8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

1/13

  Mengenal EDM

BAB 14MENGENAL EDM(Electrical Discharge Machining)

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

2/13

A. Gambaran Singkat EDM

sal mula EDM (Electrical Discharge Machining ) adalah padatahun 1770, ketika ilmuan Inggris Joseph Priestly menemukanefek erosi dari perikan arus listrik! Pada tahun 1"#$, ilmu%an

&usia '! aarenko dan *! aarenko memiliki ide untuk memanfaatkan

efek merusak dari perikan arus listrik untuk mem+uat proses yangterkontrol untuk pemesinan seara elektrik +ahan konduktif!

am+ar 1#!1! Proses penger-aan +enda ker-a dengan EDM (Dari ./ikipedia)!

Dengan adanya ide terse+ut proses EDM telah lahir! aarenko+ersaudara menyempurnakan proses dengan ara menempatkan airantidak konduktif di mana perikan listrik ter-adi di antara dua konduktor,airan terse+ut dinamakan dielektrik (dielectric )! &angkaian listrik yangmem+uat peristi%a terse+ut ter-adi digunakan se+agai nama proses ini!Pada saat ini telah +anyak unit EDM digunakan yang le+ih ma-u daripada milik aarenko! Pada saat ini ada dua maam mesin EDM yaitu .EDM konensional ('iasanya dise+ut Sinker EDM atau Ram EDM) danWire EDM!

B. Cara Kerja EDM

Mengetahui tentang apa yang ter-adi di antara elektrode dan+enda ker-a dapat sangat mem+antu operator EDM dalam +anyak hal!Pengetahuan dasar teori EDM dapat mem+antu dalam memeahkanmasalah yang tim+ul (troubleshooting ), misalnya dalam hal pemilihankom+inasi +enda ker-aelektrode, dan pemahaman mengapa penger-aanyang +agus untuk satu +enda ker-a tidak selalu +erhasil untuk yang

 2

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

3/13

+erikutnya! Deskripsi +erikut ini men-elaskan tentang kom+inasi apa yangtelah diketahui dan apa yang telah ada dalam terori tentang proses EDM!

Pada saat ini +e+erapa teori tentang +agaimana EDM +eker-atelah mengalami kema-uan selama +e+erapa tahun, se+agian +esar mendukung model thermoelectric ! 3em+ilan ilustrasi +erikut menun-ukkantahap demi tahap apa yang telah diyakini ter-adi selama satu siklus EDM!am+ar di se+elahnya menun-ukkan harga relatif dari tegangan dan aruspada titik yang diam+il!

am+ar 1#!4! Pada Proses a%alEDM, elektrode yang +erisitegangan listrik didekatkan ke+enda ker-a (elektrode positif mendekati +enda ker-aturun)! Diantara dua elektrode ada minyakisolasi (tidak menghantarkanarus listrik), yang pada EDMdinamai airan dielektric !

/alaupun airan dielektrikadalah se+uah isolator yang

+agus, +eda potensial listrik yang ukup +esar menye+a+kan airanmem+entuk partikel yang +ermuatan, yang menye+a+kan tegangan listrikmele%atinya dari elektrode ke +enda ker-a! Dengan adanya graphite danpartikel logam yang terampur ke airan dapat mem+antu transfer tegangan listrik dalam dua ara . partikel5partikel (konduktor) mem+antudalam ionisasi minyak dielektrik dan mem+a%a tegangan listrik searalangsung, dan partikel5partikel dapat memperepat pem+entukantegangan listrik dari airan! Daerah yang memiliki tegangan listrik palingkuat adalah pada titik dimana -arak antara elektrode dan +enda ker-apaling dekat, seperti pada titik tertinggi yang terlihat di gam+ar! rafik

menun-ukkan +ah%a tegangan (+eda potensial) meningkat, tetapiarusnya nol!

am+ar 1#!$! 6etika -umlahpartikel +ermuatan meningkat,sifat isolator dari airan dielektrikmenurun sepan-ang tengah -alur sempit pada +agian terkuat didaerah terse+ut! egangan me5ningkat hingga titik tertinggitetapi arus masih nol!

am+ar 1#!8! Panas munul seara

epat ketika arus listrik meningkat,dan tegangan terus menurun drastis!

Panas menguapkan se+a5gianairan, +enda ker-a, dan

elektrode, dan -alur dischargemulai ter+entuk antaraelektrode dan +enda ker-a!

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

4/13

am+ar 1#!7! 3e+elum +erakhir,arus dan tegangan men-adi sta+il,panas dan tekanan di dalamgelem+ung uap telah menapaiukuran maksimal, dan se+agianlogam telah dihilangkan! apisandari logam di +a%ah kolom dis-

charge pada kondisi menair, tetapimasih +erada di tempatnya karenatekanan dari gelem+ung uap! Jalur 

am+ar 1#!#! 2rus mulai munulketika airan +erkurang sifatisolatornya men-adi yang palingkeil! 'eda tegangan mulai me5nurun!

am+ar 1#!9! elem+ung uapmele+ar ke samping, tetapigerakan mele+arnya di+atasi olehkotoran5kotoran ion di sepan-ang

 -alur discharge! Ion5ion terse+utdila%an oleh daerah magnet listrikyang telah tim+ul! 2rus terus

meningkat, dan tegangan menu5run!

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

5/13

discharge sekarang +erisi plasma dengan suhu sangat tinggi, sehinggater+entuk uap logam, minyak dielektrik, dan kar+on pada saat arus le%atdengan intensif melaluinya!

am+ar 1#!:! Pada akhirnya, arusdan tegangan turun men-adi nol!

emperatur turun dengan epat,ta+rakan gelem+ung dan menye5+a+kan logam yang telah diairkanlepas dari +enda ker-a!

am+ar 1#!"! ;airan dielektrik+aru masuk di antara elektrodedan +enda ker-a, menyingkirkan

kotoran5kotoran dan mendinginkandengan epat permukaan +endaker-a! ogam air yang tidak ter5lepas mem+eku dan mem+entuklapisan +aru hasil pem+ekuan(recast layer )!

am+ar 1#!10! ogam yangterlepas mem+eku dalam +entuk+ola5+ola keil menye+ar di airandielektrik +ersama5sama dengankar+on dari elektrode! adalah satu siklus EDM yang dapat diulangsampai ri+uan kali per detik! Pen-elasan di atas hanyalah satu siklus yang

munul pada satu %aktu tertentu! 2pa+ila siklus terse+ut dipahami, makaakan dapat dikendalikan -angka %aktu dan intensitas dari pulsa =*=>>

yang mem+uat EDM +eker-a dengan +aik.

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

6/13

C. Perkembangan Penggunaan EDM

EDM telah +erkem+ang +ersama dengan Mesin 'u+ut, Mesin>rais, dan Mesin erinda se+agai teknologi yang terdepan! EDM terkenaldalam hal kemampuannya untuk mem+uat +entuk komplek pada logam5logam yang sangat keras! Penggunaan yang umum untuk Mesin EDM

adalah dalam pemesinan dies, perkakas potong, dan etakan (molds)yang ter+uat dari +a-a yang telah dikeraskan, tungsten carbide, highspeed steel , dan material yang lain yang tidak mungkin diker-akandengan ara tradisional (penyayatan)! Proses ini -uga telah memeahkan+anyak masalah pada pem+uatan +ahan ?exotic @, seperti Hastelloy,Nitralloy, Waspaloy and Nimonic , yang digunakan seara luas padaindustri5industri pesa%at ruang angkasa!

Dengan telah ditemukannya teknologi yangma-u tentang keausan elektrode, ketelitian dankeepatan, EDM telah mengganti prosespemotongan logam yang lama pada +e+erapaaplikasi! >aktor lain yang menye+a+kan+erkem+angnya penggunaan EDM adalahkemampuannya menger-akan +entuk tipis,khususnya dalam penger-aan ketinggian danketirusan! EDM yang menggunakan ka%at (WireEDM) dapat mem+elah dengan ketinggian 19 inhi(sekitar #00 mm), dengan kelurusan A0,0008 inhi(A 0,0148 mm) tiap sisi!

Pada %aktu yang lalu, EDM digunakanterutama untuk mem+uat +agian5+agian mesinyang sulit diker-akan dengan proses konensional!Pertum+uhan penggunaan EDM pada sepuluh

tahun terakhir menempatkan proses pem+uatankomponen diranang menggunakan EDM terle+ihdahulu, sehingga EDM +ukanlah pilihan terakhir,tetapi pilihan yang pertama!

Proses EDM telah +eru+ah! Perusahaan5perusahaan yang menggunaan EDM -uga sudah+eru+ah! Peru+ahan yang sangat +erarti adalah .

x e+ih epat!

am+ar 1#!11!'agian mesin yangmengandungukuran5ukurankomplek dandinding tipis!6omponen satelitini diker-akan

menggunakan Wireut EDM dari+entuk solid ;25#B itanium,diker-akan oleh*umerialPreision, In!,/heeling, Illinois!

x e+ih otomatis! Mesin le+ih mudah diprogram dan dira%at!x e+ih akurat ukurannya!x Dapat menggunakan ka%at dengan diameter yang le+ih keil pada

mesin Wire EDM!x Menurunkan +iaya operasional! Carga mesin men-adi le+ih murah!x Dapat menghasilkan permukaan yang le+ih halus!

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

7/13

x Dapat menyayat kar+ida tanpa ada aat ketika menggunakan /ireEDM dan &am EDM!

x erakan ka%at EDM dan putaran +enda ker-a +isa dilakukan searasimultan!

x &am EDM tidak memerlukan pem+ersih +enda ker-a lain!x EDM le+ih efektif pada kondisi pem+ersihan +enda ker-a dengan

tingkat kesulitan tinggi!x EDM le+ih mudah digunakan! /aktu untuk pelatihan dan

pemrograman le+ih singkat!

D. Penggunaan EDM

Pen-elasan +erikut merupakan ringkasan dari karakteristik yangmengharuskan penggunaan EDM! Disarankan menggunakan EDM -ika+entuk +enda ker-a se+agai +erikut .

x Dinding yang sangat tipisx u+ang dengan diameter sangat keilx &asio ketinggian dan diameter sangat +esar x

'enda ker-a sangat keilx 3ulit diekam

Disarankan menggunakan EDM -ika material +enda ker-a .

x 6erasx iatx Meninggalkan sisa penyayatanx Carus mendapat perlakuan panas

Disarankan menggunakan EDM untuk mengganti proses meliputi .

x Pengaturansetup +erulang, +ermaam5maam penger-aan,+ermaam5maam proses penekaman +enda!

x !roaching "x Stamping yang prosesnya epat, (lihat am+ar 1#!14!)!

am+ar 1#!14! Proses stamping dengan menggunakan EDM!

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

8/13

Disarankan menggunakan EDM ketika +e+erapa alasan +erikut .

x Jam ker-a 4# -am dengan hanya satu shi#t operator !x Memerlukan proses yang tidak mementingkan perhatian khusus dari

peker-a seara intensif!

EDM tidak dipengaruhi oleh kekerasan +ahan +enda ker-a,

sehingga sangat +ermanfaat +ila digunakan untuk menger-akan +endaker-a dengan kekerasan di atas $: C&! 'ahan terse+ut meliputi +a-ayang telah dikeraskan, Stellite and $ungsten arbide! 6arena prosesEDM menguapkan material se+agai ganti penyayatan, kekerasan dari+enda ker-a +ukan merupakan faktor penting! Maka dari itu mesin WireEDM dan Ram EDM digunakan untuk mem+uat +entuk komplek dies danperkakas potong dari material yang amat keras!

'agian lain yang hanya +isa diker-akan dengan EDM adalahkemampuanya mem+uat sudut dalam (internal corners) yang runing!Pemesinan konensional tidak mungkin menger-akan kantong denganpo-ok runing, yang +isa diapai adalah radius minimal sekitar 1$4 inhiyang paralel dengan sum+u pahat! Jenis penger-aan dan ukuran minimal

yang dapat diapai oleh EDM dapat dilihat pada a+el 1#!1!

a+el 1#!1!

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

9/13

x 'esaran keausan elektrode!x Jumlah elektrode yang diperlukan untuk menyelesaikan se+uah

+enda ker-a!x 6eookan -enis elektrode dengan -enis penger-aan!x Jumlah lu+ang penyemprot (#lushing holes), -ika diperlukan!

#. Jenis Baan Elektr!"e

'ahan elektrode di+agi men-adi dua maam, yaitu . logam dangraphite! Pada saat ini ada lima maam elektrode, yaitu . 6uningan(brass), em+aga (copper ), $ungsten, 3eng (&inc ), dan 'raphite! 3elaindari itu, +e+erapa elektrode dikom+inasikan dengan logam yang lainagar dapat digunakan seara efisien, yaitu .

x 6uningan dan 3engx em+aga dan $elluriumx em+aga dan $ungsten dan perakx 'raphite and em+aga

am+ar 1#!1$! am+aran

skematik penger-aan EDM,elektrode yang mendekati+enda ker-a! 2rus yangtinggi akan menghasilkanperikan yang +esar,sehingga menghasilkan+ekas +er+entuk ka%ahyang +esar pula (+endaker-a kasar)!

Pada a%alnya, kuningandigunakan se+agai elektrode%alaupun keaus5annya tinggi!

 2khirnya, pengguna EDMmengguna5kan tem+aga danpaduannya untuk meningkatkanrasio keausan! Masalah yangmunul dengan tem+aga adalah

karena titik airnya sekitar 10:80

;, padahal temperatur perikanapi pada elah elektrode dan

+enda ker-a menapai $:000;!

itik le+ur tem+aga yang rendah

menye+a+kan keausan yangterlalu tinggi di+andingkandengan +agian +enda ker-a yang+isa dihilangkan!

Penelitian menun-ukan +ah%aelektrode graphite memiliki la-uyang le+ih +esar dalammenghilangkan +agian +endaker-a di+andingkan dengan

keausannya sendiri! 'raphite tidak menair di elah elektrode, pada

sekitar temperatur $$800

; +eru+ah dari +entuk padat men-adi gas!6arena graphite le+ih tahan panas di elah elektrode di+andingkandengan tem+aga, untuk se+agian +esar penger-aan EDM le+ih efisienmenggunakannya! $ungsten memiliki titik le+ur setara dengan graphite,akan tetapi tungsten sangat sulit di+entuk diker-akan dengan mesin!

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

10/13

$ungsten digunakan se+agai penger-aan a%al (am+ar 1#!1$), +iasanya+er+entuk ta+ung atau ru-i untuk lu+ang5lu+ang dan lu+ang keil prosesgurdi!

Elektrode logam +iasanya yang ter+aik untuk penger-aan EDM+agi material yang memiliki titik le+ur rendah seperti . aluminum, copper dan brass!

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

11/13

graphite adalah +ahan sintetis dan +ersifat a+rasif! 3ehingga apa+ilamenger-akannya di mesin disarankan menggunakan pahat kar+ida!6etika menggerinda elektrode ini, harus menggunakan penyedot de+u(%acuum system)! Cal yang sama diterapkan -uga ketika diker-akan diMesin >rais! Mesin >rais yang digunakan harus tertutup rapat!

'raphite adalah +ahan yang +erpori, sehingga airan +isa masukke dalamnya yang menye+a+kan men-adi tidak murni!

(1410;)! 'isa -uga elektrode terse+ut dikeringkan pada udara panas!

Elektrode tidak +oleh dikeringkan menggunakan pemanas micro(a%e! 2pa+ila elektrode yang +erpori digunakan, seharusnya dalam keadaanyang tidak lem+a+ (+asah)! 6elem+a+an yang ter-e+ak di dalam elektrodeakan menim+ulkan uap ketika proses penger-aan EDM, dan merusakelektrode!

). Elektr!"e untuk *ire EDM

'e+erapa pihak yakin +ah%a elektrode logam efisien digunakanuntuk Wire EDM! 2kan tetapi pada akhir5akhir ini keepatan potong WireEDM telah +ertam+ah tinggi, sehingga le+ih ekonomis +ila menggunakanelektrode graphite! 'raphite angstro#ine yang +erstruktur padat dapatmelakukan pemotongan dua kali le+ih epat dari pada -enis graphite yanglain! 6a%at yang dilapisi seng -uga dapat meningkatkan keepatanproses EDM dari elektrode ini! 'e+erapa riset menun-ukkan +ah%amenggunakan ka%at yang dilapisi seng dapat meningkatkan keepatanpotong sampai 80 persen!

+. Kualitas )asil Pengerjaan EDM

1. Kelebian Pem!t!ngan ,Overcut -

u+ang hasil proses EDM dimensinya selalu le+ih +esar dari padaelektrodenya! ;elah per+edaan antara elektrode dan +enda ker-adinamakan o%ercut  atau o%erburn! 'esarnya o%ercut tergantung dari+anyak faktor yaitu . +esar arus, %aktu ion, -enis elektrode, dan +ahan+enda ker-a!

>aktor utama yang mempengaruhi o%ercut adalah +esarnya aruslistrik pada elah! )%ercut selalu diukur pada tiap sisi! 'esarnya+erariasi antara 0,040 mm sampai 0,9$ mm! )%ercut yang tinggidihasilkan oleh penggunaan amperarus yang tinggi! Campir semuapem+uat EDM menyertakan se+uah grafik yang menun-ukkan +esarnya

o%ercut yang +isa diprediksi oleh operator sehu+ungan denganpengaturan arus listrik! 3elama penger-aan pengasaran (roughing ) arusyang +esar digunakan, menye+a+kan o%ercut yang le+ih +esar (am+ar 

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

12/13

1#!1$!)! Penger-aan penghalusan (#inishing ), menggunakan arus yangle+ih keil, sehingga menghasilkan o%ercut yang le+ih keil, (am+ar 1#!1#!)!

Dengan pengaturan arus dan material yang sama, o%ercut yangter-adi tetap! Dengan demikian, toleransi 0,0048 mm dapat diapaidengan Ram EDM! 2kan tetapi, +ila toleransi terse+ut harus terapai,+iaya yang diperlukan meningkat, karena %aktu yang diperlukan men-adile+ih lama!

%. Pengerjaan Pengalusan ,Finishing -

Pemahaman tentang prinsip o%ercut adalah sangat penting dalammemahami kehalusan permukaan hasil proses EDM! 6etika arus(current ) tinggi digunakan menghasilkan perikan (sparks) yang +esar,sehingga ka%ah (crater ) pada +enda ker-a +esar! Proses ini digunakanuntuk proses a%al (roughing )!

am+ar 1#!1#! Penyayatan #inishing menggunakan arus keil, sehinggapermukaan +enda ker-a halus!

6etika arus yang digunakan relatif keil, perikan api (sparks)yang dihasilkan keil, sehingga ka%ah pada +enda ker-a keil, sehinggapermukaan yang dihasilkan halus! Menggunakan arus yang keil pada

proses finishing akan memperlama proses pemesinan, tetapimenghasilkan permukaan yang halus, (am+ar 1#!1#!)!

Pada %aktu menggunakan arus yang sangat keil (dengan %aktuyang pendek dan arus rendah) ke pemukaan +enda ker-a, mesin EDMdapat menghasilkan permukaan +enda ker-a seperti ermin! Mesin yangmemiliki kemampuan mengor+itkan elektrode dapat mem+antu mem+uatproduk yang sangat halus permukaannya dengan memutar elektrode!'e+erapa mesin yang +isa memutar elektrode (dengan -alur or+it) dapatdiprogram, sehingga arus akan menurun seara +ertahap sampaimemproduksi permukaan seperti ermin terapai!

'enda ker-a yang dihasilkan pada proses EDM adalah gam+aran

erminan dari elektrode yang digunakan! 2pa+ila elektrodenya tidak+agus misalnya ada aat di permukaannya, maka +enda ker-a yangdihasilkan -uga akan ada aatnya! Elektrode yang kasar permukaannyaakan menghasilkan permukaan +enda ker-a yang kasar pula! 3emakin

8/17/2019 Buku Teknik Pemesinan EDM

13/13

halus struktur +utiran +ahan elektrode, akan menghasilkan permukaan+enda ker-a yang le+ih halus!

. Pen(elesaian setara /ermin ,Mirror finishing -

Pengontrolan airan dielektrik dapat memper+aiki kehalusanpermukaan hasil proses EDM seara nyata! 'e+erapa mesin EDM

menggunakan airan dielektrik khusus untuk proses #inishing sehinggamenghasilkan permukaan seperti ermin dengan kehalusan permukaankurang dari &ma l7Fm! 'e+erapa mesin memiliki dua tangki airandielektrik, satu untuk proses pengasaran (roughing ) dan semi #inishing ,dan yang satu untuk proses #inishing sampai permukaan +enda ker-aseperti ermin hasilnya!

'e+erapa perusahaan pem+uat EDM telah menemukan +ah%amenam+ah +u+uk silicon, graphite, atau aluminum pada airan dielektrik,dapat menghasilkan kehalusan permukaan yang sempurna!

J. Keterbatasan Pr!ses EDM

Penggunaan mesin EDM di+atasi oleh ukuran tangki ker-apenampung airan dielektrik! Mesin EDM standar populer yangdigunakan sekarang memiliki keter+atasan .

x