Finnishing procces
Dengan
Electro discharge machining
Pada pembuatan dies
Nama :
Febrian Aliandi (20409053)
EDM
1. Pengertian EDM
Pengeluaran muatan listrik machining (EDM singkatan Electrical Discharge Machining.), bahasa sehari-hari kadang-kadang juga disebut sebagai spark machining, erosi percikan, terbakar, mati tenggelam atau kawat erosi, adalah suatu proses manufaktur mana yang ingin membentuk suatu objek, yang disebut benda kerja, dapat diperoleh dengan menggunakan lucutan listrik (percikan). Materi yang dihapus dari benda kerja terjadi melalui serangkaian cepat saat ini berulang discharge antara dua elektroda, dipisahkan oleh dielektrik cair dan tunduk pada listrik tegangan.
Electrical Discharge Machining (EDM) adalah logam proses penghapusan dilakukan dengan penciptaan ribuan kotoran per detik listrik yang mengalir antara elektroda dan benda kerja dalam cairan dielektrik. Memiliki efek menguap logam yang sangat kecil wilayah dikendalikan. Proses yang EDM dapat digunakan pada setiap bahan yang konduktif listrik, termasuk bahan-bahan eksotis seperti Waspaloy atau Hastaloy, yang sangat sulit untuk mesin dengan menggunakan metode konvensional.
Secara mudah EDM adalah sebuah metode untuk menghilangkan bahan oleh serangkaian cepat lengkung berulang lucutan listrik di antara elektroda (alat potong) dan bagian pekerjaan, di hadapan medan listrik yang energik.
2. 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 dinamai cairan dielectric. Walaupun cairan dielektrik 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.
Penjelasan di atas hanyalah satu siklus yang muncul pada satu waktu tertentu. Apabila siklus tersebut dipahami maka akan dapat dikendalikan jangka waktu dan intensitas dari pulsa ON/OFF yang membuat EDM bekerja dengan baik.
3. Pengerjaan Penghalusan (Finishing)
Pemahaman tentang prinsip overcut adalah sangat penting dalam memahami
kehalusan permukaan hasil proses EDM. Ketika arus (current) tinggi digunakan menghasilkan percikan (sparks) yang besar, sehingga kawah (crater) pada benda kerja besar. Proses ini digunakan untuk proses awal (roughing). Ketika arus yang digunakan relatif kecil, percikan api (sparks) yang dihasilkan kecil, sehingga kawah pada benda kerja kecil, sehingga permukaan yang dihasilkan halus. Menggunakan arus yang kecil pada proses finishing akan memperlama proses pemesinan, tetapi menghasilkan permukaan yang halus, Pada waktu menggunakan arus yang sangat kecil (dengan waktu yang pendek dan arus rendah) ke pemukaan benda kerja, mesin EDM dapat menghasilkan permukaan benda kerja seperti cermin. Mesin yang memiliki kemampuan mengorbitkan elektrode dapat membantu membuat produk yang sangat halus permukaannya dengan memutar elektrode. Beberapa mesin yang dapat memutar elektrode (dengan jalur orbit) dapat diprogram, sehingga arus akan menurun secara bertahap sampai memproduksi permukaan seperti cermin tercapai. Benda kerja yang dihasilkan pada proses EDM adalah gambaran/cerminan dari elektrode yang digunakan. Apabila elektrodenya tidak bagus misalnya ada cacat di permukaannya, maka benda kerja yang dihasilkan juga akan ada cacatnya. Elektrode yang kasar permukaannya akan menghasilkan permukaan benda kerja yang kasar pula. Semakin halus struktur butiran bahan elektrode, akan menghasilkan permukaan benda kerja yang lebih halus.
4. Pembuatan Dies
Dies (cetakan) adalah adalah rongga tempat material leleh (plastik atau logam) memperoleh bentuk. Dies terdiri dari dua bagian yaitu pelat bergerak (moveable plate) dan pelat diam (statioary plate). Sesuai dengan namanya pelat bergerak dipasang pada moveable platen di mesin injection molding dan pelat diam dipasang di stationary platen. Di dalam mold terdapat jalur saluran pendingin. Mold memiliki konstruksi yang rumit dimana pembuatannya membutuhkan mesin-mesin dengan ketelitian tinggi seperti CNC dan EDM, ada pula pembuatan dies dengan metode dies casting, atau pengecoran. Dalam pembuatan dies sendiri terlebih dahulu kita harus mengetahui kemampuan besar workpiece yang dapat di kerjakan oleh mesin tersebut. Setelah mengetahuinya maka pembelian bahan mentah untuk pembuatan dies atau sering disebut dies block,pemesanan dies block ukuran ditambahkan sekitar 5mm dari ukuran finishing dies yang akan di kerjakan. Jadi apa bila dies yang di inginkan ukuranya 13 x 13 mm maka pemesanan dies block kira2 ukuranya 18 x 18 mm, atau di tambahkan 5mm di tiap sisi-sisinya. Setelah menentukan dies blocknya lalu tentukan mana bagian yang akan menjadi moveable platen dan mana yang akan menjadi stationary platen. Setelah melakukan pengukuran maka dies block tadi masuk dalam proses permesinan dengan menggunakan CNC atau EDM untuk pembentukan hingga bentuk dies yang di inginkan. Jika menggunakan EDM maka pilihlah elektroda yang paling baik untuk bahan yang akan di kerjakan, pemilihan elektroda yang sesuai dengan kebutuhan pekerjaan, kekerasan benda atau jenis benda yang dikerjakan, pemilihan elektroda yang baik akan menghasilkan benda kerja dengan hasil yang baik, apabila memilih elektroda dengan luka maka hasil pada dies nanti juga akan terjadi luka. Setelah proses pembentukan dies selesai maka dies tadi masuk ke proses finnishing. Dies memerlukan permukaan yang sangat halus dan rata, karena permukaan dies yang tidak rata atau kurang halus akan mempengaruhi hasil benda kerja dari dies nanti. Dalam proses finnishing gunakan EDM dalam prosesnya, proses finishing berbeda dengan proses roughing, pada proses finnishing arus yang di gunakan kecil maka sparks (percikan api) yang timbul akan kecil dan menimbulkan permukaan benda yang halus. Beberapa mesin EDM menggunakan cairan dielektrik khusus untuk proses finishing sehingga menghasilkan permukaan seperti cermin dengan kehalusan permukaan kurang dari Rmax l7 mm. Pengontrolan cairan dielektrik dapat memperbaiki kehalusan permukaan hasil proses EDM secara nyata. Beberapa mesin EDM menggunakan cairan dielektrik khusus untuk proses finishing sehingga menghasilkan permukaan seperti cermin dengan kehalusan permukaan kurang dari Rmax l7 μm. Beberapa mesin memiliki dua tangki cairan dielektrik, satu untuk proses pengasaran (roughing) dan semi finishing dan yang satu untuk proses finishing sampai permukaan benda kerja seperti cermin hasilnya. Beberapa perusahaan pembuat EDM telah menemukan bahwa menambah bubuk silicon, graphite, atau aluminum pada cairan dielektrik, dapat menghasilkan kehalusan permukaan yang sempurna.
