Upload
widhy-black-guns
View
1.386
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Citation preview
TUGAS 1
PROSES PRODUKSI II
ULTRASONIC MACHINING (USM)
NAMA : I NYOMAN WIDYA SANTIKA
NIM : 1311909
JURUSAN : TEKNOLOGI INDUSTRI S-1
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG
JURUSAN TEKNIK MESIN INDUSTRI
2013
Ultrasonic Machining (USM)
A.Sejarah Ultrasonic machining (USM)
Zat pada yang keras selalu kaku,kuat dan tahan aus. Di sisi lain biasanya zat padat
yang keras menunjukkan perpatahan variabel stasis dan sensitivitas tinggi terhadap kerusakan
mesin. Ketika di muat dengan kekuatan tarik zat padat keras lewat dari batas elastis untuk
fraktur suatu perilaku bahan yang selalu gagal, dengan bertambahnya perluasan retakan dari
suatu bahan. Sehingga zat padat yang keras biasanya rapuh, karena zat padat keras memiliki
kapasitas kecil untuk mengubah energi elastis menjadi deformasi plastis pada temperatur
tertentu (Dieter,1981). Zat padat rapuh dan keras dapat diklasifikasikan dalam empat
kelompok yaitu :
- Mineral
- Polycrystalline
- Keramik ( tradisional dan modern )
- Kristal
- Gelas amorphus
Mineral sering digunakan sebagai bahan baku dalam produksi dalam berbagai macam
produk seperti amplas, batu permata, logam dan paduan, kristal sintesis yang diproduksi pada
skala besar dan lain-lain. Keramik dan gelas banyak digunakan untuk pembuatan produk
yang sering kita gunakan di kehidupan sehari-hari. Keramik di zaman modern ini telah di
adopsi sebagai bahan fungsional dan rekayasa struktural (Chiang et al. 1997). Keramik
fungsional dan kristal secara luas digunakan dalam produksi listrik, eletronik, magnetik dan
kompenen optik untuk sistem kerja tinggi seperti transduscer, resonator, aktuator dan sensor
(Fraden, 1996).
Dua dekade terakhir ini terlihat kebangkitan luar biasa dalam penggunaan keramik yang
modern dalam aplikasi struktural seperti roller dan bantalan geser, mesin diesel adiabtik, alat
pemotong dll. Proses pembentukan dan sintering keramik yang konvensional tidak selalu
memberikan akurasi dimensi yang tinggi dan kualitas permukaan yang bagus untuk
komponen yang fungsional dan strukutral. Oleh karena itu dikembangkan teknologi mesin
yang yang presisi, yang digunakan untuk pembuatan komponen yang presisi, hemat biaya,
kualitas yang baik untuk memproduksi zat padat yang rapuh dan keras. Ultrasonic machining
menawarkan solusi untuk mempermudah dalam proses permesinan bahan yang padat dan
keras seperti kristal, gelas,dan keramik. Dan untuk meningkatkan operasional yang kompleks,
dan untuk memberikan bentuk yang rumit dan profil kerja yang rumit. Oleh karena itu mesin
ini digunakan untuk proses pemotongan bahan yang keras dan rapuh yang tidak bisa
dilakukan oleh mesin konvensional. Mesin ini sebenarnya melakukan metodee pemotongan
dengan menggunakan partikel abrasif tersuspensi dalam cairan, atau dengan tool berlian
beralpis yang berputar. Jenis ini biasanya dikenal dengan nama ultrasonic machining
stasioner (USM) dan ultrasonic machining rotary ( RUM).
B. Pengertian Ultasonic machining (USM)
Gambar 3 : Ultrasonic Machining
Ultrasonic machining (USM), adalah proses permesinan nonkonvensional yang
menggunakan campuran air dan partikel abrasive yang biasa disebut dengan slurry. Slurry
nantinya akan disemprotkan dengan kecepatan tinggi ke suatu titik diantara tool dan benda
kerja, proses pemakanan benda kerja sendiri terjadi dengan cara menggetarkan tool pada
amplitudo yang rendah sekitar 25-100 micron. Dan frekuensi tinggi antara 15-30 kHz. Tool
nantinya akan berisolasi dengan arah tegak lurus terhadap permukaan benda kerja yang
selanjutnya partikel abrasif akan mengikis sedemikian rupa sehingga dihasilkan bentuk yang
sesuai dengan bentuk negatif tool yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1 : Proses permesinan ultrasonic
Seperti penjelasan diatas untuk menghasilkan keadaan tertentu maka tool akan di dorong
ke bawah dengan pemberian gaya pemakanan secara perlahan. Namun demikian jarak antara
tool dan benda kerja harus tetap terjaga sehingga dapat dialirkan cairan campuran air dan
material yang akan memakan benda kerja. Vibrasi amplitudo harus terus- menerus dijaga
agar gap antara tool dan benda kerja tetap pada kondisi ideal yaitu pada jarak sedikit lebih
besar dari ukuran butir partikel abrasive yang hendak dilewatkan. Setelah proses pemakanan
terjadi oleh material abrasive, tatal yang terbentuk nantinya akan di dorong dan dia alirkan
kembali menuju ke bak penampungan bersama dengan slurry. Setelah itu slurry akan
dipompakan kembali menuju benda kerja untuk melakukan proses permesinan.
C. Bagian–bagian utama ultrasonic machining (USM)
Dari bentuk fisik, tampilan dan juga struktur mekanik dari ultrasonic machining pada
umumnya memilki kemiripan dengan mesin drill maupun milling, akan tetapi terdapat
beberapa fitur-fitur tambahan yang pada ultrasonic machining seperti pada pencekam yang
mengakomodir pencengkaman yang lebih baik dari pencekam yang ada pada mesin drill
maupun milling yang menggunakan 4 pencekam (chuck), selain itu terdapat juga saluran
slurry yang digunakan untuk menyemprotkan cairan dan juga partikel abrasive pada benda
kerja. Perbedaan yang menonjol lainnya terdapat pada bagian meja USM yang tidak dapat
digerakkan. Namun untuk mengakomodir ukuran benda kerja yang berbeda-beda maka tool
holder yang terhubung dengan tranduscer dapat digerakkan ataupun turun secara manual.
Gambar 3 : Komponen USM
Komponen-komponen ultrasonic machining :
1. Slurry delivery dan return system.
2. Mekanisme pemakanan untuk menghasilkan gaya untuk mendorong tool melakukan
proses pemakanan ke bawah (ke arah work piece).
3. Tranduscer digunakan untuk menghasilkan energi getaran ultrasonic
4. Horn atau concentrator sebagai amplifer mekanis guna menghasilkan amplitude pada
kisaran 15-50 mikron.
5. Tool , tool umumnya menggunakan materia yang bersifat ductile, seperti brass dan
stianless steel sehingga nilai tool wear rate dapat diminimalisir.
6. Human computer interface (HCI) . layar ini menampilkan beberapa pilihan dalam
mode operasi mesin.
7. Amplitude digunakan untuk mengatur sistem tenaga untuk mengontrol generator bagi
amplitudo
Gambar 4 : Generator
Gambar 5 : Tranduscer and concentraor with tool holder and tool
Gambar 6 : Slurry tank and Slurry pump
Gambar 7 : Human computer interface (HCI)
D. Cara kerja ultrasonic machining
Gambar 8 : cara kerja ultrasonic machining
Proses permesian pada USM terjadi akibat adanya Gerakan osilasi
dengan Frekuensi tinggi dikombinasikan dengan amplitude rendah
ditransmisikan pada tool. Pada saat yang bersamaan Aliran yang berisi
campuran antara cairan dan partikel abrasive didorong mengunakan
pompa dan dilewatkan diantara benda kerja dan tool USM. Tool yang
bergerak osilastik dikombinasikan dengan cairan slurry akan memakan
benda kerja dengn bentuk berkebalikan dari bentuk tool yang digunakan.
Dalam proses USM sendiri sebenarnya tidak terjadi kontak antara tool
dengan benda kerja. yang sesungguhnya terjadi adalah terjadinyakontak
antara material abrasive (slurry) dengan benda kerja. kemudian tatal
yang timbul akibat proses pemakana akan dialirkan mengunakan slurry
dan ditampung pada tangki penampungan yang selanjutnya akan di
disalurkan kembali menuju pompa untuk disemprotkan kembali menuju
benda kerja.
E. Kemapuan Proses ultrasonic machining
1. Dapat melakukan proses permesinan terhadap material yang
memiliki kekerasan antara 40HRC hingga 60 HRC seperti karbida,
kramik, tungsten dan gelas yang tidak dapat dibentuk mengunakan
proses permesinan konvensional
2. Nilai Material Removal Rate (MRR) dapat mencapai 25 mm/menit
3. Kemampuan surface finish berkisar antara -0.25 micron sampai
0.75 micron
F. Aplikasi Ultrasonic machining
Permesinan Ultrasonic menawarkan perpaduan unik dari
kemampuan, kualitas dan
kompatibilitas bahan untuk keramik , karbida dan bahan kearas lainya.
Proses ini serbaguna,
menawarkan fleksibilitas untuk memenuhi berbagai persyaratan desain,
dan hasil bagian berkualitas tinggi dengan kerusakan bawah permukaan
sedikit atau bahkan tidak ada sama sekali selain itu tidak menghasilkan
HAZ yang umumnya terjadi pada proses permesianan lainya . Manfaat ini
membuatnya menjadi sumber daya berharga bagi, insinyur ilmuwan dan
desainer beberapa aplikasi yang dapat dikerjakan mengunakan USM
antara lain:
1. Pembuatan lubang/cavity pada material non-conductive
2. Untuk pembuatan lubang dalam jumlah besar namun dengn
diameter kecik
3. Untuk melakukan permesinan terhadap paduan metal yang getas
4. untuk melakukan berbagai operasi permesinan seperti grinding,
drilling, milling.
5. Dapat digunakan untuk melakukan proses pembentukan dies
untuk drawing, puncing, piercing dan blanking
6. Digunakan untuk pengeboran pada dunia kedokteran gigi
7. Dapat diguganakan untuk memotong berlian
8. Melakukan operasi grindra terhadap gelas dan kramik
Gambar 8 : proses pemotongan material
Gambar 9 : Proses pemotongan Material
- Hasil dari proses ultrasonic machining.
Gambar 10 : hasil permesinan
Gambar : 11 hasil permesinan
G. Kelebihan dan kekurangan ultrasonic machining
- Kelebihan dari ultrasonic machining antara lain :
1. Dapat digunakan untuk proses permesinan terhadap material yang keras, brittle ,
mudah pecah, dan material material nonconductive
2. Tidak terjadi perubahan pada struktur mikro material baik secara fisik maupun
kimia
3.Dapat melakukan permesinan terhadap material non conductive yang sebelumnya
tidak dapat dilakukan proses permesiana menguanakan EDM dan ECM
4. Tidak menimbulkan distorsi pada benda kerja
5. Dapat dikombinasiakn dengan proses permesinan lain seperti EDM, ECM.ECG.
- Kekurangan dari ultrasonic machining antara lain :
1. USM memiliki angka Material Rate Removal yang rendah
(maksimum 25 mm/menit)
2. Tidak data membuat lubang yang dalam , hal ini dikarenakan
pergerakan aliran slurry yang terbatas
3. Angka Tool Wear Rate yang tinggi menyebabkan proses
pergantian tool berlangsung cepat (angka tool wear rate
bervariasi sekitar 1:1 hingga 1:200)
4. USM hanya dapat digunakan apabila tingkat kekerasan
material yang hendak dilakukan proses permesinan berada
diatas angka 45HRC
Daftar Pustaka.
http://share.pdfonline.com/6379a76571c343788002fe8a13544166/
prospro%20jadi.htm Diakses pada tanggal 13 oktober 2013
http://prezi.com/lmx4xzqktjhx/ultrasonic-machining/# Diakses pada
tanggal 14 oktober 2013
http://www.gobookee.org/ultrasonic-machining-process/ Diakses pada
tanggal 14 oktober
http://www.thomasnet.com/articles/custom-manufacturing-fabricating/
types-machining Diakses pada tanggal 14 oktober 2013
IDENTITAS PENULIS :
Nama Lengkap : I Nyoman Widya Santika
Nim : 1311909 Angk. Tahun : 2013
Fakultas : Teknologi Industri
Jurusan : Teknik Mesin S-1
E-mail : [email protected]
Institusi : Institut Teknologi Nasional Malang