Aplikasi Pada Dunia Industri Serta Prinsip Dasar Electron Beam Machine

Aplikasi Pada Dunia Industri serta Prinsip Dasar Mesin Pemercepat Elektron

Hanief Beta Azimut M0211035

JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENETA!UAN ALAM UNI"ERSITAS SE#ELAS MARET SURAKARTA $%&'

#A# I

PENDA!ULUAN &(& Latar #elakan) Mesin pemercepat elektron atau sering disebut EBM (Electron Beam  Machine)  adalah satu enis teknologi !ang telah dikembangkan dalam dua dekade !ang lalu sebagai sumber radiasi pada proses iradiasi suatu produk  industri" #emanfaatan EBM dalam bidang industri telah berkembang pesat di negara $ negara mau% terutama dalam proses pengeringan pelapisan (curing  of coatings) permukaan suatu bahan% proses pembentukan ikatan silang pada  plastik% karet% sterilisasi perlatan medis% penga&etan bahan makanan% modifikasi tekstil dan graft polymerization. '(uprapto% 200)* Mesin pemercepat elektron memiliki ban!ak fungsi dalam teknologi modern% termasuk dunia industri !ang notabenen!a bersinggungan langsung dengan teknologi modern" Mesin pemercepat elektron dapat berfungsi dalam  proses penggilingan% pengeboran serta perforasi dalam dunia industri" &($ Tu*uan Makala+ Menelaskan tentang mesin pemercepat elektron Menelaskan tentang prinsip dasar mesin pemercepat elektron Aplikasi mesin pemercepat elektron pada dunia industri &(, !asil -an) Ditu*u Makalah ini ditulis bertuuan agar mahasis&a dapat menelaskan tentang mesin pemercepat elektron% dalam hal ini tedapat point $ ponit terkait mesin pemercepat elaktron !akni prinsip dasar dan aplikasi mesin pemercepat elektron dalam dunia industri"

#A# II KAJIAN PUSTAKA $(& Dasar teori +eknik EBM digunakan untuk memotong lubang halus dan slot dalam materi apapun" ,alam ruang -akum% sinar elektron kecepatan tinggi difokuskan pada benda kera" Energi kinetik dari elektron% setelah mencolok   benda kera% perubahan panas% !ang menguap umlah menit materi" .akum mencegah elektron dari hamburan% akibat tabrakan dengan molekul gas" EBM digunakan untuk memotong lubang sekecil 0%001 inci '0%025 milimeter* dengan diameter atau slot sempit seperti 0%001 inci bahan hingga 0"250 inci ')%25 mm* dengan ketebalan" EBM uga digunakan sebagai alternatif untuk  optik caha!a metode manufaktur di industri semikonduktor" /arena elektron memiliki panang gelombang lebih pendek daripada caha!a dan dapat dengan mudah terfokus% metode elektronbeam sangat berguna untuk litografi resolusi tinggi dan untuk pembuatan sirkuit terpadu !ang kompleks" #engelasan uga dapat dilakukan dengan berkas elektron% terutama dalam  pembuatan komponen mesin pesa&at terbang 'illard% 2012*

ambar 2"1 Mekanisme penghilangan material pada mesin pemercepat elektron

Mesin pemercepat elektron &aib dilakukan dalam ruang hampa" ika tidak elektron akan berinteraksi dengan molekul udara% sehingga elektron akan kehilangan energi dan kemampuan pemotongan" adi benda kera !ang akan dikenai mesin terletak di ba&ah sinar elektron dan tetap berada dalam

keadaan -akum" Energi tinggi terfokus kedalam berkas elektron dibuat untuk  menimpa pada benda kera dengan ukuran tempat 10  100 4m" Energi kinetik  dari elektron kecepatan tinggi diubah menadi energi panas sebagai elektron men!erang bahan kera" /arena da!a masa enis tinggi instan mencair dan  penguapan dimulai meleleh $ penguapan depan secara bertahap  berkembang" Akhirn!a bahan mencair% ika beberapa di bagian atas dari depan% dikeluarkan dari zona pemotongan oleh uap !ang tekanan tinggi di  bagian ba&ah" +idak seperti di berkas pengelasan elektron % pistol di EBM digunakan dalam modus  pulse" 6ubang dapat dibor dalam lembaran tipis dengan menggunakan satu  pulse" 7ntuk piring tebal% beberapa  pulse  akan diperlukan" #emercepat elektron uga dapat bermanu-er dengan menggunak kan kumparan defleksi elektromagnetik untuk pengeboran lubang bentuk  apapun" $($ Pem.a+asan Elektron acak dipancarkan dari permukaan katoda panas dan dipercepat menuu anoda dengan potensial percepatan tinggi diletakan diantara anoda dan katoda" /arena bentuk medan elektrostatik !ang dibentuk  oleh konfigurasi anoda cangkir aringan !ang digunakan% elektron !ang dipancarkan secara elektrostatik dibentuk menadi aliran sedikit !ang mele&ati anoda% aliran tersebut mencapai kecepatan maksimum !ang tersedia dari tegangan percepatan dan mempertahankan kecepatan maksimum ini% ketika proses berlangsung di lingkungan -akum% samoai aliran bertabrakan dengan benda kera"

ambar 2"2 Elemen Mesin #emercepat Elektron

#erakitan kolom aliran elektron memiliki builtin sistem optik !ang memungkinkan operator untuk secara akurat posisi titik dampak aliran dan mengamati pengeboran% pemotongan% atau operasi penggilingan berlangsung" Melalui penggunaan optik -isual% operator secara bersamaan dapat melihat  benda kera dan pelampiasan tempat sampai dengan 80 kali perbesaran pada  beberapa peralatan"

(etelah elektron mele&ati anoda% tapi sebelum aliran elektron  bertabrakan dengan benda kera% -ariabel kekuatan lensa elektromagnetik  digunakan untuk memfokuskan kembali aliran tersebut untuk setiap diameter  !ang diinginkan di lokasi !ang tepat pada benda kera" ,engan demikian aliran mencapai kerapatan da!a !ang sangat tinggi" (ebuah berkas elektron !ang berdiameter penampang 0"013 $ 0"03 mm memiliki da!a kerapatan 1"55910: ;cm2" ?> gerak benda kera" 7ntuk mesin lubang bukan

liongkaran% sistem kontrol !ang digunakan untuk memindahkan benda kera dan membelokkan analog aliran kontur lubang !ang telah ditentukan" #erforasi = Elektron Beam Machine digunakan secara luas untuk  melubangi ban!ak bahan termasuk super allo! tahan panas% plastik% dan tekstil" /entungan penting dari EB perforasi adalah kemampuan proses untuk  mengebor lubang !ang relatif kecil dalam bahan tebal" #roses ini biasan!a digunakan untuk menghasilkan lubang dengan kedalaman diameter rasio sekitar 10=1" /emampuan ini digunakan secara efektif dalam pengeboran lubang kecil di tepi trailing sudut turbin% misaln!a = 6ubang condong adalah keuntungan lain dari EB perforasi" (udut dimana berkas elektron dapat diarahkan pada benda kera biasan!a antara 20  $ :0 0 " kemampuan ini memungkinkan penerapan EB perforasi untuk bilah turbin% cincin ruang pembanakaran% piring mi9er% dan bagian turbin gas lainn!a" #enggilingan = Aplikasi !ang digunakan untuk EBM pabrik kecil lubang profil berbentuk kurang dari 1)0 mm 2 " benda kera dipegang stasioner  sedangkan berkas elektron diprogram untuk memotong pola"

#A# III PENUTUP ,(& Kesimpulan Mesin pemercepat elektron &aib dilakukan dalam ruang hampa" ika tidak elektron akan berinteraksi dengan molekul udara% sehingga elektron akan kehilangan energi dan kemampuan pemotongan" adi benda kera !ang akan dikenai mesin terletak di ba&ah sinar elektron dan tetap berada dalam keadaan -akum" Energi tinggi terfokus kedalam berkas elektron dibuat untuk  menimpa pada benda kera dengan ukuran tempat 10  100 4m" Energi kinetik  dari elektron kecepatan tinggi diubah menadi energi panas sebagai elektron men!erang bahan kera" /arena da!a masa enis tinggi instan mencair dan

 penguapan dimulai meleleh $ penguapan depan secara bertahap  berkembang" Akhirn!a bahan mencair% ika beberapa di bagian atas dari depan% dikeluarkan dari zona pemotongan oleh uap !ang tekanan tinggi di  bagian ba&ah" +idak seperti di berkas pengelasan elektron % pistol di EBM digunakan dalam modus  pulse" 6ubang dapat dibor dalam lembaran tipis dengan menggunakan satu  pulse" 7ntuk piring tebal% beberapa  pulse  akan diperlukan" #emercepat elektron uga dapat bermanu-er dengan menggunak kan kumparan defleksi elektromagnetik untuk pengeboran lubang bentuk  apapun" #engeboran = ,alam lubang pengeboran% berkas elektron terfokus  pada satu tempat dan menguapkan bahan sampai telah benar $ benar  menembus benda kera atau diaktifkan dari setelah kedalaman lubang tertentu telah tercapai" ,iameter lubang tergantung pada diameter aliran dan kerapatan energi" ika lubang !ang lebih besar dari diameter aliran !ang diperlukan% berkas elektron dibelokkan elektromagnetik dalam lintasan melingkar dengan diameter !ang diperlukan" Mem-ariasikan amplitude dari tegangan generator terhubung ke sistem defleksi elektromagnetik dapat mengubah diameter alur aliran melingkar" ika lubang !ang sangat besar  !ang diperlukan% benda kera dapat dipindahkan dari pusat dan diputar" #erforasi = Elektron Beam Machine digunakan secara luas untuk  melubangi ban!ak bahan termasuk super allo! tahan panas% plastik% dan tekstil" #enggilingan = Aplikasi !ang digunakan untuk EBM pabrik kecil lubang profil berbentuk kurang dari 1)0 mm 2 " benda kera dipegang stasioner  sedangkan berkas elektron diprogram untuk memotong pola"

DAFTAR PUSTAKA

Elshourbag!% Hazem Elsa!ed% 2018"  Elecron Beam Machine.  #roduction Engineering @ Mechanical ,esign ,epartment acult! of Engineering  Mansoura 7ni-ersit!% Eg!pt" Mc>arth!% illard % 2013"  Electron Beam Machine% Enc!clopedia Britannica% &&&" Britannica"com% diakses pada tanggal 21 desember 2018 pukul :=00 am" #aul% (oumitra% Module Non conventional Machining Lesson 40 Electron Beam and Laser Beam Machining ersion ! ME " ,epartment of Mechanical Engineering
(uprapto% 200)"  "ancangan #an $onstru%si &um'er Ele%tron ntu% Mesin  Ber%as Ele%tron ndustri Late%s" #usat +eknologi Akselerator dan #roses Bahan% BA+A?% og!akarta"