ELECTRICAL DISCHARGE MACHINES

Elektrical discharge machinine (EDM) 

ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE

A.    DEFINISI EDM

Elektrical discharge machinine (EDM)  adalah sebuah mesin dengan metode untuk menghilangkan bahan oleh serangkaian cepat lengkung berulang lucutan listrik di antara elektroda (alat potong) dan bagian pekerjaan, di hadapan medan.

Gambar Mesin EDM

 

Electrical Discharge Machine (EDM) adalah suatu mesin perkakas Non Konvensional yang proses pemotongan material (material removal) benda kerjanya berupa erosi yang terjadi karena adanya sejumlah loncatan bunga api listrik secara periodik pada celah antara katoda (pahat) dengan anoda (benda kerja) di dalam cairan dielektric.

            Secara sederhana EDM merupakan serangkaian cepat lengkung antara dua buah elektroda (sebahagi alat pemotong) dan bagian pekerjaan di hadapan medan listrik yang energik.

B.     SEJARAH DAN PERKEMBANGAN EDM

            Pada tahun 1770 ilmuan Inggris bernama Joseph Priestly menemukan efek erosi dari percikan arus listrik. Kemudian penemuan itu dikembangkan oleh ilmuan Rusia bernama B. Larzarenko tahun 1943 yaitu dengan memanfaatkan percikan arus listrik untuk membuat proses yang terkontrol untuk permesinan secara elektrik pada bahan konduktif yang kemudian dikenal dengan proses EDM.

            EDM lebih maju dikembangkan dari pada masa itu, ada dua macam mesin EDM yaitu Stempel EDM (biasanya disebut Sinker EDM atau Ram EDM) dan Wire EDM. Perbedaan umum dari keduanya adalah jenis elektroda yang digunakan. Dalam metode Ram sebuah elektroda grafit mesin dibuat  menjadi bentuk yang diinginkan kemudian  dimasukkan ke dalam benda kerja di ujung Ram vertikal. Jenis ini biasanya dilakukan EDM tenggelam dalam dielektrik berbasis minyak. Dalam metode Wire-potong, tipis untai tunggal kawat logam, biasanya kuningan, diberi makan melalui benda kerja.

            EDM berkembang bersama dengan Mesin Bubut, Mesin Frais, dan Mesin Gerinda sebagai teknologi yang terdepan. EDM terkenal dalam hal kemampuannya untuk membuat bentuk kompleks pada logam-logam yang sangat keras. Penggunaan yang umum untuk Mesin EDM adalah :

·         Pemesinan Dies

·         Perkakas Potong

·         Cetakan (molds) yang terbuat dari baja yang telah dikeraskan

·         Tungsten Carbide

·         High Speed Steel

·         Dan material yang lain yang tidak mungkin dikerjakan dengan cara tradisional (penyayatan).

            Proses ini juga telah menyelesaikan  banyak masalah pada pembuatan bahan exotic, seperti Hastelloy, Nitralloy, Waspaloy, dan Nimonic, yang digunakan secara luas pada industri-industri pesawat ruang angkasa.

            EDM telah mengganti proses pemotongan logam yang lama pada beberapa aplikasi. Faktor lain yang menyebabkan berkembangnya penggunaan EDM adalah kemampuannya mengerjakan bentuk tipis, khususnya dalam pengerjaan ketinggian dan ketirusan. EDM yang menggunakan kawat Wire EDM mampu membelah dengan ketinggian 16 inchi (± 400 mm), dengan kelurusan ± 0,0005 inchi (± 0,0125 mm) tiap sisi.

C.    BAGIAN-BAGIAN EDM

 Komponen utama EDM

            Proses  EDM  dilakukan  dengan  sebuah  sistem  yang  mempunyai  dua komponen pokok yaitu mesin dan power supply.

Gambar bagian-bagian Electrical Discharge Machine

Gambar Basic Sistem EDM

 

Keterangan:

1.                  Meja EDM

2.                  Benda kerja

3.                  Cairan dielectric

4.                  Elektroda

5.                  Kepala EDM

6.                  Rangkaian kapasitor

7.                  Generator arus pulsa

8.                  Voltmeter

9.                 

Gambar Komponen Mesin

Ampermeter

Komponen dan fungsinya:

a.       Meja mesin EDM fungsinya digunakan sebagai tempat dudukan mesin EDM

b.      Cairan dielektrik merupakan fluida pendingin dan pembersih kotoran benda kerja

c.       Elektroda merupakan  pahat  yang  digunakan  untuk  menghantarkan  tegangan  listrik dan mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan

d.      Kepala Mesin funsinya sebagai tempat pahat dan komponen utama dari mesin EDM merupakan kapasitor berfungsi  untuk  menyimpan  energi  listrik  yang  akan  dilepaskan  pada proses pengerjaan benda kerja

e.       Voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial pada rangkaian mesin

f.       Amperemeter digunakan untuk mengukur besar arus yang mengalir pada mesin

D.    JENIS-JENIS  EDM

            Ada dua jenis Electrical Discharge Machines yaitu Stempel EDM/ Sinker EDM/ Ram EDM  dan Wire EDM.

1.      Stempel EDM / Sinker EDM / Ram EDM

            Stempel EDM sering juga disebut sebagai tipe rongga EDM atau volume. Setempel EDM terdiri dari elektroda dan benda kerja yang terendam dalam cairan isolasi seperti, minyak atau lebih jarang cairan dielektrik lainnya.

Gambar Sinker EDM

            Elektroda dan benda kerja yang terhubung ke satu daya yang sesuai dan listrik menghasilkan potensial listrik antara dua bagian. Sebagai elektroda  mendekati benda kerja, dielektrik kerusakan terjadi di dalam cairan plasma membentuk saluran dalam percikan kecil melompat.

            Bunga api ini biasanya menyerang satu per satu kali karena sangat kecil kemungkinannya bahwa lokasi yang berbeda dalam ruang antar elektroda sangat identik dengan karakteristik listrik lokal yang memungkinkan percikan terjadi secara bersamaan di semua lokasi tersebut.

            Bunga api ini terjadi dalam jumlah besar di lokasi acak antara elektroda dan benda kerja sebagai dasar logam terkikis dan celah elektroda kemudian meningkat. Elektroda di turunkan secara otomatis oleh mesin sehingga proses dapat terus berlanjut tanpa gangguan.

           

            Beberapa ratus ribu bunga api terjadi perdetik dalam proses ini dengan siklus yang sebenarnya, dengan hati-hati di kendalikan oleh parameter setup.

            Pengendalian ini biasanya dikenal dengan sebutan tepat waktu dan off time yang didefinisikan secara literatur waktu yang lebih lama menghasilkan rongga yang lebih mendalam untuk menciptakan siklus kasar pada benda kerja. Off time adalah periode waktu yang satu percikan digantikan oleh yang  percikan yang lain.         Off time yang lebih panjang misalnya, memungkinkan dielektrik disiram cairan melalui nosel untuk membersihkan puing-puing terkikis, sehingga menghindari hubungan pendek. Pengaturan ini dapat dipertahankan dalam mikro detik. Bagian geometri yang khas adalah bentuk 3D yang kompleks sering kali dengan kecil atau berbentuk sudut aneh, Vertikal, orbital, vectorial, terarah, heliks, kerucut, rotasi, berputar dan pengindeksan siklus pemesinan juga digunakan.

2.      Wire EDM

            Kawat listrik di discharge machining (WEDM), atau kawat-cut EDM, tipis untai tunggal kawat logam, biasanya kuningan, diberi makan melalui benda kerja, biasanya terjadi tenggelam dalam sebuah tangki dengan cairan dielektrik, yang biasanya air deionised.

            Proses ini biasanya tidak digunakan untuk menghasilkan 3D yang kompleks geometri. Kawat yang terus-menerus disuplai dari spul, diadakan antara atas dan bawah panduan berlian. Panduan bergerak dalam arah x – y pesawat, biasanya menjadi CNC dikontrol dan pada hampir semua mesin modern panduan atas juga dapat bergerak secara independen di z – u – v sumbu, sehingga menimbulkan kemampuan untuk memotong runcing dan transisi bentuk (lingkaran di bawah, persegi di atas misalnya) dan dapat mengontrol pergerakan sumbu x – y – u – v – i – j – k – l.

            Ini memberikan EDM memotong kawat yang memiliki  kemampuan untuk diprogram, dipotong sangat rumit dan halus bentuknya. Kawat dikendalikan oleh berlian atas dan bawah panduan yang biasanya akurat 0,004 mm, dan dapat memiliki memotong jalur atau goresan sekecil 0,12 mm menggunakan kawat 0,1 mm Ø, meskipun rata-rata mencapai memotong garitan bahwa biaya ekonomi yang terbaik dan pemesinan waktu adalah 0,335 Ø 0,25 mm, menggunakan kawat kuningan.

 

           

            Ada pun alasan pemotongan lebar lebih besar daripada lebar kawat adalah karena memicu terjadi dari sisi-sisi kawat untuk pekerjaan potongan menyebabkan erosi. Kawat-proses memotong menggunakan air sebagai dielektrik dengan resistivitas air dan listrik lain sifat hati-hati dikendalikan oleh filter dan de-Ionizer unit. Air juga melayani tujuan yang sangat kritis dari luka menyiram puing-puing menjauh dari zona pemotongan. Flushing adalah faktor penentu yang penting dalam tingkat feed maksimum tersedia dalam ketebalan bahan tertentu, dan situasi penggelontoran miskin mengharuskan pengurangan tingkat feed.

            Seiring dengan toleransi yang lebih ketat multiaxis EDM mesin pemotong kawat pusat memiliki banyak fitur tambahan seperti: Multiheads untuk memotong dua bagian pada saat yang sama, kontrol kawat untuk mencegah kerusakan, otomatis fitur threading diri dalam kasus kerusakan kawat, dan mesin diprogram strategi untuk mengoptimalkan operasi.

            Wire EDM pemotongan biasanya digunakan bila tegangan sisa rendah yang diinginkan. Wire EDM dapat meninggalkan tegangan sisa pada benda kerja yang kurang signifikan dibandingkan dengan mereka yang mungkin ditinggalkan jika benda kerja yang sama diperoleh oleh mesin. Bahkan dalam EDM kawat tidak ada pemotongan besar yang terlibat dalam pemindahan bahan. Namun, benda kerja dapat menjalani ke siklus termal yang signifikan, yang beratnya tergantung pada parameter teknologi yang digunakan. Kemungkinan efek termal seperti siklus pembentukan lapisan menata-ulang pada bagian dan kehadiran tegangan sisa tarik pada benda kerja. Jika proses sudah diatur sehingga energi / daya per pulsa adalah relatif kecil (biasanya dalam menyelesaikan operasi), sedikit perubahan dalam sifat mekanik suatu material yang diharapkan pada EDM memotong kawat karena tegangan sisa rendah ini, meskipun materi yang belum lega stres dapat mengganggu dalam proses machining.

            Jenis-jenis Wire EDM adalah sebagai berikut :

1.      Copper Wire

            Kawat ini terbuat dari tembaga murni dan digunakan dalam tahap awal pada proses EDM. Mempunyai ciri-ciri :

·         Kekuatan tarik rendah, tingkat elongasi tinggi, tingkat kerusakan yang berlebihan.

·         Kondisi Flushing Miskin akibat penguapan temperatur tinggi.

·         Kecepatan pemrosesan lambat karena konduktivitas yang tinggi.

·         Pencairan lambat dan efisiensi rendah karena panas yang diserap oleh kawat bukan pekerjaan sepotong.

2.      Brass Wire

            Brass Wire mempunyai ciri-ciri :

·         Rasio Alloy tembaga dan seng 65/35 – 63/37, kekuatan tarik 50,000-145,000 psi.

·         Kekuatan tarik tinggi dibandingkan dengan kawat tembaga.

·         Flushing dapat berjalan dengan sempurna karena rendahnya suhu penguapan.

·         Wires dengan beberapa jumlah Aluminium atau Titanium memiliki kekuatan tarik tinggi, tetapi efisiensi pembilasan yang memburuk.

3.      Zn Coated Brass Core Wire

            Kawat dengan ketebalan seng konstan yang dilapisi pada permukaan kawat kuningan.

4.      Zn Diffusion Annealed Brass Core Wire

            Kawat berlapis seng yang terdapat pada permukaan kawat kuningan dan mendapatkan perlakuan panas membuat seng yang akan dilapisi meleleh dan harus terpasang erat pada kawat kuningan. Seng biasanya digunakan sebagai bahan coating dan paduan, untuk meningkatkan kecepatan pemotongan dan untuk
mengurangi kemungkinan kerusakan.

            Seng meningkatkan efisiensi pembilasan dengan temperatur penguapan yang rendah dibandingkan dengan kuningan. Coated atau seng andil difusi melakukan peran melindungi kuningan, jadi kemungkinan kerusakan kawat secara drastis menurun.

5.      Algoritma Genetik / Algoritma Evolusioner

            Electro Discharge Machining Die Sinking (EDM die sinking) adalah proses pemesinan yang banyak digunakan pada benda kerja yang memiliki kekerasan tinggi. Perkembangan teknologi menuntut proses ini untuk menghasilkan produk berkualitas dengan produktivitas tinggi. Oleh karena itu, perlu dilakukan optimisasi yang melibatkan parameter proses pemesinan EDM die sinking.
            Saat ini terdapat berbagai macam teknik dan metode optimisasi yang dapat dipilih, diantaranya adalah Algoritma Genetik. Algoritma Genetik merupakan bagian dari sekelompok teknik optimisasi yang dikenal dengan nama Algoritma Evolusioner (Evolutioner Algorithms). Pada kelompok ini terdapat tiga tipe utama yaitu Algoritma Genetik, pemrograman evolusioner, dan strategi evolusi.

            Diantara ketiga tipe tersebut, Algoritma Genetik paling luas digunakan terutama untuk optimisasi masalah yang kompleks. Metode ini menggunakan suatu model matematika untuk menghitung harga optimum dari parameter-parameter proses.

            Pada penelitian ini dilakukan optimisasi menggunakan Algoritma Genetik terhadap parameter proses pemesinan EDM die sinking. Tujuannya adalah mendapatkan kombinasi nilai variabel input mesin yang menghasilkan kondisi pemotongan optimum. Variabel input yang dimaksud adalah discharge current, pulse duration, interval duration, response speed, working voltage, lift-off duration dan work duration.

E.     PRINSIP KERJA

            Material removal yang berupa erosi terjadi akibat adanya loncatan bunga api listrik diantara elektroda dan benda kerja dalam cairan dielektric. Loncatan bunga api listrik terjadi apabila beda tegangan antara pahat dan benda kerja melampaui “break down voltage” celah dielektric. Break down voltage bergantung pada :

1.      Jarak terdekat antara elektroda (pahat) dengan benda kerja

2.      Karakteristik tahanan dari cairan dielectric

3.      Tingkat kotoran pada celah diantara elektroda dengan benda kerja.

4.      Jenis elektroda yang digunakan

F.     PERHITUNGAN PADA EDM

Untuk mengetahui kecepatan pemakanan material atau Material Removal Rate (MRR), maka perhitungan dilakukan dengan rumus berikut:

Dimana:

Volume = panjang x lebar x tinggi (mm³)

Waktu = Waktu proses EDM (min)

Untuk mengetahui keausan pahat, dengan mengukur massa elektroda yang hilang selama proses, yang merupakan selisih massa sebelum dan setelah digunakan. Perhitungan dilakukan dengan rumus berikut:

Dimana:

M₁        = Massa elektroda sebelum proses

M₂        = Massa elektroda setelah proses

M _aus     = Massa elektroda yang hilang selama proses

T          = Waktu selama proses EDM (min)

Perhitungan overcut dan efek ketirusan yaitu:

Overcut (Oc) =

Keterangan: d₀ = diameter luar dari pahat (elektroda)

α =   =

α = arctan  

Dimana:

d1 = diameter minimum dari tapering yang terjadi

d2 = diameter maksimum dari tapering yang terjadi

h = ketebalan lubang pada tapering yang terjadi pada benda kerja

G.    PROSES KERJA

            Elektroda yang berisi tegangan listrik didekatkan ke benda kerja (elektrode positif mendekati benda kerja/turun). Di antara dua elektrode terdapat  minyak isolasi (tidak menghantarkan arus listrik), yang pada EDM di namakan cairan dielectric.

Gambar Proses Ram EDM

           

Gambar Proses Wire EDM

           

            Meskipun 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 dengan 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.

            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.
Partial discharge adalah peristiwa pelepasan / loncatan bunga api listrik yang terjadi pada suatu bagian isolasi (pada rongga dalam atau pada permukaan) sebagai akibat adanya beda potensial yang tinggi dalam isolasi tersebut. Partial discharge dapat terjadi pada bahan isolasi padat, bahan isolasi cair maupun bahan isolasi gas. Mekanisme kegagalan pada bahan isolasi padat meliputi kegagalan asasi (intrinsik), elektro mekanik, streamer, thermal dan kegagalan erosi. Kegagalan pada bahan isolasi cair disebabkan oleh adanya kavitasi, adanya butiran pada zat cair dan tercampurnya bahan isolasi cair. Pada bahan isolasi gas mekanisme townsend dan mekanisme streamer merupakan penyebab kegagalan.

            Dari penjelasan  di atas dapat disimpulkan  bahwa kegagalan isolasi ini berkaitan dengan adanya Partial discharge. Partial discharge yang terjadi pada sebuah void menyebabkan penurunan kualitas isolasi.

            Proses pengerjaan dengan EDM dapat dikelompokkan secara garis besar ke dalam bentuk-bentuk proses sebagai berikut :

1.      Sinking proses :

·         Drilling

·         Die sinking

2.      Cutting proses :

·         Slicing dengan pahat yang berupa keping yang diputar

·         Slicing dengan pahat yang berupa pita metal

·         Cutting dengan pahat yang berupa kawat (Wirecut)

3.      Grinding proses :

·         External grinding

·         Internal grinding

·         Gerinda permukaan atau gerinda bentuk

      Proses EDM harus dilakukan dalam suatu media fluida dielektrik, yang merupakan penghantar untuk setiap pelepasan muatan listrik (discharge) karena fluida akan menjadi terionisasi di dalam celah. Pelepasan muatan listrik dihasilkan oleh catu daya listrik arus searah yang dihubungkan dengan bendakerja dan elektrode.

Gambar Pemesinan Pelepas Muatan Listrik

            Gambar di samping menunjukkan celah antara elektrode perkakas dan benda kerja. Pelepasan muatan listrik terjadi pada dua permukaan yang terdekat. Ionisasi fluida dielektrik pada lokasi tersebut merupakan penghantar untuk pelepasan muatan.

            Pada daerah tempat terjadinya pelepasan muatan listrik tersebut akan timbul panas dengan temperatur sangat tinggi sehingga bagian kecil permukaan bendakerja secara tiba-tiba menjadi lebur dan terlepas. Aliran fluida kemudian membersihkan partikel kecil (serpihan) tersebut. Melepasnya bagian kecil dari permukaan bendakerja menyebabkan jarak dari elektrode perkakas menjadi lebih jauh, sehingga bagian lain yang lebih dekat akan mengalami proses yang sama dengan sebelumnya. Demikian seterusnya sampai semua daerah mengalami pengurangan yang sama. Walupun pelepasan muatan listrik secara individual melepaskan bagian demi bagian dari bendakerja, tetapi hal ini terjadi ratusan bahkan ribuan kali per detik sehingga pengikisan secara bertahap akan terjadi pada semua bagian permukaan dalam daerah celah tersebut.

Dua variabel proses utama dalam EDM adalah :

-          arus, dan

-          frekuensi pelepasan muatan listrik.

      Bila salah satu parameter ini meningkat, maka laju pelepasan material juga akan meningkat. Kekasaran permukaan juga dipengaruhi oleh arus dan frekuensi, seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini Permukaan akhir yang paling baik dihasilkan dalam EDM dengan pengoperasian pada frekuensi yang tinggi dan arus pelepasan muatan listrik yang rendah.

                                                                       

Gambar Penyelesaian permukaan dalam EDM sebagai fungsi arus pelepasan muatan dan frekuensi pelepasan muatan

            Karena perkakas memberikan penetrasi pada benda kerja, maka ini berarti telah terjadi proses pemesinan lubang pada bendakerja diluar ukuran perkakas (perkakas tidak menyentuh bendakerja). Jarak antara perkakas dengan bendakerja pada saat pemesinan lubang terjadi disebut overcut. Overcut sebagai fungsi arus dan frekuensi ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Gambar Overcut sebagai fungsi arus dan frekuensi

Perlu dicatat bahwa temperatur bunga api yang tinggi tidak hanya menyebabkan meleburnya bendakerja tetapi juga melebur perkakas, sehingga akan terjadi rongga kecil pada permukaan yang berhadapan dengan rongga yang dihasilkan pada bendakerja. Keausan perkakas biasanya diukur sebagai rasio antara material yang dilepaskan pada bendakerja dengan material yang dilepaskan pada perkakas. Rasio ini berkisar antara 1,0 sampai 100 atau sedikit di atasnya, tergantung pada kombinasi material bendakerja dengan material elektrode perkakas. Elektrode perkakas biasanya dibuat dari :

-          grafit,                                            -     tembaga tungsten,

-          tembaga,                                        -     perak tungsten, dan

-          kuningan,                                      -     material yang lain.

Pemotongan kabel pelepasan muatan listrik (EDWC), sering disebut EDM kabel, adalah bentuk khusus pemesinan pelepasan muatan listrik yang menggunakan kabel berdiameter kecil sebagai elektrode untuk memotong benda kerja. Proses pemotongan dalam EDM kabel dilakukan dengan energi termal dari pelepasan muatan listrik antara kabel elektrode dan bendakerja. Kendali numerik digunakan untuk mengendalikan gerakan benda kerja selama pemotongan. Pada saat pemotongan, kabel secara kontinu digerakkan dari satu penggulung ke penggulung yang lain agar elektrode ke bendakerja selalu dalam keadaan baru dengan diameter konstan, sehingga celah pemotongan yang dihasilkan tetap sama selama proses berlangsung. Seperti pada EDM, EDM kabel harus dilakukan dalam media dielektrik. Hal ini dilakukan dengan nosel yang diarahkan pada antarmuka (interface) perkakas dan bendakerja, atau dengan memendam bendakerja dalam bak dielektrik.

Gambar Pemotongan kabel pelepasan muatan listrik

Diameter kabel berkisar dari 0,003 hingga 0,012 in. (0,076 hingga 0,30 mm), tergantung pada lebar potongan yang diinginkan. Material yang digunakan untuk kabel adalah kuningan, tembaga, tungsten, dan molibdenum. Fluida dielektrik yang digunakan adalah air atau oli yang telah dideionisasi. Seperti pada EDM, pada EDM kabel juga terjadi overcut yang membuat celah potong (kerf) lebih lebar daripada diameter kabel, seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. Overcut ini berkisar dari 0,0008 hingga 0,002 in. (0,020 hingga 0,051 mm).

Gambar Definisi dari kerf dan overcut dalam pemotongan kabel pelepasan muatan listrik

H.    PENGGUNAAN EDM

1.      Karakteristik yang mengharuskan penggunaan EDM, jika benda kerja berbentuk sebagai berikut :

·         Dinding yang sangat tipis.

·         Lubang dengan diameter sangat kecil

·         Rasio ketinggian dan diameter sangat besar.

·         Benda kerja sangat kecil

·         Sulit dicekam.

2.      EDM dapat digunakan pada material benda kerja sebagai berikut :

·         Keras

·         Liat

·         Meninggalkan sisa penyayatan

·         Harus mendapat perlakuan panas

3.      EDM dapat digunakan untuk beberapa proses yaitu :

·         Pengaturan / setup berulang, macam-macam pengerjaan, macam-macam proses pencekaman benda.

·         Broaching.

·         Stamping yang prosesnya cepat.

4.      EDM juga dapat digunakan dengan beberapa alasan berikut :

·         Jam kerja 24 jam dengan hanya satu shift operator.

·         Memerlukan proses yang tidak mementingkan perhatian khusus dari pekerja secara intensif.

            EDM tidak dipengaruhi oleh kekerasan bahan benda kerja, sehingga sangat bermanfaat bila digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan kekerasan di atas 38 HRc. Bahan tersebut meliputi baja yang telah dikeraskan, Stellite dan Tungsten Carbide. Karena proses EDM menguapkan material sebagai ganti penyayatan, kekerasan dari benda kerja bukan merupakan faktor penting. Oleh sebab itu  mesin Wire EDM dan Ram EDM digunakan untuk membuat bentuk komplek dies dan perkakas potong dari material yang amat keras.

            Bagian lain yang hanya bisa dikerjakan dengan EDM adalah kemampuannya membuat sudut dalam (internal corners) yang runcing. Pemesinan konvensional tidak mungkin mengerjakan kantong dengan pojok runcing, yang bisa dicapai adalah radius minimal sekitar 1/32 inchi yang paralel dengan sumbu pahat.

I.       Aplikasi EDM

1.      Prototipe produksi 

            Proses EDM ini paling banyak digunakan oleh alat pembuatan cetakan dan industri, tetapi menjadi metode umum untuk pembuatan dan produksi prototipe bagian atau spare part terutama di kedirgantaraan, mobil dan industri elektronik di mana jumlah produksi relatif rendah. Dalam EDM setempel, sebuah grafit, tungsten atau murni tembaga, tembaga elektroda mesin yang diinginkan (negatif) bentuk dan dimasukkan ke dalam benda kerja di ujung ram vertikal.

2.      Membuat Koin Mati

            Membuat koin mati. Untuk penciptaan koin misalnya untuk memproduksi perhiasan dan lencana oleh uang logam (stamping) proses, master positif dapat dibuat dari perak murni, karena (dengan mesin yang sesuai pengaturan) master tidak secara signifikan terkikis dan hanya digunakan sekali. Mati negatif yang dihasilkan kemudian dikeraskan dan digunakan dalam sebuah drop palu untuk memproduksi dicap flat dari guntingan kertas kosong dari perunggu, perak, atau emas bukti paduan rendah. 

            Untuk lencana flat ini dapat dibentuk lebih lanjut ke permukaan melengkung mati lain. Jenis ini biasanya dilakukan EDM terendam dalam minyak berbasis dielektrik. Objek yang sudah selesai dapat lebih disempurnakan oleh keras (gelas) atau lunak (cat) enameling dan electroplated dengan emas murni atau nikel. Bahan lembut seperti tangan perak dapat diukir sebagai perbaikan lencana benda mati di bawah, di sebelah kiri jet minyak (minyak telah dikeringkan). Awal stamping datar akan “dapped” untuk memberikan permukaan melengkung.

3.      Lubang Pengeboran Kecil

            Lubang pengeboran kecil EDM untuk pengeboran lubang kecil yang digunakan untuk membuat lubang pada benda kerja di benang yang akan digunakan untuk kawat di EDM Wire-potong mesin. Pengeboran lubang kecil kepala sudah terpasang pada mesin potong kawat dan memungkinkan piring mengeras besar sudah selesai mengikis bagian dari mereka yang diperlukan dan tanpa pra-pengeboran. Ada juga yang berdiri sendiri pengeboran lubang kecil dengan mesin EDM x – y sumbu juga dikenal sebagai seorang super lubang bor atau mesin dapat Popper yang buta atau melalui lubang. EDM Drills membuat lubang dengan panjang tabung kuningan atau tembaga elektrode yang berputar pada chuck dengan aliran konstan suling atau air deionized yang mengalir melalui elektroda sebagai agen pembilasan dan dielektrik. Tabung elektroda beroperasi seperti kawat-kawat di potong mesin EDM, memiliki celah elektroda dan mengenakan tarif.

            Beberapa lubang kecil pengeboran EDM mampu mengebor melalui 100 mm yang lembut atau melalui baja dikeraskan dalam waktu kurang dari 10 detik, rata-rata 50% sampai 80% memakai angka. Lubang 0,3 mm menjadi 6,1 mm dapat dicapai dalam operasi pengeboran ini. Elektroda kuningan lebih mudah untuk mesin tetapi tidak dianjurkan untuk memotong kawat-operasi karena menyebabkan erosi partikel kuningan “kuningan di kuningan” kawat kerusakan, karena itu dianjurkan tembaga.

            Berikut ini adalah gambar benda kerja hasil dari kinerja EDM, baik Sinker EDM maupun Wire EDM :

J.      KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN EDM

1.      Keuntungan EDM

            Beberapa keuntungan dari mesin EDM, antara lain :

·         Bentuk-bentuk yang kompleks tidak akan sulit untuk memproduksi dengan alat pemotong konvensional

·         Handling benda kerja di atas mesin tidak rumit

·         Tingkat kebisingan rendah

·         Kemudahan dalam pembuatan elektroda

·         Bahan keras toleransi sangat dekat

·         Lembar kerja yang sangat kecil di mana alat pemotong konvensional dapat merusak bagian dari alat pemotong kelebihan tekanan.

·         Tidak ada kontak langsung antara alat dan bekerja sepotong. Oleh karena itu bagian dan lemah lembut dapat bahan mesin dengan distorsi apa pun.

2.      Kerugian EDM

            Beberapa kerugian dari EDM, antara lain :

·         Laju yang lambat removal material.

·         Mesin EDM dan perlengkapannya masih relatif mahal

·         Tambahan waktu dan biaya yang digunakan untuk membuat elektroda untuk ram / setempel EDM.

·         Proses erosi benda sangat kecil, sehingga waktu operasinya relatif lama

·         Mereproduksi sudut tajam pada benda kerja sulit karena memakai elektroda.

·         Harus dioperasikan oleh operator yang tidak alergi terhadap cairan dielektrik

·         Konsumsi daya spesifik sangat tinggi.

·         Penggunaan mesin EDM dibatasi oleh ukuran tangki kerja penampung cairan dielektrik.

3.      Keterbatasan EDM

            Mesin EDM standar popular yang digunakan sekarang memiliki keterbatasan :

·         Untuk Wire EDM, ukuran maksimum benda kerja sekitar 59 inchi (1.500 mm) pada sumbu Y, 24 inchi (600 mm) pada sumbu Z dan tidak terbatas pada sumbu X.

·         Untuk Ram EDM, ukuran benda kerja maksimum sekitar 59 inchi (1.500 mm) pada sumbu Y, 17 inchi (520 mm) pada sumbu Z, dan 98 inchi (2500 mm) pada sumbu X.

·         Pembuatan bentuk sudut/tirus pada Wire EDM adalah hal yang perlu dipertimbangkan. Sudut tirus maksimum adalah ± 450, walaupun beberapa bengkel telah berhasil mencapai ± 500. Perbandingan sudut dan tinggi maksimum adalah 300 pada ketinggian 16 inchi (400 mm).

·         Hambatan listrik maksimum untuk benda kerja dan pencekam sekitar 0,5-5,0 ohm/cm untuk Mesin Wire dan Ram EDM.

·         Keakuratan sekitar 0,00002 inchi (0,0005 mm) untuk mesin Wire EDM.

·         Keakuratan ± 0,0001 inchi (0,0025 mm) untuk mesin Ram EDM.

·         Kehalusan permukaan sekitar VDI 0 (4 microinchi) untuk Wire EDM.

·         Kehalusan permukaan VDI 5 (2 microinchi) untuk Ram EDM.

·         Keutuhan permukaan (surface integrity) adalah 1/20 juta untuk setiap inchi ketebalan recast layer untuk Wire dan Ram EDM.

·         Panjang retakan mikro adalah 1/20 juta untuk Wire dan Ram EDM. Hasil ini sama atau lebih baik dari pada permukaan hasil proses gerinda.

BAB III

PENUTUP

A.    KESIMPULAN

            Secara garis besar melihat dari beberapa faktor yang telah dijelaskan di atas maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut :

1.      EDM adalah sebuah mesin dengan metode untuk menghilangkan bahan oleh serangkaian cepat lengkung berulang lucutan listrik di antara elektroda (alat potong) dan bagian pekerjaan, di hadapan medan listrik.

2.      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).

3.      Asal mula EDM (Electrical Discharge Machining) adalah pada tahun 1770, ketika ilmuwan Inggris Joseph Priestly menemukan efek erosi dari percikan arus listrik. Pada tahun 1943, ilmuwan Rusia B. Lazarenko dan N. Lazarenko memiliki ide untuk memanfaatkan efek merusak dari percikan arus listrik untuk membuat proses yang terkontrol untuk pemesinan secara elektrik pada bahan konduktif.

4.      Pada saat ini ada dua macam mesin EDM yaitu: Stempel EDM (Biasanya disebut Sinker EDM atau Ram EDM) dan Wire EDM.

5.      Cara kerja EDM adalah sebagai berikut : 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.

B.     KRITIK DAN SARAN

            Kritik dan saran yang membangun selalu saya nantikan karena makalah ini jauh dari kata sempurna, karena kesempurnaan hanya milik Allah SWT.

C.    INDEKS KATA

·         cairan dielectric digunakan sebagai isolator listrik ditegangan tinggi.

·         Erosi adalah peristiwa pengikisan padatan (berupa terkelupasnya serpihan-serpihan kecil) akibat adanya percikan bunga api (pada proses EDM).

·         bahan konduktif adalah suatu bahan yang mempunyai kemampuan untuk menghantarkan listrik.

·         Heliks adalah bentuk meliuk seperti sebuah pegas, sekrup atau tangga spiral dan atau menyerupai DNA gambar DNA manusia.

·         Break down voltage suatu kegagalan atau batasan dari suatu bahan dielektrik, sehingga akan terjadi loncatan bunga api (listrik).

·         Drilling membuat lubang atau memperbesar lubang (proses pelubangan).

·         Die sinking adalah kasus mati-tenggelam EDM.

·         Slicing adalah proses pengirisan, pemisahan suatu benda dengan suatu alat yang tajam.

·         Cutting adalah tekan dan geser, dan hanya terjadi ketika total stress yang dihasilkan oleh pemotongan melebihi batas kekuatan material dari obyek yang dipotong.

·         External grinding yaitu penggunaan sebuah roda abrasive memakan jauh dipermukaan suatu benda di sisi sebelah luar.

·         Internal grinding yaitu penggunaan sebuah roda abrasive memakan jauh dipermukaan suatu benda di sisi sebelah dalam.

·         Broaching yaitu penggunaan alat pemotong multi-point untuk membentuk dan menyelesaikan baik interior lubang maupun permukaan benda kerja.

DAFTAR PUSTAKA

Izhhar Alfarizy, 3 April 2012, “Mesin EDM”, 30 November 2013, http://izhhar10.blogspot.com/2012/04/mesin-edm.html

Lryan Rc, 26 September 2012, “Makalah Electrical Discharge Machine (EDM)” 30 November 2013, http://richylerian.blogspot.com/2012/09/makalah-electrical-discharge-machine-edm.html

Site Education, News n Promotion, 14 Juli 2009 “EDM (Electrical Discharge Machine), 30 November 2013, http://awalsholeh.blogspot.com/2009/07/edm-electrical-discharge-machine.html

Technovacation, 18 Oktober 2010, “Aplikasi EDM”, 1 Desember 2013, http://technovacation.blogspot.com/2010/10/aplikasi-edm.html

Wikipedia, 3 April 2013, “Mesin Perkakas”, 30 November 2013 http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_perkakas

XACT Wire EDM Corporation, “EDM Gallery”, 30 November 2013, http://www.xactedm.com/edm-gallery/

1 Desember 2013, http://www.google.com