi melainkan hasil dari pusaran searah jarum jam dari gas plasma. pusaran ini menyebabkan lebih banyak energi busur yang akan dikeluarkan di sisi kanan goresan itu. Asimetri ini memotong sama ada dengan menggunakan konvensional "kering" memotong ketika gas pemotongan diaduk. Ini berarti bahwa arah perjalanan harus benar dipilih untuk menghasilkan dipotong persegi di sisi yang benar dari benda kerja. Dalam kasus pemotongan sebuah cincin dengan sisi sejajar, jari-jari luar akan dipotong dalam arah jarum jam, yang memberikan dipotong persegi di sisi kanan. Demikian pula, dipotong dalam dibuat dalam arah jarum jam untuk mempertahankan tepi persegi di bagian dalam cincin.Sebuah cincin pusaran berlawanan dapat disediakan yang membalikkan pusaran aliran gas dan, akibatnya, juga sisi baik memotong ke sisi kiri. Ini akan digunakan jika sistem dua potong obor harus memotong bagian cermin gambar secara bersamaan.



6.Air Knalpot dan Tabel Air (1972) Karena proses busur plasma adalah sumber panas yang sangat terkonsentrasi hingga 50.000 K, ada beberapa efek samping yang bersifat negatif. Pada pemotongan busur tertinggi saat ini, plasma dihasilkan tingkat kebisingan intens lebih dari yang biasanya diizinkan di wilayah kerja, membutuhkan perlindungan telinga.Asap dan gas beracun berpotensi dikembangkan di area kerja, membutuhkan ventilasi yang baik. Radiasi ultraviolet, yang berpotensi dapat menyebabkan luka bakar pada kulit dan mata, diperlukan pakaian pelindung dan kacamata gelap. Efek samping ini membuka proses busur plasma untuk kritik di depan lingkungan. Sesuatu harus ditemukan untuk menangani masalah daerah tersebut.Pada tahun 1972, Hypertherm diperkenalkan dan dipatenkan di Knalpot Air dan Pengendalian Pencemaran Air Tabel sistem, yang dikendalikan efek berpotensi berbahaya untuk memotong busur plasma. 7. Air Knalpot Tingkat kebisingan yang tinggi busur plasma tajam dikurangi melalui efek meredam dari 17



tirai air.Asap dan gas beracun yang terbatas pada daerah tirai air, yang bertindak sebagai scrubber air, menghilangkan partikel-partikel asap dalam air. Arc silau berkurang ke tingkat yang kurang berbahaya untuk mata.Dengan pewarna yang tepat dalam air, radiasi ultraviolet itu berkurang. 8.Underwater Cutting (1977) Upaya lebih lanjut di Eropa untuk menurunkan tingkat kebisingan dari busur plasma dan untuk menghilangkan asap pengembangan sebanyak mungkin menyebabkan pemotongan bawah air. Metode untuk plasma daya tinggi pemotongan dengan memotong arus di atas 100 amps telah menjadi sangat populer sehingga saat ini, plasma banyak kekuatan tinggi memotong sistem potong bawah air. Untuk memotong plasma dalam air, benda kerja terbenam sekitar 2 sampai 3 inci di bawah air dan obor plasma dipotong sementara direndam dalam air. Tingkat asap dan kebisingan serta busur silau dikurangi secara dramatis. Salah satu efek negatif dari metode ini adalah bahwa benda kerja pemotongan tidak dapat diamati saat memotong dan kecepatan potong berkurang 1020%. Selanjutnya, operator tidak bisa lagi menentukan dari suara busur apakah proses pemotongan ini berjalan dengan benar dan apakah bahan yang akan menghasilkan kualitas yang baik dipotong. Akhirnya, ketika memotong dalam air, air yang mengelilingi zona potong memisahkan diri menjadi oksigen dan hidrogen, dan oksigen yang dibebaskan memiliki kecenderungan untuk menggabungkan dengan logam cair dari luka (terutama aluminium dan logam ringan lainnya) untuk membentuk oksida logam, yang daun gas hidrogen bebas dalam air.Ketika hidrogen ini terkumpul dalam saku di bawah benda kerja, itu menciptakan ledakan kecil ketika menyulut kembali dengan jet plasma.Oleh karena itu, kebutuhan air terus-menerus gelisah saat memotong logam tersebut. 9.Underwater Knalpot Berdasarkan popularitas pemotongan bawah air, pada tahun 1986 Hypertherm dirancang dan dipatenkan sebuah Air Knalpot bawah air yang disuntikkan udara di sekitar senter, mendirikan gelembung udara yang memotong bisa dilanjutkan. Ini menjadi udara diinjeksikan proses pemotongan bawah laut yang paling sering digunakan dengan oksigen memotong sampai 260 amp. Penggunaan proses ini meningkat memotong kualitas dan diproduksi normal kecepatan potong tinggi dicapai dengan air-line dan teknik memotong "di-udara" plasma. 10.Rendah-Amp Air Plasma Cutting (1980) Pada tahun 1980, produsen peralatan plasma busur pemotongan di belahan bumi Barat memperkenalkan peralatan menggunakan udara sebagai gas plasma, terutama untuk sistem plasma rendah amp.Pada awal 1983, Dinamika Thermal meluncurkan PAK3 dan SAF memperkenalkan ZIP-POTONG.Kedua unit sangat sukses, satu di Amerika Serikat dan yang lainnya di Eropa.Hal ini membuka era baru untuk memotong busur plasma yang meningkatkan ukuran pasar dunia sekitar 50 kali pada tahun 1980 dan menciptakan produsen baru.Plasma pemotongan busur akhirnya diterima sebagai metode baru untuk memotong logam dan dianggap sebagai alat yang berharga di semua segmen industri pengerjaan logam modern. Dengan dorong baru diberikan kepada industri busur plasma memotong melalui kompetisi peningkatan, perbaikan baru yang diperkenalkan yang membuat proses mudah digunakan. Proses jauh lebih handal dan keterampilan yang dibutuhkan kurang untuk beroperasi. Power supply desain menggunakan teknologi konverter state padat primer dan sekunder memperbaiki karakteristik busur dan mengurangi ukuran dan berat dari sistem. Hypertherm membuat 18



kontribusi lain dengan paten seperti blowback (atau hubungi start) obor yang menghilangkan frekuensi tinggi busur mulai, dan nozel perisai udara disuntikkan, yang dilindungi akhir bagian depan selama penindikan logam. 11.Oksigen Plasma Cutting (1983) Karena metode tradisional pemotongan baja adalah proses oxyfuel, itu logis bahwa insinyur yang memotong busur plasma dikembangkan mencoba dari awal untuk menggunakan oksigen sebagai gas plasma. Namun, suhu yang sangat tinggi di ujung elektroda dan keberadaan oksigen murni disebabkan semua bahan elektroda yang dikenal dengan cepat memburuk, sehingga baik tidak ada pemotongan dapat dibuat atau hanya pemotongan durasi yang sangat singkat ini diberikan oksigen dan udara tidak dapat diterima sebagai plasma gas.Oksigen pemotongan itu telah ditinggalkan di tahun-tahun awal pengembangan teknologi plasma pemotongan.Pada awal 1970, ditemukan bahwa hafnium dan zirkonium dalam bentuk industri yang tersedia tidak menahan kemerosotan cepat yang terjadi dengan memotong oksigen busur plasma.Udara dan oksigen sebagai gas plasma lagi menjadi kepentingan ekstrim. Hypertherm mengambil tantangan ini dan mulai usaha R & D dengan sungguhsungguh. Pada tahun 1983, perusahaan berhasil dengan desain obor lebih baik yang memungkinkan untuk menggunakan oksigen sebagai gas plasma.Sebuah paten untuk memotong plasma oksigen air disuntikkan arc diberikan dan oksigen pemotongan plasma menjadi perkembangan terbaru dalam teknologi plasma busur. Oksigen plasma pemotongan menawarkan berbagai dross-bebas kondisi kecepatan potong, kecepatan potong meningkat hingga 30%, sementara beroperasi pada tingkat saat ini yang lebih rendah, dan menghasilkan tepi halus, persegi, dan lebih lembut. Bagian tepi potongan yang dihasilkan lebih mudah untuk mengarang dengan membungkuk atau pengelasan. Semua baja, termasuk kekuatan tinggi, baja paduan rendah, sekarang dipotong sampah bebas dengan proses baru. Bagian penting terus hidup elektroda, yang, bahkan saat menggunakan hafnium, tetap terbatas.Namun, kualitas dipotong potong baja dengan oksigen yang luar biasa, dan pengguna akhir paling banyak ditemukan tradeoff kecepatan jauh lebih tinggi dan kualitas memotong dalam menghadapi kehidupan elektroda yang lebih pendek untuk dapat diterima.operasi dross Mahal pasca-cut removal sering dikaitkan dengan pemotongan nitrogen hampir dihilangkan dengan plasma oksigen. 12. Oksigen Injeksi Plasma Cutting (1985) Oksigen injeksi pemotongan plasma dielakkan masalah kehidupan elektroda dengan menggunakan nitrogen sebagai gas plasma dan penyuntikan oksigen hilir di pintu keluar dari nozzle seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. gambar 4.6. Oksigen injeksi pemotongan plasma Proses ini digunakan secara eksklusif pada baja ringan dan sedikit meningkatkan kecepatan pemotongan. Namun, kelemahan utama adalah kurangnya kuadrat dipotong, penghapusan goresan berlebihan, hidup nozzle pendek, dan fleksibilitas yang terbatas (baja ringan). Sementara proses ini masih digunakan di beberapa lokasi, kenaikan terbatas dalam kinerja yang terkait dengan itu tidak membenarkan biaya ekstra desain obor ini agak rumit dan halus.



19



2.5 Electron Beam Machining (EBM)



Gambar Komponen dari sistem EBM Prototype electron beam pertama kali dirancang oleh Steigerwald pada tahun 1947. Electron beam machining (EBM) digunakan di industri sejak tahun 1960-an yang pengaplikasiannya pada nuklir dan aerospace welding. Pada saat sekarang ini LBM banyak digunakan pada industri manufaktur semiconductor untuk membuat lubang-lubang kecil, memotong, engraving (mengukir) dan perlakuan panas (heat treatment).



A. Komponen utama dan mekanisme kerja Komponen utama dari EBM diperlihatkan pada Gambar 1. Pada EBM terdapat ruangan vakum dengan tingkat kevakuman sekitar 10^-4 torr. Tungsten filament katoda dipanaskan hingga temperatur 2500 hingga 3000 derajat Calcius untuk memancarkan elektron. Ukuran untuk pengaruh pancaran elektron ini dinamakan emission current yang besarnya bervariasi antara 20 hingga 100 mA. Current densities berkisar antara 5 hingga 15 A/cm^2. Emission current dipengaruhi oleh jenis material katoda, suhu dan tinggi tegangan dengan ukuran sekitar 150 kV. Tegangan tinggi mempercepat aliran elektron menuju arah benda kerja. Setelah dipercepat, elektron difokuskan dan melewati sebuah lubang pada anoda. Electron beam kemudian difokuskan kembali oleh sistem magnetic atau electronic lens system. Kecepatan elektron pada EBM dipertahankan pada kecepatan 228 × 10^3 km/s dan mengenai permukaan benda kerja dengan diameter sekitar 0,25 mm.



20



Energi kinetik dari elektron dengan cepat diubah menjadi panas yang menyebabkan meningkatnya temperatur benda kerja. Ketika temperatur benda kerja di atas titik didih benda kerja menyebabkan material removal dengan proses penguapan. Dengan power densities pada EBM 1,55 MW/mm^2 maka pada hakekatnya semua material bisa diproses dengan menggunakan EBM. Cara tentang bagaimana electron beam yang terfokus menembus benda kerja tidak sepenuhnya dipahami karena begitu kompleksnya mekanisme yang terjadi. Adapun dipercayai bahwa permukaan benda kerja meleleh disebabkan karena kombinasi antara tekanan elektron dan tegangan permukaan. Lelehan benda kerja dihilangkan dan menguap sehingga material removal rates dari EBM sekitar 10 mm^3/min. Pulsed electron beam pada 10^4 Hz mengurangi suhu benda kerja diluar bagian yang dimachining. Gambar 2 memperlihatkan faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja EBM.



Gambar Parameter yang mempengaruhi performa EBM



21



Gambar Jumlah pulses versus relative machinability index (Kaczmarek, 1976)



Gambar 4 memperlihatkan power yang dibutuhkan oleh EBM untuk melakukan pemesinan pada beberapa jenis material. Material yang memiliki tingkat konsumsi power yang lebih rendah akan membutuhkan jumlah pulses yang lebih kecil dan machinability akan meningkat jika dibandingkan dengan material dengan tingkat konsumsi power yang lebih tinggi dengan volume yang sama. Machinability dipengaruhi oleh thermal properties dari material sama halnya dengan density dan electrical conductivity. Penelitian telah memperlihatkan bahwasanya peningkatan percepatan tegangan di atas 120 kV tidak efektif.



Gambar Relative power consumption for different materials 22



Kualitas permukaan yang dihasilkan dari EBM tergantung dari jenis material. Estimasi kekasaran permukaan dari EBM ketika membuat lubang kecil atau memotong mendekati 1 µm. Surface layer dari material dipengaruhi oleh temperatur focused beam yang diilustrasikan oleh lapisan putih berbentuk cincin yang mengelilingi lubang sebagaimana terlihat pada Gambar 5. Diameter lapisan yang rusak (damaged layer) akan bertambah jika durasi pulse bertambah dan diameter lubang semakin besar. Heat affected zone pada EBM sekitar 0,25 mm.



Gambar Cross section of cavity by single EBM pulse



B. Aplikasi EBM 



Drilling



Lubang berbentuk bulat dan kerucut dengan berbagai diameter bisa dibuat secara akurat dengan jumlah beberapa ribu per detik. Boehme (1983) menyatakan bahwa diameter lubang terbesar dan kedalaman mak-simal yang bisa dikerjakan dengan EBM adalah 1,5 mm dan 10 mm dengan depth-to-diameter ratio pada rentang 1:1 hingga 1:15. Untuk lubang yang lebih dalam, pada rentang 2,5 hingga 7,5 mm, Steigerwald dan Mayer (1967) menyatakan bahwa hal tersebut membutuhkan power supply yang stabil. 



Melubangi lembaran tipis (perforation of thin sheets)



Untuk melubangi lembaran tipis dengan EBM bisa dilakukan 10.000 hingga 100.000 lubang per detik. Pada beberapa aplikasi lembaran (sheet) atau foil dibentangkan pada rotating drum. EBM perforation bisa diaplikasikan untuk produksi filter dan mask tabung televisi berwarna. 23







Slotting



Waktu slotting dengan menggunakan EBM tergantung dari ketebalan benda kerja. Stainless steel dengan tebal 0,05 mm dipotong dengan waktu rata-rata 100 m/min sedangkan stainless steel dengan tebal 0,18 mm dipotong dengan waktu rata-rata 50 m/min dengan menggunakan kondisi pemesinan yang sama. 



Fabrikasi Integrated Circuit (IC)



Birnie dan Champney (1967) memberikan perhatian pada penggunaan teknologi electron beam untuk scribing lapisan tipis circuits untuk industri elektronik. Electron beam juga bisa digunakan untuk mengukir pada keramik. Parameter proses pada EBM dan kemampuan umum diperlihatkan pada Tabel 1.



Tabel Parameter proses dan kemampuan EBM



24



C. Kelebihan EBM 



Proses pembuatan lubang (drilling) bisa dilakukan sangat cepat hingga lebih dari 4000



lubang per detik. 



Tidak ada kendala jika harus membuat lubang pada sudut tertentu.







Drilling parameter bisa dengan mudah diubah selama proses pemesinan.







Benda kerja yang keras, ulet dan reflektif (memantulkan sinar) bisa diproses dengan



menggunakan EBM. 



Tidak terjadi distorsi mekanik (perubahan bentuk yang tidak diinginkan) pada benda



kerja karena tidak ada kontak antara EBM dengan benda kerja. 



Proses EBM memungkinkan dihasilkannya benda kerja dengan keakuratan yang tinggi.







Proses EBM menghasilkan surface finish yang baik







Proses relatif murah dibandingkan dengan proses lain untuk menghasilkan lubang yang



sangat kecil. 



D. Kekurangan EBM 



Biaya pembelian peralatan yang mahal.







Waktu produksi yang lebih lama karena ada waktu yang dibutuhkan untuk membuat



vakum. 



Timbulnya lapisan tipis pada permukaan benda kerja sebagaimana terlihat pada Gambar



25



2.6 Ion Beam Machining



Gambar Komponen Ion Beam Machining (IBM) Ion beam machining (IBM) berlangsung di ruang vakum dengan menggunakan ion bermuatan yang dihasilkan dari sumber ion dengan mengakselerasi tegangan. Mekanisme pemakanan material (material removal mechanism) pada Ion beam machining (IBM) berbeda dengan electron beam machining (EBM). Proses ion beam machining (IBM) lebih erat kaitannya dengan pelemparan (ejection) atom, dari permukaan, oleh atom yang terionisasi (ions) lain yang membombardir material benda kerja. Proses ion beam machining ini dinamakan juga ion etching, ion milling atau ion material. Sistem permesinan pada ion beam machining terlihat pada Gambar.



Ion beam machining (IBM) memiliki sumber ion yang menghasilkan beam yang cukup intens dan kemudian memberikan tumbukan ion pada permukaan benda kerja sehingga terjadi penghilangan atom (removal atoms) pada benda kerja. Heated tungsten filament bertindak sebagai katoda. Dari katoda elektron diakselerasi dengan tegangan tinggi (1 kV) menuju anoda. Selama elektron dari katoda menuju anoda, elektron-elektron ini berinteraksi dengan atom argon pada sumber plasma untuk menghasilkan ion argon. Sebuah medan magnet ditempatkan di antara katoda dan anoda yang membuat elektron spiral. Panjang elektron bertambah ketika melalui gas argon dan meningkatkan proses ionisasi. Ion yang dihasilkan kemudian diekstrak dari plasma menuju benda kerja yang terpasang pada meja yang dilengkapi pendingin air. Meja benda kerja memiliki kemiringan 0 derajat hingga 80o derajat. 26



A. Material Removal Rate Ion Beam Machining



Material removal rate pada Ion beam machining (IBM) bisa dilihat pada Gambar berikut ini:



Gambar Removal rates IBM for different materials



B. Keakuratan Ion Beam Machining (IBM) Mengerjakan benda kerja dengan dimensi yang sangat kecil sebesar 10 hingga 100 nm adalah memungkinkan dengan menggunakan IBM. Tingkat keakuratan ±1% telah dilaporkan oleh McGeough (1988). Untuk kehalusan permukaan dari penggunaan IBM bisa mencapai ukuran kurang dari 1µm. C. Aplikasi Ion Beam Machining (IBM) 



Ion Beam Machining digunakan untuk meratakan laser mirror dan juga bisa digunakan



untuk mengurangi ketebalan lapisan film tipis. 



Polishing dan shaping permukaan optik.







Membuat tekstur tertentu pada permukaan benda kerja seperti pada tembaga, nikel,



stainless steel, perak dan emas. 



IBM bisa melakukan mill dengan lebar garis 0,2 µm



27



BAB III PENUTUP



3.1 Kesimpulan Setelah penulis membaca dari semua referensi yang di dapatkan dan dari penyusunan makalah proses permesinan dengan proses non konvensional ini maka penulis dapat menyimpulkan bahwa. Pada akhirnya penulis mengetahui Pengertian mesin non konvensional, prinsip dasar dari EBM, PAM,LBM, EDM, IBM. 3.2 Saran Adapun saran-saran yang dapat diberikan kepada pembaca makalah ini sebagai berikut : Dalam pembuatan makalah diperlukan kerja keras dalam mencari berbagai referensi agar makalah yang dibuat lebih baik. Pelajari makalah yang telah dibuat, agar dapat menambah wawasan kita.



28



Daftar Pustaka Taufiq Rochim, (1990). Teori Kerja Bor. Bandung: Politeknik Manufaktur Bandung. Taufiq Rochim, (1993). Teori & Teknologi Proses Pemesinan. Bandung: Proyek HEDS. Fox Valley Technnical College, 2007, Machine Shop 3 : "Milling Machines" Tool Holding (http://its.fvtc.edu/ machshop3/basicmill/default.htm).



29