ULTRASONIC MACHINING (USM)
PROSES
PRODUKSI 2
KELOMPOK
2 (1IC02)
NAMA : ASRI BAHTIAR
(21416144)
NAMA : SHAUQI FATHUR R (26416983)
NAMA : YOHANES MARTIN
(27416782)
NAMA : WILIBRORDUS
(27416651)
FAKULTAS
TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN
TEKNIK MESIN
DOSEN
: FEBRIAN ALIANDI
2017
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penyusun
panjatkan pada Allah SWT. Karena Dengan rahmat dar karunia Allah SWT lah
penyusun dapat menyelesaikan karya ini. Seiring
dengan perkembangan teknoligi yang semakin canggih dan moderen, teknologi
dibidang manufaktur pun mengalami perkembangan teknologi yang cukup maju.
Manusia dari generasi ke generasi terus menciptakan dan mengembangkan berbagai
macam pemesinan baik pemasinan konvensional yang system pengoprasiannya manusia
masih banyak memegang peran penting (oprator) maupun pemasianan berbasis
komputerisasi (CNC). Banyak pemesinan yang dikembangkan dibidang manufaktur
untuk mempermudah pengerjaan manusia
dalam proses produksi atau proses manufaktur. Dalam tulisan ini penulis
akanfokus membahas pemesinan produksi yaitu ULTRASONIC
MACHINING (USM). Disini penulis akan coba mengupas tentang semua yang
merkaitan dengan mesin USM tersebut. Baik dari pengertian, cara kerja,
macam-macam, proses pengerjaan, perawatan, material yang cocok digunakan untuk
pemesinan USM, kekurangan dan kelebihannya hingga contoh produk yang
dihasilakn. Pada dasarnya segala jenis mesin diciptakan untuk mempermudah
pekerjaan manusia baik dalam pengoprasian maupun pengontrolan, sehinga manusia
yang akan mempergunakannya dituntut untuk bisa
trampil dan menguasai berbagai jenis pemesinan baik dari segi
pengoprasian, pemrograman, dan pemeliharaan. Untuk itu penulis akan membahas
salah satu dari pemesinan tersebut dan penulis berharap semoga bermanfaat untuk
para pembaca terlebih untuk penulis sendiri. Kami berterimakasih pada sumua
pihak yang terlibat dalam penyusunan, pembuatan, hingga penyerahan makalah ini.
Tanpa andil mereka makalah ini tidak akan tersusun dan selesai tepat waktu.
Akhir kata kami ucapkan
terimakasih pada semua pihak yang bersangkutan dan semoga bermanfaat untuk para
penulis dan pembaca.
|
i
|
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR …..……………………………………………… i
DAFTAR ISI ………………………………………………….………... ii
BAB I …………………………………………………………...….…… 1
1.1 Latar
Belakang ….……………………………………………….. 1
1.2 Batasan Masalah ………………..………………………………. 1
1.3 Tujuan
…………………………………………………...………. 1
1.4 Metode
Penulisan ……………………………………………...… 2
1.5 Sistematika
Penulisan ……………………………………………. 2
BAB II ……………………………………………………………..……. 3
2.1 Pengertian
Mesin Ultrasonik (USM) …………………………...... 3
2.2 Jenis-Jenis
Mesin Ultrasonik (USM) …………………………….. 4
2.3 Prinsip Kerja
Mesin Ultrasonik (USM) …………………………... 4
2.4 Tools
Yang Digunakan …………………………………….……... 10
2.5 Perawatan
dan Trouble Shoting ……………………….………….. 11
BAB III KESIMPULAN ………………………………………………… 12
3.1 Kelebihan
dan Kekurangan ………………………………………. 12
3.2 Saran
………………………………………….…………………... 13
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………….………… 14
|
ii
|
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ultrasonic
Machining (USM) mesin ini
digunakan untuk memotong, mengukir, melubangi baik lubang yang langsung maupun
lubang setengah. Ultrasonic machining menawarkan solusi
untuk mempermudah dalam proses permesinan bahan yang keras, getas, rapuh. Contohnya mineral,
polycrystalline, keramik, kaca, PCD, alumina, kuarsa, piezoceramic, Kristal dan
sebagainya. Mesin ini sebenarnya melakukan metode pemotongan
dengan menggunakan partikel abrasif tersuspensi dalam cairan, atau dengan toolberlian
beralpis yang berputar. Jenis ini biasanya dikenal dengan nama ultrasonic machining
stasioner (USM) dan rotary ultrasonic machining (RUM). 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 mesinyang
yang presisi, yang digunakan untuk pembuatan komponen yang presisi, hemat biaya
dan 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. Untuk itulah mesin USM disediakan.
1.2 Batasan Masalah
·
Pembahasan
masalah hanya mengenai ruang lingkup Mesin Ultrasonic, tools dan pemeliharaan.
·
Kelebihan
dan kelemahan pemesinan Ultrasonic.
1.3 Tujuan
·
|
1
|
·
Untuk
memenuhi tugas kelompok.
·
Mengumpulkan
informasi tentang pemesinan Ultrasonic agar bermanfaat bagi para pembaca.
·
Memperdalam
pembahasan mesin ultrasonic.
1.4 Metode Penulisan
Dalam penulisan ini kami menggunakan metode Browsing
(pengumpilan beberapa contoh makalah dan buku di internet) dengan merangkum
beberapa pokok bahasan penting dari masing-masing contoh tersebut.
1.5 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
-
Latar
belakang
-
Batasan
Masalah
-
Tujuan
-
Metode
Penulisan
-
Sistematika
Penulisan
BAB II LANDASAN TEORI
-
Pengertian
USM
-
Jenis
– jenis USM
-
Prinsip
Kerja USM
-
Tools
Yang Dgunakan
-
Perawatan
dan Trouble Shoting
BAB III
-
Kesimpulan
-
Kelebihan
dan Kekurangan
-
Saran
|
2
|
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 PENGERTIAN MESIN ULTRASONIK (USM)
Ultrasonic
Machining (USM) adalah
proses pemesinan konvensional dan nonkonvensional yang menggunakan campuran air
dan partikel
abrasive yang biasa disebut dengan slurry
untuk proses pemakanannya. Pada
USM konvensional slurry dialirkan
pada bagian tool yang bersentuhan langsung dengan benda kerja dengan cara
manual, sedangkan pada permesinan USM nonkonvensional Slurry nantinya akan disemprotkan dengan kecepatan tinggi
ke suatu titik diantara tool dan bendakerja, proses pemakanan benda
kerja sendiri terjadi dengan cara menggetarkan tool pada amplitudo yang rendah
sekitar 0.003 in atau 0.076 mm. Dan frekuensi tinggi antara 15-30 kHz. Tool nantinya
akan berisolasi dengan arah tegak lurus terhadap permukaan benda kerja
yangselanjutnya partikel abrasif akan mengikis sedemikian rupa sehingga
dihasilkan bentuk yangsesuai dengan bentuk negatif tool yang digunakan seperti
yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar
komponen-komponen mesin ultrasonic (USM)
|
3
|
Seperti
penjelasan diatas untuk menghasilkan keadaan tertentu maka tool akan di dorong
kebawah dengan pemberian gaya pemakanan secara perlahan. Namun 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.
Mesin
Ultrasonic cocok untuk mesin yang keras dan bahan rapuh termasuk kaca, safir,
alumunium, PCD, pezoceramics, kuarsa, CVD silicon carbide dan keramik teknis.
2.2 JENIS – JENIS MESIN ULTRASONIK (USM)
Terdapat dua jenis Mesin Ultrasonik
yaitu:
-
Stasioner Ultrasonic Machining
/ Coining
(SUM) operasi untuk bahan seperti kaca,keramik dan bahan keras maupun
getas lainya.
-
Rotarry
Ultrasonic Machining (RUM) menggunakan
alat abrasif yang diputar dan bergetar secara bersamaan. Kombinasi berputar dan bergetar alat membuat ideal mesin rotary
ultrasonic untuk pengeboran lubang dan
melakukan pengolahan profil ultrasonik dalam keramik dan bahan rapuh yang sulit untuk mesin lain dengan proses tradisional.
2.3 PRINSIP KERJA MESIN ULTRASONIK (USM)
|
4
|
Perhatikan gambar dibawah ini:
Gambar
prinsip kerja mesin ultrasonic (USM)
|
5
|
Gambar
Frekuensi getaran ultrasonic
Gambar
Prinsip pemakanan pada mesin ultrasonic (USM)
|
6
|
Gambar
Macam-macam bentuk tools yang digunakan
|
7
|
·
Mengapa disebut ultrasonic
Karena
frekuensi getaran dari pahat berkisar 15.000 sampai 30.000 Hz. Batas bawah
ditentukan oleh tingkat kebisingan dan batas atas ditentukan oleh cooling
system pada transducer dan natural
frequency (frekuensi pribadi) dari pemegang pahat. Ultrasonic Machining kadang-kadang
disebut juga sebagai Ultrasonic grinding
atau Impact Grinding.
·
Teori dasar dalam pemesinsn USM yaitu proses
secara mekanis yang terlihat didalam pengerjaan dengan ultrasonic machining
yaitu:
-
Proses tumbukan oleh partikel abrasive terhadap
permukaan benda kerja karena pergetaran pahat (hammering process).
-
Proses pembenturan (impact process) oleh
partikel-partikel abrasive pada
permukaan benda kerja.
-
Erosi yang terjadi karena adanya kavitasi.
-
Proses kimia daripada macam fluida yang
dipergunakan.
·
Peranan getaran ultrasonik pahat dalam USM
yaitu:
-
Peranan utama adalah menimbulkan efek
tumbukan daripada partikel abrasive pada permukaan benda kerja.
-
Menimbulkan efek pemompaan ultrasonik
terhadap fluida pembawa serbuk kedalam ruang antara benda kerja dengan pahat.
-
Menimbulkan sirkulasi turbulent daripada aliran
fluida abrasive pada celah antara
pahat dan benda kerja.
-
Menimbulkan efek kavitasi pada fluida
pembawa.
·
Peranan fluida pembawa (slurry) dalam USM
yaitu:
-
|
8
|
-
untuk membawa pergi gram-gram halus hasil
pengerjaan.
-
Sebagai pendingin baik untuk benda kerja
maupun untuk pahat.
·
Material partikel abrasive dalam proses
USM yaitu:
-
Boron karbida (B4C).
-
Silikon Karbida (SiC).
-
Alumunium Oksida (Al2O3).
Dari
ketiga material partikel abrasive tersebut diatas, maka yang paling sering
dipergunakan adalah boron karbida, karena boron karbida adaah material yang keras
sekali, sekitar 1,5 – 2 kali lebih keras dari pada silikon karbida, tahan
terhadap efek benturan maupun tumbukan, dapat memotong lebih cepat daripada
material abrasive lainnya dan proses pemotongannya lebih presisi dan surface
finish yang lebih sempurna.
·
Proses pemotongan yang cocok mengunakan
USM yaitu :
-
Pembuatan lubang baik dengan penampang
yang bundar maupun dengan penampang yang tidak teratur.
-
Proses coining khususnya untuk material
yang mudah dikerjakan dengan USM,misalnya kaca keramik dan material yang getas
atau rapuh.
-
Pembuatan ulir luar dengan bantuan suatu
fixture khusus dimana benda kerja bisa berputar dan bergerak translasi
bersamaan.
-
Membuat bentuk atau ukiran yang rumit pada
benda getas.
-
Mesin ultrasonik mampu membentuk yang sangatrumit
dan dapat untuk lebih dekat toleransinya (±0,01 mm) dengan mesin generator yang
dirancangdengan baik. Bentuk geometris yang rumit dan 3-D dimesin dengan
relatif mudah dalam bahan rapuh.Beberapa lubang, dan kadang-kadang ratusan,
dapatdibor secara bersamaan menjadi bahan yang sangatkeras dengan akurasi yang
tinggi.
|
9
|
2.4 TOOLS YANG DIGUNAKAN DALAM PEMESINAN USM
·
Tools
holder
Betuk pemegang alat berbentuk silinder atau kerucut
yang membantu dalam memperbesar getaran tool tip, harus bebas dari goresan, dan
untuk mengurangi kegagalan kelelahan. Tools ini biasanya memiliki panjang 25
mm, ukurannya sama dengan ukuran lubang dikurangi 2 kali ukuran abrasive.
·
Horn / Tanduk
Tanduk
atau konsentrator terdapat beberapa bentuk yang berbeda seperti dibawah ini:
•
Meruncing atau kerucut
•
Melengkung
•
Bertingkat
·
Tools
lainnya
Tools pada dasarnya berbanding terbalik
terhadap benda kerja. Alat yang terbuat dari bahan-bahan yang relatif ulet
seperti Kuningan, Stainless steel atau baja ringan sehingga keausan akibat
penumbkan dapat diminimalkan.
Gambar Menunjukan
tools yang digunakan
|
10
|
2.5 PERAWATAN DAN TROUBLE SHOTING
Perawatan yang harus selalu rutin dilakukan atau
perawatan berkala yaitu :
-
Pemberian
pelumasan pada batang pembawa tool dan komponen lainnya yang melakukan kerja
gesek.
-
Penggantian
tool yang mendapat kontak langsung dengan abrasive dan benda kerja.
-
Pengecekan
nozel dan saluran cairan dan abrasive.
-
Pembersihan
area mesin yang terbuka karena sering terkena abrasive dan tatal hasil
aktifitas pemesinan.
Perawatan
lainya yaitu :
-
Pembersihan
teng penampung slurry dan tatal hasil
pemakanan karena slurry akan
digunakan kembail.
-
Pengontrolan
komponen utama yang menghasilkan gerak ultrasonic.
|
11
|
BAB III
KESIMPULAN
Pada
mesin ultrasonic / Ultrasonic Machining
(USM) banyak sekali pekerjaan yang bias dilakukan oleh mesin yang tidak
bias dilakukan oleh pemesinan yang lain, baik dari segi kerumitan, struktur
bahan, sifat fisik dan kimia bahan terrsebut. Mesin ini banyak sekali
dipergunakam di brbagai bidang seperti kedokteran, industry, dan berbagai bidang lainnya. Untuk mendapatkan hasil yang
presisi dan akurat bukan lah hal yang sulit dalam pemesinan ini karena
menawarkan berbagai ukuran yang akurat dan bentuk yang sulit dilakukan
pemesinan lain. Dalam hal ini mensin USM sangat dibutuhkan untuk pengerjaan
bahan yang keras, getas, dan rapuh yang tidak bias dilakukan oleh permesinan
yang lain tanpa mrngubah struktur bahan karena tanpa adanya energy panas yang
diberikan sehingga terhindar dari sifat depormasi plastis. Dengan ferkuensi tinggi dan rendah amplitude
sehingga menghasilkan getaran tinggi yang di transfer pada tools untuk
melakukan tumbukan dengan benda kerja dengan memakai bahan abrasive sebagai
media pemakanannya.
3.1
Kekurangan dan Kelebihan Mesin Ultrasonik
·
Kelebihan dari ultrasonic machining antara
lain :
1. Dapat
digunakan untuk proses permesinan terhadap material yang keras, mudah pecah,
dan material - material nonconductive.
2. Tidak
terjadi perubahan pada struktur mikro material baik secara fisik maupun kimia.
|
12
|
4. Tidak
menimbulkan distorsi pada benda kerja.
5. Dapat
dikombinasiakn dengan proses permesinan lain seperti EDM, ECM dan ECG.
6. Banyak
fariasi yang bias dikerjakan oleh USM termasuk pembentukan 3D.
7. Hampir
tidak terbatas dari model bentuktermasuk bulat, persegi dan berbentuk aneh.
·
Kekurangan dari ultrasonic machining
antara lain :
1. USM
memiliki angka Material Rate Removal yang rendah (maksimum 25mm/menit).
2. Tidak
dapat membuat lubang yang terlalu 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 45 HRC.
5. Ongkos
produksi relative mahal karena tools cepat aus.
3.2
Saran
Untuk kebaiakn dan kemajuan ilmu kami pada bidang
permesinan, besar harapan kami agar bapak/ibu dosen senantiasa memberikan
kritik dan saran yang bersifat membangun dan membuka wawasn kami dalam dunia
permesinan. Atas kritik dan sarannya kami ucapkan banyak terimakasih.
|
13
|
DAFTAR PUSTAKA
