Jurusan Teknik MesinJurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng TirtayasaTirtayasaJl. Jendral Sudirman KM.3 CilegonJl. Jendral Sudirman KM.3 Cilegon

Present by :Present by :

DAREZA DWIAJIDAREZA DWIAJI(070959)(070959)

1. ABRASIVE JET MACHINING 1. ABRASIVE JET MACHINING (AJM)(AJM)

2. ULTRASONICMACHINING (USM) 2. ULTRASONICMACHINING (USM) 3. CHEMICAL MACHINING (CHM) 3. CHEMICAL MACHINING (CHM)

PERTEMUAN 1PERTEMUAN 1

TOPIK : KLASIFIKASI PROSES NON KONVESIONALTOPIK : KLASIFIKASI PROSES NON KONVESIONAL

1. ABRASIVE JET MACHINING (AJM)1. ABRASIVE JET MACHINING (AJM)

2. ULTRASONICMACHINING (USM)2. ULTRASONICMACHINING (USM)

3. CHEMICAL MACHINING (CHM)3. CHEMICAL MACHINING (CHM)

1. Abrasive Jet Machining1. Abrasive Jet Machining

Prinsip dasar AJM :Prinsip dasar AJM : Pemusatan aliran dengan kecepatan tinggi Pemusatan aliran dengan kecepatan tinggi

daripada fluida (udara atau gas) yang daripada fluida (udara atau gas) yang bercampur dengan partikel-partikel abrasive bercampur dengan partikel-partikel abrasive pada benda kerja. Metal removal pada pada benda kerja. Metal removal pada benda kerja terjadi karena efek benda kerja terjadi karena efek shearingshearing oleh partikel abrasive dan disertai oleh efek oleh partikel abrasive dan disertai oleh efek abrasi dan erosi oleh aliran fluida dan abrasi dan erosi oleh aliran fluida dan partikelpartikel

Parameter-parameter yang mempengaruhi proses Parameter-parameter yang mempengaruhi proses AJMAJM::

1.Kecepatan proses pengerjaan material 1.Kecepatan proses pengerjaan material (rate of metal (rate of metal removal)removal)

2.Geometri dan surface finish dari pada benda kerja2.Geometri dan surface finish dari pada benda kerja

3. Kecepatan keausan dari pada 3. Kecepatan keausan dari pada nozelnozel

Persyaratan ukuran abrasive dan bidang Persyaratan ukuran abrasive dan bidang pemakaiannya.pemakaiannya.

Abrasive,Ukuran Butir, dan Pemakaian :Abrasive,Ukuran Butir, dan Pemakaian :

1.1. Alumunium Oksida (Al2O3), 12-50 μm, Untuk memotong, Alumunium Oksida (Al2O3), 12-50 μm, Untuk memotong, membuat celahmembuat celah

2.2. Silicium Carbide (SiC), 25-40 μm, Untuk memotong, Silicium Carbide (SiC), 25-40 μm, Untuk memotong, membuat celahmembuat celah

3.3. Sodium Bikarbonat (NaHCO3) 27 μm, Finishing, T= 50 CSodium Bikarbonat (NaHCO3) 27 μm, Finishing, T= 50 C

4.4. Dolomite (CaMg(CO3), 200 mesh, Etching & polishingDolomite (CaMg(CO3), 200 mesh, Etching & polishing

5.5. Butiran Gelas, 0,635-1,27 mm, Polishing &deburingButiran Gelas, 0,635-1,27 mm, Polishing &deburing

Fluida pembawa abrasive : Fluida pembawa abrasive : TekananTekanan ViskositasViskositas Kecepatan aliran fluidaKecepatan aliran fluida

Dalam proses ini fluida yang dipergunakan:Dalam proses ini fluida yang dipergunakan: UdaraUdara Karbon dioksidaKarbon dioksida Gas N2Gas N2

Tekanan fluida yang keluar dari nozel Tekanan fluida yang keluar dari nozel umumnya 2-8,5 kgf/cm2, tetapi yang cocok umumnya 2-8,5 kgf/cm2, tetapi yang cocok biasanya 5 kgf/cm2. Kecepatan aliran fluida biasanya 5 kgf/cm2. Kecepatan aliran fluida keluar dari nozel keluar dari nozel (gas exit velocity)(gas exit velocity) dipengaruhi oleh kecepatan partikel dipengaruhi oleh kecepatan partikel abrasive dalam fluida. Hal ini berarti bahwa abrasive dalam fluida. Hal ini berarti bahwa memperbesar aliran massa partikel abrasive memperbesar aliran massa partikel abrasive akan mengurangi kecepatan aliran fluida akan mengurangi kecepatan aliran fluida pembawa. Dan parameter yang pembawa. Dan parameter yang mempengaruhinya adalah mempengaruhinya adalah mixing ratio (MR)mixing ratio (MR)

Faktor-faktor yang terlibat dalam nozel Faktor-faktor yang terlibat dalam nozel meliputi :meliputi :

Bentuk geometris dari nozelBentuk geometris dari nozel Konstruksi/materialKonstruksi/material Jarak ujung nozel dengan benda kerjaJarak ujung nozel dengan benda kerja

Gambar 3 Nozel Abrasive Jet Machining

2. Ultrasonic Machining (USM)2. Ultrasonic Machining (USM)

Prinsip Dasar USM:Prinsip Dasar USM:

Proses pengerjaan oleh partikel abrasive karena Proses pengerjaan oleh partikel abrasive karena adanya efek tumbukan oleh partikel abrasive adanya efek tumbukan oleh partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja. Proses terhadap permukaan benda kerja. Proses tumbukan ini terjadi karena adanya penggetaran tumbukan ini terjadi karena adanya penggetaran pahat relative terhadap benda kerja, sedangkan pahat relative terhadap benda kerja, sedangkan partikel abrasive yang terdapat diantara benda partikel abrasive yang terdapat diantara benda kerja dan pahat berfungsi sebagai media kerja dan pahat berfungsi sebagai media perantara untuk transfer energi.perantara untuk transfer energi.

Mengapa disebut ultrasonic?Mengapa disebut ultrasonic?

Karena frekuensi getaran dari phat berkisar Karena frekuensi getaran dari phat berkisar 16.000 sampai 25.000 Hz. Batas bawah 16.000 sampai 25.000 Hz. Batas bawah ditentukan oleh tingkat kebisingan. Batas ditentukan oleh tingkat kebisingan. Batas atas ditentukan oleh: cooling system pada atas ditentukan oleh: cooling system pada transducer dan natural frequency (frekuensi transducer dan natural frequency (frekuensi pribadi) dari pemegang pahat. pribadi) dari pemegang pahat. Ultrasonic Ultrasonic MachiningMachining kadang-kadang disebut juga kadang-kadang disebut juga sebagai:sebagai:

Ultrasonic grindingUltrasonic grinding atau atau impact Grindingimpact Grinding

Gambar 4 Ultrasonic Machining

Teori dasar dalam proses USM :Teori dasar dalam proses USM :

Proses secara mekanis yang terlihat didalam Proses secara mekanis yang terlihat didalam pengerjaan dengan ultrasonic machining adalah:pengerjaan dengan ultrasonic machining adalah:

Proses tumbukan oleh partikel abrasive terhadap Proses tumbukan oleh partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja, karena pergetaran pahat permukaan benda kerja, karena pergetaran pahat (hammering process)(hammering process)

Proses pembenturan Proses pembenturan (impact process)(impact process) oleh oleh partikel-partikel bebas pada permukaan benda partikel-partikel bebas pada permukaan benda kerja.kerja.

Erosi yang terjadi karena adanya kavitasiErosi yang terjadi karena adanya kavitasi Proses kimia daripada macam fluida yang Proses kimia daripada macam fluida yang

dipergunakandipergunakan

Peranan pergetaran pahat dalam USMPeranan pergetaran pahat dalam USM

Peranan utama adalah menimbulkan efek Peranan utama adalah menimbulkan efek tumbukan daripada partikel abrasive pada tumbukan daripada partikel abrasive pada permukaan benda kerjapermukaan benda kerja

Menimbulkan efek pemompaan ultrasonik Menimbulkan efek pemompaan ultrasonik terhadap fluida pembawa kedalam ruang antara terhadap fluida pembawa kedalam ruang antara benda kerja dengan pahat.benda kerja dengan pahat.

Menimbulkan sirkulasi turbulent daripada aliran Menimbulkan sirkulasi turbulent daripada aliran fluida abrasive pada sela antara pahat dan fluida abrasive pada sela antara pahat dan benda kerja.benda kerja.

Menimbulkan efek kavitasi pada fluida pembawaMenimbulkan efek kavitasi pada fluida pembawa

Peranan fluida pembawa Peranan fluida pembawa (slurry)(slurry) dalam USM dalam USM

Untuk membawa partikel abrasiveUntuk membawa partikel abrasive untuk membawa pergi gram-gram halus untuk membawa pergi gram-gram halus

hasil pengerjaanhasil pengerjaan Sebagai pendingin baik untuk benda kerja Sebagai pendingin baik untuk benda kerja

maupun untuk pahatmaupun untuk pahat

Material partikel abrasive dalam proses USM:Material partikel abrasive dalam proses USM:

Boron karbida (B4C)Boron karbida (B4C) Silikon Karbida (SiC)Silikon Karbida (SiC) Alumunium Oksida (Al2O3)Alumunium Oksida (Al2O3)

Dari ketiga material tersebut diatas, maka yang Dari ketiga material tersebut diatas, maka yang paling sering dipergunakan adalah boron karbida paling sering dipergunakan adalah boron karbida karena beberapa alasan :karena beberapa alasan :

Boron karbidaBoron karbida adaah material yang keras sekali, adaah material yang keras sekali, sekitar 1,5 – 2 X lebih keras dari pada silikon sekitar 1,5 – 2 X lebih keras dari pada silikon karbida.karbida.

Tahan terhadap efek benturan maupun tumbukanTahan terhadap efek benturan maupun tumbukan Dapat memotong lebih cepat daripada Dapat memotong lebih cepat daripada material material

abrasiveabrasive lainnya. lainnya. Proses pemotongannya lebih presisi dan Proses pemotongannya lebih presisi dan surface surface

finishfinish yang lebih sempurna yang lebih sempurna

Gambar 5. Shematic Representation of the USM Apparatus

Peralatan elektronik dalam USMPeralatan elektronik dalam USM

1.1. OscilatorOscilator

2.2. AmplifierAmplifier

3.3. TransduserTransduser

Proses pemotongan yang khusus cocok Proses pemotongan yang khusus cocok untuk USM :untuk USM :

Pembuatan lubang baik dengan penampang Pembuatan lubang baik dengan penampang yang bundar maupun dengan penampang yang yang bundar maupun dengan penampang yang tidak teraturtidak teratur

Proses coining khususnya untuk material yang Proses coining khususnya untuk material yang mudah dikerjakan dengan USM,misalnya glasmudah dikerjakan dengan USM,misalnya glas

Pembuatan ulir luar dengan bantuan suatu Pembuatan ulir luar dengan bantuan suatu fixture khusus dimana benda kerja bisa berputar fixture khusus dimana benda kerja bisa berputar dan bergerak translasi bersamaandan bergerak translasi bersamaan

Gambar 6 Proses Pengerjaan USM

Gambar 8. Principle of Ultrasonic MachiningGambar 7. Schematic diagram

3. Chemical Machining (CHM)3. Chemical Machining (CHM)

Prinsip dasar Proses CHM:Prinsip dasar Proses CHM:

Pada dasarnya proses CHM ini adalah Pada dasarnya proses CHM ini adalah suatu bentuk proses korosi yang terjadi suatu bentuk proses korosi yang terjadi pada suatu metal akibat adanya suatu pada suatu metal akibat adanya suatu reaksi kimia yang mengubah metal tersebut reaksi kimia yang mengubah metal tersebut secara kimiawi menjadi senyawa garam secara kimiawi menjadi senyawa garam yang mengandung unsur metal tersebut. yang mengandung unsur metal tersebut.

Gambar 9. Proses Pengerjaan CHM

Proses pengerjaan pada metalProses pengerjaan pada metal

Pada proses selektif maka proses pengerjaan material Pada proses selektif maka proses pengerjaan material benda tersebut terjadi pada tempat-tempat tertentu saja, benda tersebut terjadi pada tempat-tempat tertentu saja, sedangkan bagian-bagian lainnya dilindungi dengan sedangkan bagian-bagian lainnya dilindungi dengan material tertentu, sehingga tidak terjadi reaksi kimia pada material tertentu, sehingga tidak terjadi reaksi kimia pada tempat tersebut tempat tersebut

Pada proses tidak selektif Pada proses tidak selektif (non selective removal process)(non selective removal process) maka proses pengerjaan material benda kerja itu terjadi maka proses pengerjaan material benda kerja itu terjadi diseluruh permukaan benda kerjadiseluruh permukaan benda kerja

Didalam proses pengerjaan secara relatif, Didalam proses pengerjaan secara relatif, dibutuhkan suatu material pelindung pada dibutuhkan suatu material pelindung pada bagian benda kerja tersebut, sedemikian bagian benda kerja tersebut, sedemikian rupa sehingga tidak terjadi reaksi kimia rupa sehingga tidak terjadi reaksi kimia antara bagian yang terlindung itu dengan antara bagian yang terlindung itu dengan zat pelarut kimia, Material pelindung inilah zat pelarut kimia, Material pelindung inilah yang disebut dengan yang disebut dengan etchant resistant etchant resistant materialmaterial atau yang lebih dikenal dengan atau yang lebih dikenal dengan istilah istilah maskant.maskant.

Berdasarkan cara pemakaiannya, maka Berdasarkan cara pemakaiannya, maka maskant ini dapat diklasifikasikan sebagai maskant ini dapat diklasifikasikan sebagai

berikut:berikut:1. Cut and peel maskant1. Cut and peel maskant Cut and peel maskant ini banyak dipergunakan dalam Cut and peel maskant ini banyak dipergunakan dalam

industri pesawat terbang, material benda kerja: titanium industri pesawat terbang, material benda kerja: titanium dan baja paduan. dan baja paduan.

Keuntungan maskant jenis ini, diantaranya:Keuntungan maskant jenis ini, diantaranya: 1. kemampuan untuk melakukan proses pengerjaan pada 1. kemampuan untuk melakukan proses pengerjaan pada

elemen-elemen mesin dengan bentuk yang tidak teratur elemen-elemen mesin dengan bentuk yang tidak teratur (ireguler shape)(ireguler shape)

2. cocok untuk elemen mesin yang membutuhkan kedalaman 2. cocok untuk elemen mesin yang membutuhkan kedalaman proses pengerjaan sampai 10 mmproses pengerjaan sampai 10 mm

. 3. Kemampuan untuk menghasilkan suatu bentuk permukaan . 3. Kemampuan untuk menghasilkan suatu bentuk permukaan yang bertingkat pada permukaan benda kerjayang bertingkat pada permukaan benda kerja

Kerugian maskant jenis ini diantaranya:Kerugian maskant jenis ini diantaranya:

Maskant ini tidak cocok untuk dipergunakan Maskant ini tidak cocok untuk dipergunakan pada benda kerja yang tipis.pada benda kerja yang tipis.

Ketelitian ukuran benda kerja yang Ketelitian ukuran benda kerja yang dihasilkan terbatas maksimum sekitar 130 dihasilkan terbatas maksimum sekitar 130 μμmm

2. Photoresist maskant2. Photoresist maskant

Maskant jenis ini sangat sensitif terhadap sinar Maskant jenis ini sangat sensitif terhadap sinar ultraviolet, Benda kerja dilapisi photo resistant ultraviolet, Benda kerja dilapisi photo resistant maskant dengan cara: membenamkan atau maskant dengan cara: membenamkan atau menyemprotkan maskant tersebut pada menyemprotkan maskant tersebut pada permukaan benda kerja dan kemudian dikeringkan. permukaan benda kerja dan kemudian dikeringkan. Karena photoresistant maskant mempunyai Karena photoresistant maskant mempunyai ketahanan yang kurang terhadap reaksi kimia, ketahanan yang kurang terhadap reaksi kimia, maka proses HCM yang terjadi hanya mampu maka proses HCM yang terjadi hanya mampu menghasilkan kedalam proses pengerjaan sekitar: menghasilkan kedalam proses pengerjaan sekitar: 2mm. 2mm.

Keuntungan dari photoresistant maskant Keuntungan dari photoresistant maskant adalah:adalah:

– Memungkinkan proses CHM bisa dilakukan Memungkinkan proses CHM bisa dilakukan pada material yang tipispada material yang tipis

– Ketelitian benda kerja bisa tinggi, sekitar: 15 Ketelitian benda kerja bisa tinggi, sekitar: 15 μμmm– Kecepatan produksi dari pada proses CHM Kecepatan produksi dari pada proses CHM

dengan mempergunakan maskant ini bisa dengan mempergunakan maskant ini bisa dipertinggi, dengan teknik fotografi.dipertinggi, dengan teknik fotografi.

Kerugian dari photoresistant maskant Kerugian dari photoresistant maskant adalah:adalah:

– Pelekat yang tidak sempurna dari pada lapisan Pelekat yang tidak sempurna dari pada lapisan photoresistant maskant pada permukaan benda kerja, photoresistant maskant pada permukaan benda kerja, kecuali jika sebelumnya benda kerja yang akan kecuali jika sebelumnya benda kerja yang akan dilapisi, dibersihkan secara hati-hati.dilapisi, dibersihkan secara hati-hati.

– Sensitif terhadap sinar, kotoran dan debu, dan mudah Sensitif terhadap sinar, kotoran dan debu, dan mudah rusak terhadap cara penggunaan yang kurang rusak terhadap cara penggunaan yang kurang berhati-hati.berhati-hati.

– Proses pelapisan maskant ini jauh lebih kompleks Proses pelapisan maskant ini jauh lebih kompleks dibandingkan dengan dibandingkan dengan maskant cut and peelmaskant cut and peel

3. Screen print maskant3. Screen print maskant

Sebelum maskant ini dipasangkan pada Sebelum maskant ini dipasangkan pada permukaan benda kerja terlebih dahulu, permukaan benda kerja terlebih dahulu, permukaan tersebut diberi tirai dengan semacam permukaan tersebut diberi tirai dengan semacam silksilk (sutera). Dengan teknik fotografi permukaan (sutera). Dengan teknik fotografi permukaan tirai tersebut diberi zat pelapis sesuai dengan pola tirai tersebut diberi zat pelapis sesuai dengan pola daripada bagian yang akan mengalamiproses daripada bagian yang akan mengalamiproses pengerjaan CHM. Kemudian barulah material pengerjaan CHM. Kemudian barulah material benda kerja tersebut dicelupkan kedalam maskant benda kerja tersebut dicelupkan kedalam maskant dan maskant ini tidak akan melekat pada bagian-dan maskant ini tidak akan melekat pada bagian-bagaian yang telah dilapisi dan proses CHM bagaian yang telah dilapisi dan proses CHM terjadi pada bagian ini.terjadi pada bagian ini.

Gambar 10. Skema Proses CHM

Faktor-faktor yang menentukan didalam Faktor-faktor yang menentukan didalam pemilihan maskant diantaranya adalah:pemilihan maskant diantaranya adalah:

Daya tahan maskant terhadap zat pelarut kimiaDaya tahan maskant terhadap zat pelarut kimia Maskant tersebut mudah dilepaskan pada akhir Maskant tersebut mudah dilepaskan pada akhir

proses pengerjaanproses pengerjaan Bentuk dan ukuran benda kerja yang akan Bentuk dan ukuran benda kerja yang akan

diprosesdiproses Pertimbangan ekonomi Pertimbangan ekonomi

Faktor-faktor yang mempengaruhi Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan zat pelarut kimia:pemilihan zat pelarut kimia:

Jenis material benda kerjaJenis material benda kerja Jenis maskant yang dipergunakanJenis maskant yang dipergunakan Besarnya Besarnya rate of metal removalrate of metal removal yang diingini yang diingini Kondisi pengerjaanKondisi pengerjaan Permukaan akhir yang diinginkanPermukaan akhir yang diinginkan Pertimbangan ekonomi yang terlibat dalam Pertimbangan ekonomi yang terlibat dalam

proses pengerjaan iniproses pengerjaan ini

Gambar 11. Selected methods of Abrasive Electrical/Chemical Machining Processes(A – abrasive, D – dielectric, E – electrolyte)

Proses CHM ini bisa dipergunakan untuk Proses CHM ini bisa dipergunakan untuk pembuatan lubang atau celah, untuk pembuatan lubang atau celah, untuk blangking blangking operationoperation dan dan engravingengraving (pembuatan huruf atau (pembuatan huruf atau

bentuk-bentuk ukiranbentuk-bentuk ukiran). ).

Keuntungan proses CHMKeuntungan proses CHM Set-up dan perkakas yang dipergunakan relatif murahSet-up dan perkakas yang dipergunakan relatif murah Tidak terjadi bekas-bekas geram pada bagian tepi daripada Tidak terjadi bekas-bekas geram pada bagian tepi daripada

benda yang dikerjakan.benda yang dikerjakan. Pelat tipis dapat dikerjakan tanpa terjadi deformasi.Pelat tipis dapat dikerjakan tanpa terjadi deformasi. Ketelitian pengerjaan bertambah dengan semakin tipisnya Ketelitian pengerjaan bertambah dengan semakin tipisnya

benda kerja.benda kerja. Proses CHM tidak tergantung kepada kekerasan benda Proses CHM tidak tergantung kepada kekerasan benda

kerja. Selama proses berlangsung tidak terjadi perubahan kerja. Selama proses berlangsung tidak terjadi perubahan sifat fisik material benda kerjasifat fisik material benda kerja

Proses CHM sangat fleksibel untuk segala bentuk dan Proses CHM sangat fleksibel untuk segala bentuk dan ukuranukuran

Kerugian proses CHM adalah:Kerugian proses CHM adalah: Membutuhkan keahlian operator yang relatif Membutuhkan keahlian operator yang relatif

tinggitinggi Uap yang berasal dari etchant (zat pelarut Uap yang berasal dari etchant (zat pelarut

kimia) adalah sangat korosif sehingga kimia) adalah sangat korosif sehingga peralatan yang dipergunakan dalam proses peralatan yang dipergunakan dalam proses ini harus benar-benar terlandung.ini harus benar-benar terlandung.

Dalamnya proses pengerjaan sangat Dalamnya proses pengerjaan sangat terbatasterbatas

Produktivitas relatif rendahProduktivitas relatif rendah

““SEKIAN….”SEKIAN….”

TERIMA KASIHTERIMA KASIH