LAPORAN PRAKTIKUM PROSES MANUFAKTUR II MODUL 4 PROSES NON KOVENSIONAL 2 (EDM WIRE CUTTING)
Oleh: Kelompok 22 Anggota: Fenella Christabelle
(13111041)
Fauzi Ahmad
(13111051)
Agreen Anggada
(13111053)
Faris Mutaalim
(13111062)
Tanggal Praktikum: 28 Februari 2014 Tanggal Penyerahan Laporan: 4 Maret 2014 Nama Asisten : M. Jazztyan Indra P. (13110 )
LABORATORIUM DASAR TEKNIK PRODUKSI
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Proses permesinan non konvensional telah banyak digunakan untuk pembuatan produk dalam skala kecil maupun besar. Salah satu contoh permesinan non konvensional adalah electrical discharge machining atau biasa disebut mesin EDM. Ada beberapa jenis mesin EDM, salah satunya adalah mesin EDM wire cutting untuk membuat produk berbahan dasar plat dengan cara menyetel program pada mesin
1.2 Tujuan Pada praktikum kali ini, diharapkan praktikan dapat: 1. mengetahui prinsip kerja EDM Wire Cutting 2. mengetahui secara garis besar cara mengoperasikan EDM Wire Cutting
BAB 2 TEORI DASAR
2.1 Prinsip Kerja Mesin EDM Secara Umum Dasar dari cara kerja mesin EDM adalah sebuah pahat (electrode) dan benda kerja, sambungan terhadap arus DC, dan ditempatkan pada fluida dieketrik. Arus positif dihubungkan dengan benda kerja dan arus negative dihubungkan dengan elektroda sehingga terjadi beda potensial yang menyebabkan loncatan electron dari elektoda ke benda kerja. Loncatan electron keluar dalam bentuk percikan. Percikan inilah yang akan mengikis benda kerja. Untuk menghindari beda potensial yang terlalu tinggi, fluida dielektrik diletakan antara elektroda dan benda kerja.
2.2 Fluida Dielektrik Fungsi dari fluida dielektrik sendiri adalah sebagai berikut:
!
sebagai insulator sampai beda potensial terlampau tinggi
!
sebagai media pendingin
!
bertidak sebagai media pembilas dan pembawa geram keluar melalui celah kecil Fluida yang biada sigunakan sebagai fluida dielektrik adalah mineral
oil termasuk kerosin, air distilasi, dan air diionisasi. Fluida dielektrik sebaiknya bersih dan memiliki viskositas rendah sehingga lebih mudah mengalir. Fluida dielektrik harus bersifat sebagai insulator untuk meredam beda potensial antara benda kerja dan elektroda. Pada mesin EDM, terdapat pompa dan filter untuk fluida dielektrik. Bak penampung fluida dielektrik dengan bak bagian proses permesinan terbagi dalam dua bak yang berbeda.
2.3 Elektroda Percikan yang terjadi pada proses mengakibatkan erosi pada elektroda sehingga mengubah geometri dan keakuratan elektroda. Wear ratio merupakan factor penting untuk sebuah elektroda. Wear ratio adalah rasio volume benda kerja yang terkikis dengan volume elektroda. Jangkauan wear ratio untuk elektroda metal adalah 3:1 sedangkan untuk elektroda karbon adalah 100:1. Wear ratio berhubungan dengan titik leleh. Titik didih yang dimiliki elektroda sebaiknya tinggi agar tidak meleleh akibat panas yang ditimbulkan oleh percikan.
2.4 Wire EDM Permesinnan wire EDM menggunakan kawat berdiameter antara 0.2-0.3 mm sebagai elektroda dan plat dengan tebal 300 mm sebagai benda kerja. Kawat melaju pada alurnya sehingga memotong benda kerja. Kawat pada permesinan menggunakan wire EDM biada terbuat dari brass, copper, tungsten, molybdenum, zinc-coated, atau brass coated. Kawat sebaiknya mempunyai konduktivitas elektrik dan kekuatan tarik yang tinggi karena kekuatan tarik yang terjadi adalah sebesar 60% dari kekuatan tariknya. Kawat biasanya hanya dipakai sekali. Kawat tersebut bergerak konstan antara 0.15 sampai 9m/min dan celah antara kawat dengan benda kerja diatur secara konstan oleh mesin. Kecepatan potong secara tegak lurus harus diperhatikan. Parameter yang digunakan pada proses permesinan wire EDM adalah arus, tegangan, kecepatan makan, dan material benda kerja.
BAB 3 PENGAMATAN
Benda kerja : plat stainless steel Elektroda : kawat kuningan
Gambar benda kerja yang dihasilkan:
Gambar 1. Benda Kerja Hasil Produksi EDM Wire Cutting
BAB 4 ANALISIS
Fenella Christabelle / 131 11 041 Prinsip kerja mesin EDM Wire Cutting adalah mengalirkan arus DC yang arus positifnya dihubungkan dengan benda kerja dan arus negatifnya dihubungkn dengan elektroda. Eletroda yang dipakai pada mesin wire cutting berupa kawat yang berjalan tegak lurus dengan benda kerja sehingga electron dari kawat loncat ke arah benda kerja dan menghasilkan percikan yang menyebabkan pengikisan pada benda kerja. Awalnya, dibuat gambar dua dimensi yang diinginkan pada kertas millimeter block. Dari gambar ini ditentukan koordinat dari beberapa titik pola bentuk yang ingin dihasilkan. Ada dua jenis perintah pengkodean koordinat pola yaitu absolute command dan incremental command. Pada absolute command, beberapa titik pola diberi kode dengan titik awal sebagai acuan. Sedangkan, pada incremental command, titik-titik pola tersebut menggunakan satu titik sebelumnya sebagai acuan. Titik pola yang dijadikan perintah adalah titik di mana ujung garis membentuk sudut. Bila pola tersebut berbentuk setengah lingkaran, maka titik yang dijadikan perintah adalah ujung-ujung pada garis setengah lingkaran dan titik puncak lingkaran. Bila pola hanya berbentuk lingkaran maka titik yang dijadikan perintah adalah titik awal dan titik akhir di mana garis tersebut diputar. Saklar utama pada bagian belakang mesin dinyalakan, lalu tarik tombol emergency stop dan putar ke kanan. Setelah itu, tekan tombol ON pada CNC. Tombol PRGRM ditekan dan pilih Edit. Di bagian ini, dibuat program untuk pola yang diinginkan. Program dibuat dengan memasukan kode-kode perintah dari pola yang diinginkan. Ketika melakukan tahap ini, praktikan lain dapat mengecek apakah fluida dielektrik (pada praktikum ini digunakan air distilasi) dan kawat elektroda (pada praktikum ini digunakan kuningan) tersedia dan terpasang dengan benar serta melakukan pemasangan benda kerja pada mesin. Tutup bagian bak proses dengan akrilik untuk mencegah fluida dielektrik tumpah dan membasahi area di sekitar mesin.
Tombol graph dan tombol exec ditekan. Setelah itu, pilih start auto untuk melihat model gambar dari proses pemotongan yang akan dilakukan. Bila model sudah seuai dengan yang pola yang diinginkan, tombol EDM ditekan untuk mengatur pemotongan yang digunakan lalu tekan tombol JOG. Posisi kawat dan benda kerja diatur agar letak pemotongan sesuai lalu tekn tombol MEM. Tombol water, tension, wire feed, EDM power ditekan secara berurutan lalu tekan tombol cucle start untuk memulai proses pemotongan. Fluida dielektrik keluar dari celah di atas benda kerja menyelimuti bagian dari area benda kerja yang akan dipotong lalu membawa geram yang terpotong ke bagian bawah bak. Timbul percikan berupa cahaya tampak berwarna putih dari kawat yang terkadang berkedip. Cahaya tidak bergerak konstan namun berkedip karena kecepatan benda kerja tidak selalu linear dengan kecepatan makan dari kawat. Setelah proses pemotongan selesai dilakukan, tombol emergency stop ditarik dan diputar ke kiri, tombol off pada CNC ditekan dan saklar utama mesin dimatikan. Fluida dielektrik terbuang dari tempat pemotongan lalu mengalir ke bak penampung fluida dielektrik. Tutup bak bagian proses dibuka lalu ambil benda kerja yang sudah terpotong. Bentuk benda kerja yang dihasilkan rapi, presisi, dan tidak kasar di bagian pemotongan. Bagian ujung benda kerja yang baru selesai dipotong tidak panas karena bagian yang dipotong langsung dialiri oleh fluida dielektrik yang memang berfunsgsi sebagai media pendingin. Selain itu fluida dielektrik juga bersifat sebagai insulator agar tidak terjadi beda potensial terlalu tinggi yang menyebabkan percikan yang dihasilkan terlalu besar dan menyebabkan benda kerja terbakar. Sedangkan, elektroda yang sudah dipakai tidak bisa dipakai lagi. Elektroda tersebut terkikis karena dimensi kawat yang terlalu kecil sehingga tidak mampu panas dari beda potensial antara kawat dan benda kerja. Kawat yang sudah terpakai digulung terpisah dengan kawat yang belum dipakai.
Fauzi Ahmad / 131 11 051 EDM Wire Cutting pada dasarnya prinsip kerja EDM lainnya yaitu penggunaan beda potensial untuk menghasilkan spark dari loncatan elektron. Yang berbeda adalah pada EDM Wire Cutting elektroda yang digunakan berbentuk wire (kawat) .Nantinya wire akan dialiri arus listrik dan akan menghasilkan
beda
potensial
antara
kawat
dan
benda
kerja
sehingga
menghasilkan spark yang panas dan dapat melelehkan logam (benda kerja). Lalu ada fluida dielektrik yang dialirkan ke benda pertemuan antara benda kerja dan wire, cairan dielektrik memiliki fungsi sebagai : •
isolator untuk menaikkan beda potensial antara elektroda dengan benda kerja
•
media pedingin
•
media pembawa dan pembilas gram yang dihasilkan
lalu syarat cairan dielektrik yang dapat digunakan adalah sebagai berikut •
isulator listrik yang baik sehingga mampu menaikkan beda potensial antara elektroda dan benda kerja
•
memiliki viskositas rendah agar lebih mudah dalam membersihkan gram
•
penghantar panas yang baik untuk mendinginkan benda kerja
•
bersifat inert terhadap benda kerja
•
non flammable dalam tekanan ATM
•
murah Pada praktikum pada hari ini elektroda yang digunakan adalah tembaga,
selain tembaga kita juga dapat menggunakan kuningan, tungsten, molybdenum, dan zink-kuningan. Benda kerjanya adalah seng dan cairan dielektriknya adalah distilized and deionized water.Elektroda dipilih sesuai dengan syarat-syarat yang ditentukan seperti •
mempunyai konduktivitas listrik yang tinggi
•
titik leleh yang tinggi
•
tensile strentgh yang tinggi
•
wear ratio yang tinggi.
•
Tidak menghasilkan gas beracun
•
Fabrikasinya mudah Tahapan kerja pada penggunaan EDM Wire Cut,pertama dengan
menyalakan tuas on pada bagian belakang mesin,lalu menarik tuas emergency,lalu menyalakan power CNC.Pada tahap ini perlu dilakukan programing tentang bentuk yang ingin kita buat.Terdapat beberapa kode pada buku panduan EDM Wire Cut.Nomor awal yang terdapat pada kode adalah nomor project.Baris kedua dengan menentukan sistem koordinat yang ingin dipakai pada project. Lalu menentukan apakah dengan sistem absolute coordinate atau incremental.Jika absolute letak dari titik X0.Y0 adalaha tetap,sedangkan pada incremental titik awal akan selalu berubah sehingga kode yang dimasukkan juga berubah.Lalu bentuk yang ingin dibuat,terdapat beberapa kode seperti linier,circular clockwise atau circular counter clockwise.Semua disesuaikan dengan kebutuhan dan cara penulisan sesuai dengan sistem koordinat. Pada praktikum ini kami akan menggunakan sistem kordinat absolut untuk membentuk seng agar menjadi seperti gambar disamping Setelah selesai membuat program,hasil visualisasi dapat dilihat dengan menekan tombol Graph-Exec-Start secara berurutan.Setelah gambar yang dihasilkan cocok atau sesuai dengan skets awal maka langkah selanjutnya adalah menyalakan mesin dengan cara tekan tombol EDM-JOG-atur posisi kawat-MEMWATER-TENSION-WIRE FEED-EDM POWER secara berurutan lalu tombol cycle start.Maka mesin akan mulai memotong benda kerja sesuai dengan jalur yang dibuat,dan posisi juga dapat diamati pada monitor. Bentuknya terinspirasi dari kaca mata praktikum sehingga seperti huruf B. Penyalaan pada EDM Wire Cut ini tidak secara terus menerus hal ini disebabkan untuk mempertahankan gap antara wire dan benda kerja dibutuhkan waktu,artinya ketika arc menyala maka bagian benda kerja akan tererosi sehingga gap semakin besar,wire harus berjalan hingga jarak gap yang sesuai baru bisa melakukan penyalaan kembali.
Agar penyalaan bisa lebih kontinu terdapat dua cara,pertama dengan menaikkan kecepatan jalan dari wire sehingga gap tetap terjaga,kedua dengan mengecilkan arus sehingga gap yang ada tidak terlalu besar dan dapat diimbangi dengan jalannya wire. Berikut adalah hasil dari EDM wire cutting.
Agreen Anggada/ 131 11 053 Pada praktikum kali ini digunakan EDM Wire Cutting untuk membentuk benda kerja yang tipis seukuran 300mm.Prinsip kerja EDM Wire Cutting adalah sama dengan prinsip kerja EDM lainnya,yang berbeda adalah pada EDM Wire Cutting elektroda yang digunakan berbentuk wire.Wire ini akan dialiri arus dan bersamaan dengan adanya fluida dielektrik yang salah satu fungsinya adalah sebagai isolator untuk menaikkan beda potensial maka akan terjadi beda potensial antara elektroda dengan benda kerja.Perbedaan potensial ini akan menghasilkan arc atau bunga api yang akan mengerosi benda kerja sesuai dengan ukuran wire dan arus yang diberikan. Pada praktikum ini elektroda yang digunakan adalah tembaga,benda kerjanya adalah seng dan cairan dielektriknya adalah distilized and deionized water.Elektroda
dipilih
sesuai
dengan
syarat-syarat
yang
ditentukan
seperti,mempunyai konduktivitas listrik yang tinggi,titik leleh yang tinggi,tensile strentgh yang tinggi,dan wear ratio yang tinggi.Terdapat berbagai macak elektroda seperti brass,copper,tungsten,molybdenum,dan zinc.Sedangkan untuk cairan dielektrik syarat yang harus dipenuhi adalah harus merupakan isulator listrik yang baik untuk menaikkan beda potensial antara elektroda dan benda kerja,memiliki viskositas rendah agar lebih mudah dalam membersihkan gram,penghantar panas yang baik untuk mendinginkan benda kerja,bersifat inert terhadap benda kerja,non flammable dan murah. Tahapan kerja pada penggunaan EDM Wire Cut,pertama dengan menyalakan tuas on pada bagian belakang mesin,lalu menarik tuas emergency,lalu menyalakan power CNC.Pada tahap ini perlu dilakukan programing tentang bentuk yang ingin kita buat.Terdapat beberapa kode pada buku panduan EDM Wire Cut.Nomor awal yang terdapat pada kode adalah nomor project.Baris kedua dengan menentukan sistem koordinat yang ingin dipakai pada project.Lalu menentukan apakah dengan sistem absolute coordinate atau incremental.Jika absolute letak dari titik X0.Y0 adalaha tetap,sedangkan pada incremental titik awal akan selalu berubah sehingga kode yang dimasukkan juga berubah.Lalu bentuk yang ingin dibuat,terdapat beberapa kode seperti linier,circular clockwise
atau circular counter clockwise.Semua disesuaikan dengan kebutuhan dan cara penulisan sesuai dengan sistem koordinat. Setelah selesai membuat program,hasil visualisasi dapat dilihat dengan menekan tombol Graph-Exec-Start secara berurutan.Setelah gambar yang dihasilkan cocok atau sesuai dengan skets awal maka langkah selanjutnya adalah menyalakan mesin dengan cara tekan tombol EDM-JOG-atur posisi kawat-MEMWATER-TENSION-WIRE FEED-EDM POWER secara berurutan lalu tombol cycle start.Maka mesin akan mulai memotong benda kerja sesuai dengan jalur yang dibuat,dan posisi juga dapat diamati pada monitor.Penyalaan pada EDM Wire Cut ini tidak secara terus menerus hal ini disebabkan untuk mempertahankan gap antara wire dan benda kerja dibutuhkan waktu,artinya ketika arc menyala maka bagian benda kerja akan tererosi sehingga gap semakin besar,wire harus berjalan hingga jarak gap yang sesuai baru bisa melakukan penyalaan kembali.Agar penyalaan bisa lebih kontinu terdapat dua cara,pertama dengan menaikkan kecepatan jalan dari wire sehingga gap tetap terjaga,kedua dengan mengecilkan arus sehingga gap yang ada tidak terlalu besar dan dapat diimbangi dengan jalannya wire.
Skets menggunakan sistem absolute coordinate
Hasil Benda Kerja
Code Programing
Hasil Visualisasi
Faris Mutaalim / 131 11 062 EDM Wire Cutting adalah proses pemotongan dengan prinsip kerja EDM. Dengan memanfaatkan beda potensial yang tinggi antara elektroda dan benda kerja, lompatan electron yang terjadi digunakan untuk membangkitkan panas yang dapat mengikis benda kerja. Selain itu terdapat flluida dielektrik yang berfungsi untuk mendapatkan beda potensial yang tinggi antara elektroda dan benda kerja, pendingin, serta pembilas dan pembawa geram. Pada praktikum kali ini elektroda yang digunakan adalah tembaga, selain tembaga kita juga dapat menggunakan beberapa material lain seperti tungsten, molybdenum, kuningan, dan zink-kuningan. Benda kerja ysang digunakan adalah seng dan cairan dielektriknya adalah air destilasi. Pada proses EDM Wire Cut digunakan mesin EDM yang dapat diisi program untuk memandu wire yang akan bergerak memotong benda kerja. Dengan menggunakan buku petunjuk dari mesin tersebut kita dapat memotong dengan berbagai bentuk, missal melingkar atau garis lurus. Saat praktikum nyala bunga api tidak kontinu. Hal ini disebabkan oleh tidak pasnya setting besar arus dengan kecepatan makan dari proses yang dilakukan. Hal ini dapat diperbaiki dengan cara menaikkan kecepatan makan atau dengan menurunkan kuat arus sehingga nyala bunga api yang terjadi dapat dibuat kontinu. Tidak kontinunya nyala bunga api disebabkan oleh ketika arus terlalu besar maka bunga api akan memotong dalam jarak yang besar dibanding dengan kecepatan makan. Hal tersebut akan menyebabkan elektroda akan berada pada jarak yang terlalu jauh untuk beberapa saat dan pada saat itu bunga api tidak akan terjadi.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 5.1.1 Prinsip Kerja EDM wire cutting adalah pemanfaatan beda potensial elektroda yang berupa kawat dan benda kerja yang berupa plat. Kawat bergerak secara konstan tegak lurus terhadap benda kerja. Percikan dari kawat memotong benda kerja. Air distilasi sebagai fluida dielektrik meredam beda potensial yang terlalu tinggi, menjadi media pendingin dan membilas geram yang dihasilkan pada proses permesinan EDM wire cutting. 5.1.2 Cara mengoperasikan EDM wire cutting adalah sebagai berikut: - gambar pola benda kerja yang diinginkan pada kertas millimeter block - tentukan koordinat setiap pertemuan dua garis, untuk lingkaran ditentukan jari jarinya sesuai dengan perintah yang akan dimasukkan (absolute atau incremental) - nyalakan mesin : tekan saklar di belakang mesin, tarik emergency stop dan putar ke kanan, dan tekan tombol ON power CNC di bawah layar - tekan tombol PRGRM, tombol edit, lalu masukkan G code pada computer (berdasar bentuk dan koordinat yang diinginkan) - tekan tombol graph, exec, dan tombol start auto untuk melihat tampilan pola yang dibentuk melalui pengkodean - tekan tombol EDM (select screen), JOG (operation), MEM, water, tension, wire feed, EDM power secara berurutan - tekan tombol cycle start untuk memulai proses EDM wire cutting - amati feed rate, length, voltmeter, amperemeter, dan meter relay - setelah proses selesai, tekan tombol emergency stop, off pada power CNC, dan matikan saklar utama mesin - tunggu seluruh fluida dielektrik terbawa ke bak penampung lalu ambil benda kerja
5.1 Saran Ketika praktikum berjalan, banyak terjadi kesalahan pada pemasukan kode atau pemencetan tombol keyboard control sehingga alarm menyala. Sebaiknya hal ini dihindari, asisten atau teknisi sebaiknya mengawasi praktikan dalam memasukan kode pada computer. Selain itu, seharusnya penutup bak proses ditutui dahulu sebelum tombol cycle start agar ketika fluida dielektrik keluar, fluida tersebut tidak membasahi praktikan atau area di sekitar EDM wire. Saat pertama kali tombol cycle start ditekan, pemotongan tidak terjadi. Hal ini disebabkan pengaturan posisi benda kerja kurang pas. Maka, sebaiknya posisi benda kerja diatur dengan baik terlebih dahulu sebelum tombol cycle start ditekan.
DAFTAR PUSTAKA
- Diktat Kuliah Proses Permesinan Non Konvensional - DeGarmo, E.P, Materials and Processes in Manufacturing New York : Macmilan Publishing Co., 1984 - Kalpakjian, S., Manufacturing Engineering and Technology, Delhi: Addison Wesley Longman, 2000
LAMPIRAN
Gambar 2. Gambar Benda Kerja pada Kertas Milimeter Block dengan Perintah Absolute
Gambar 3. Pengkodean dalam Jenis G Code Pada Komputer
Gambar 4. Tampilan Pemotongan Ketika Tombol Auto Start Ditekan
Gambar 5. Macam Perintah G Code
