APLIKASI ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM) PROSES PEMOTONGAN LOGAM SECARA PEMESINAN NONTRADISIONAL

Oleh  :

Sobron Lubis

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik

Universitas Tarumanagara - Jakarta

E-mail: Sobron_lbs@yahoo.com

Abstrak

Proses pembentukan logam dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu melalui teknologi pengecoran, penempaan, pemesinan dll. Produk yang dihasilkan tentunya harus sesuai dengan dimensi dan kondisi permukaan yang direncanakan. Kondisi permukaan yang dihasilkan diharapkan memiliki permukaan yang halus dan licin. Proses pembentukan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan mesin-mesin perkakas tradisional dan non tradisional. Untuk menghasilkan ketelitian yang tinggi proses pemesinan nontradisional merupakan pilihan yang tepat untuk digunakan. Salah satu jenis pemesinan nontradisional adalah EDM (Electro discharge Machining). Mesin ini mampu melakukan pemotongan logam tanpa menghasilkan serpihan. Pemanfaatan mesin EDM sangat membantu untuk menghasilkan kondisi permukaan benda kerja yang rapi dan halus.

Abstract

The metal forming process can do with various way of that is through as foundry technology, bending, machining etc. The product which yield it is course have to according to with dimensional and surface condition planning. The forming process can do by use traditional and non traditional machine tools. To achieving of the high accuration at machining process, the non-traditional machining is the best process can do metal cutting without chip. Application of the EDM process can do achieve of the good and accurate of the surface materials.

Kata kunci: EDM, mesin perkakas, pengecoran.

1.PENDAHULUAN

Perkembangan dalam bidang teknologi dewasa ini maju dengan pesat. Berbagai produk teknologi bermunculan setiap tahunnya bahkan untuk industri elektronika, telekomunikasi mengalami perkembangan yang sangat cepat. Penggunaan komputer sebagai salah satu pendukung utama dalam kerja-kerja desain sangat membantu menghasilkan produk yang innovative.

Pada umumnya bahan baku teknik diperoleh dari alam yang bersumber dari dalam perut bumi. Pengolahan bahan-bahan alam tersebut melibatkan berbagai disiplin ilmu yang ada dalam bidang keteknikan. Bahan baku tersebut diolah dengan berbagai teknologi sehingga dihasilkan dalam bentuk rod bar, billet, plate dsb. Untuk proses pembentukan lanjut umumnya dilakukan dengan menggunakan mesin-mesin perkakas.

Tuntutan yang tinggi dalam industri manufacturing guna menghasilkan produk yang berqualitas memicu para industriawan untuk memikirkan bagaimana cara menghasilkan produk yang memiliki nilai kompetitif yang tinggi, ekonomis, dan handal, guna memenuhi keinginan persaingan yang semakin tinggi dalam bidang manufacturing. Seringkali bahan logam yang keras dihasilkan dari proses pengecoran logam, memiliki kondisi permukaan yang kurang sesuai, tidak rata, dengan bentuk dan ukuran yang diinginkan. Bahan logam tersebut memerlukan operasi lanjut guna membentuk permukaannya agar sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Pembuatan komponen-komponen automotive, pesawat aeroangkasa, peralatan medik memerlukan tingkat ketelitian yang tinggi dan kondisi permukaan yang halus. Pembentukan komponen-komponen tersebut untuk dalam jumlah yang massal dilakukan dengan metode cetakan.

Operasi pemesinan logam pada umumnya dilakukan dengan menggunakan mesin-mesin perkakas. Dalam dunia industri permesinan logam pada dasarnya terdiri atas dua konsep dasar yaitu pemesinan tradisional dan non tradisional.

Pada proses pemesinan tradisional benda kerja yang dimesin umumnya menghasilkan sisa pemotongan yang disebut dengan chip (serpihan). Proses ini umumnya menggunakan mesin-mesin perkakas seperti mesin bubut, freis, bor, ketam, gergaji, grinda dll.

Sedangkan pada pemesinan non tradisional merupakan proses pembentukan logam tanpa menghasilkan chip (serpihan). Dalam hal ini biasanya menggunakan mesin pemotongan laser, wire cut, electro discharge machining (EDM) dll.

Tulisan ini akan memaparkan secara ringkas tentang penggunaan mesin EDM dalam industri manufacturing.

2. EDM (ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)

Suatu proses pemesinan logam modern dikenal dengan nama EDM. Proses tersebut berkembang dengan pesat berikutan dengan tuntutan yang tinggi dalam menghasilkan permukaan benda kerja yang halus dan dimensi yang teliti. Pemesinan dengan EDM ini terjadi dengan pelepasan serpihan logam yang disebabkan oleh erosi bunga api terhadap benda kerja.

Operasi pemesinan EDM turut memainkan peranan utama dalam persaingan manufacturing terutama yang berteknologi tinggi. Penggunaan mesin sangat berguna apabila dilakukan untuk bahan yang keras. Namun, aplikasi mesin EDM yang ekonomik dapat dihasilkan apabila pengguna menggunakan kombinasi parameter serta kondisi pemesinan yang betul.

Penggunaan mesin perkakas non tradisional khususnya EDM memiliki kelebihan berbanding mesin perkakas tradisional antara lain:

1. permukaan yang dihasilkan sangat baik
2. proses ini dapat digunakan untuk material yang keras seperti: karbid, keramik dll
3. kehilangan logam dalam pemesinan ini adalah sangat kecil
4. tool yang digunakan tidak perlu keras dibandingkan benda kerja

Namun penggunaan alat tersebut memerlukan waktu yang lama dan energi listrik yang digunakan adalah tinggi.

Pemesinan pelepasan listrik (electrical discharge machining) adalah proses yang dapat melepaskan logam, dengan pengendalian ukuran yang baik, dari setiap logam yang lunak ataupun keras. Aksi pemesinan ditimbulkan oleh pembentukan cetus api (spark) diantara elektroda yang dibentuk menjadi bentuk keliling yang diperlukan, dan benda kerja. Karena tool tidak bersinggungan dengan benda kerja, maka dapat dibuat dari bahan yang lunak dan mudah dikerjakan misalnya kuningan (bronze). Tools bekerja sama dengan suatu fluida misalnya minyak mineral atau kerosin, yang dihantarkan kepada benda kerja dengan tekanan. Fungsi dari media pendingin ini untuk berlaku sebagai dielektrik, untuk membasuh butiran atau logam yang tergeser dari benda kerja atau perkakas, dan mempertahankan resistansi yang seragam untuk mengalirkan listrik.

Pemesinan pelepasan listrik dikenal juga dengan nama pemesinan cetus api atau erosi elektronik, telah dikembangkan yang pada awalnya untuk pemesinan karbida, paduan bukan besi yang keras dan bahan yang sulit dimesin dengan metode lainnya.

3.PRINSIP EDM

            Dalam aplikasi, operasi pemesinan dapat dibagikan dua operasi dasar yaitu: penerusan melalui pelubangan (through hole machining) dan pemesinan rongga (cavity machining). Sebelum pemesinan dimulai, elektroda (anoda) dan benda kerja (katoda) ditempatkan didalam cairan dielektrik dan diasingkan pada jarak yang tertentu dengan mekanisme servo. Tenaga denyut yang berfrekwensi tinggi digunakan dan disambungkan kepada motor DC, sehingga menghasilkan kapasitas voltan pada ruang diantara elektroda dan benda kerja. Setiap kali voltasi di nyalakan, bunga api (discharge) dihasilkan di kawasan antara elektroda dan benda kerja yang akan mengikis permukaan benda kerja. Sisa benda kerja yang terkikis akan berada disekitar ruang antara elektroda dan benda kerja sebelum dipancurkan keluar oleh pancuran cairan dielektrik.

Bila ruang diantara elektroda dan benda kerja menjadi lebih besar (setelah penyingkiran bahan), mekanisme servo bertindak dengan merendahkan elektroda. Bentuk akhir pemotongan lazimnya berbentuk bayangan elektroda.

3.1 BAHAN ELEKTRODA

Dalam operasi pemesinan EDM, elektroda merupakan alat yang digunakan untuk memotong atau membuang benda kerja. Elektrode ini memiliki bentuk yang berlawanan dengan bentuk bahan benda kerja yang dikehendaki. Bahan untuk elektroda mesti memiliki ciri-ciri yang khas untuk memastikan kemampuan yang lebih besar semasa proses pemesinan.

Ciri-ciri khas tersebut antara lain:

1. memiliki titik lebur yang tinggi dan penghantar listrik yang baik
2. mudah dibentuk dengan biaya yang ekonomis
3. tidak terjadi perubahan bentuk selama proses pengikisan berlangsung.
4. menghasilkan kadar pengikisan benda kerja yang effisien.

Pemilihan bahan untuk elektroda bergantung kepada beberapa kriteria dalam penggunaan pemesinan yaitu : metode pembuatan, machinability, harga dan batasan ukuran. Bahan yang biasa digunakan untuk elektroda adalah grafit, tembaga-tungsten, tembaga-grafit, perunggu dan baja. Pemilihan bahan dan design elektroda adalah penting untuk menghindari lubang atau pemotongan yang runcing dan pengikisan pada bahan elektroda. Kedua masalah tersebut akan menyebabkan kesukaran untuk mendapatkan toleransi ukuran yang diinginkan.

Solusi dalam menghadapi masalah tersebut adalah dengan menggunakan lebih dari satu elektroda, dimana elektroda pertama digunakan untuk pemesinan kasar dan elektroda kedua untuk menghaluskan permukaan benda kerja.

4. PROSES KERJA EDM

Sebuah kondensor, yang paralel dengan elektroda dan benda kerja menerima muatan arus searah melalui sebuah resistor. Kalau kondensor diberi energi, potensialnya menanjak dengan cepat sampai satu harga yang cukup untuk mengatasi fluida dielektrik di antara elektroda dan benda kerja. Jarak celah dikendalikan secara elektronik sedemikian rupa untuk memelihara potensial yang agak konstan untuk memberikan pematahan elektris dari fluida elektrik. Jarak ini hanya beberapa per seratus milimeter, sehingga pengendalian dengan tangan sulit dipertahankan. Tanpa memandang luas tools elektroda, pencetusan api timbul pada titik yang celahnya paling sempit. Density arus pada titik ini sangat tinggi dan gayanya cukup untuk menggerus butiran kecil dari benda kerja. Butiran logam kecil ini diuapkan atau dilelehkan oleh cetus api, kemudian didinginkan oleh elektrolit dan dihanyutkan dari celah antara elektroda dan benda kerja.penyelesaian permukaan yang paling baik diperoleh dengan kecepatan pelepasan logam yang lambat.mesin ini umumnya mempunyai pemilihan frekwensi yang mengendalikan banyaknya cetusan api tiap detik diantara benda kerja dan elektroda. Kalau frekwensi cetusan api meningkat, maka penyelesaian permukaan makin baik, disebabkan penurunan energi tiap cetus api.

 

5.APPLIKASI EDM

 

Mesin EDM dewasa ini sangat berkembang, system control computer digunakan dalam proses pemesinan EDM ini sangat membantu dalam pelayanan tersebut. Tingkat ketelitian yang tinggi, ke akuratan dan ketepatan dimensi dapat dipenuhi. Mesin EDM ini dapat digunakan untuk menghasilkan kondisi permukaan benda kerja yang halus. Contohnya pembuatan cetakan yang digunakan untuk membentuk casing handphone, computer dll. Dalam pembuatan mur dan baut yang memerlukan toleransi yang sesuai. Jika toleransi baut ataupun mur terlalu kecil, keduanya tidak akan dapat di pasang, begitu juga jika toleransinya terlalu besar baut dan mur akan longgar. Pembuatan komponen-komponen jam yang halus, roda gigi.

Kemampun yang paling besar dari mesin ini terletak dalam pengerjaan lubang jamak atau rongga dalam logam dikeraskan dan paduan eksotik yang tidak dimesin secara konvensional.

Pemesinan jenis ini digunakan secara luas untuk memperbaiki suku cadang yang dikeraskan: pemesinan stok karbida: memproduksi cetakan dan cetakan logam untuk proses injection molding.

Berbagai jenis handphone kita jumpai dipasaran, dengan beragam bentuk yang sangat menarik. Pembentukan casing tersebut dilakukan dengan metode ijection molding. Kualitas permukaan yang dihasilkan sangat halus dan rapi, hal ini sangat bergantung terhadap kondisi molding yang dibuat. Semakin halus permukaan molding maka kualitas benda juga akan semakin baik. Pembuatan molding untuk bentuk-bentuk yang rumit dan menghasilkan permukaan yang halus dilakukan dengan menggunakan mesin EDM. Begitu juga dengan beragam jenis mainan anak-anak yang dewasa ini banyak beredar dipasaran pada umumnya terbuat dari bahan plastik, mainan tersebut memilik kontur permukaan yang rapi, halus dan sesetengahnya hampir menyerupai sesuatu yang aslinya. Harga yang dipasarkan juga relative murah, dan dapat dijangkau oleh hampir semua elemen masyarakat. Proses pembuatan ini sangat didukung dengan penggunaan teknologi canggih. Desain dilakukan dengan autocad, pembuatan prototype melalui rapid prototyping dan pembuatan cetakan dilakukan dengan menggunakan EDM.

    

6.KESIMPULAN

Pemesinan EDM memainkan peranan utama dalam persaingan industri manufacturing terutama yang berteknologi tinggi. Penggunaan mesin sangat berguna apabila bahan yang hendak dimesin memiliki kekerasan yang tinggi. Mesin ini dapat menghasilkan permukaan benda kerja yang halus.

Dalam bidang manufacturing yang menggunakan teknologi EDM aspek-aspek kualiti permukaan, ketelitian dimensi yang baik dan waktu pemesinan yang singkat dan jumlah produki yang banyak sangat dipertimbangkan untuk memastikan proses pemesinan dapat dilakukan secara ekonomi.

Pemanfaatan teknologi EDM dapat membantu dalam menghasilkan komponen yang memiliki bentuk-bentuk permukaan yang rumit dan halus.

DAFTAR PUSTAKA

Nagpal, G.R. (1995). Machine Tool Engineering. Khanna Publisher. 2- B, Nath Market, Naisarak Delhi 110006. 

Amstead, B.H. (1992). Teknologi Mekanik Jilid 2.Penerbit Erlangga. Jl.Kramat IV no.11. Jakarta 10430 . Indonesia.

Kalpakjian, S. (1995). Manufacturing Engineering and Technology. Addison-Wesley Publishing Company. United States of America.