NON-TRADITIONA MACHINING PLASMA BEAM MACHINING ATANG K2516010 PTM B

 

NON-TRADITIONA MACHINING

PLASMA BEAM MACHINING

We Will Write a Custom Essay Specifically
For You For Only $13.90/page!


order now

 

 

 

 

 

 

ATANG

K2516010

PTM B

 

 

PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS
KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS
SEBELAS MARET

2018

A.   
Pengertian Plasma Beam Machining (PBM)

Ketika terperature dari sebuah gas
mencapai temperatur 2000oC, molekul gas menjadi dipecah menjadi
atom-atom yang terpisah. Di temperatur yang lebih tinggi, hingga 3000oC
atom ini menjadi terionisasi. Gas pada tahap ini dinamakan Plasma. Proses pemesina
dengan menggunakan Plasma pertama
kali ditemukan pada awal 1950 sebagai salah satu alternative metode dengan
menggunkan pemotong api gas oxy untuk material stainless steel, alumunium
dan non ferrous metals. pada waktu
itu proses pemesinan dengan menggunakan plasma
memiliki keterbatasan seperti kecepatan pemotongan yang pelan, kualitas
hasil pemesinan yang jelek, dan peralatan yang mendukung untuk proses pemesinan
plasma  kurang memadai. Pemesinan untuk material
metalik dan nonkonduktif jauh lebih diminati. Fitur yang sangat penting pada plasma
beam machining (PBM) adalah satu satunya metode proses pemesinan yang
bekerja sangat cepat untuk bahan stainless
steel dibandingkan ketika melakukannya pada bahan mild steel.

B.    
Sistem
Pemesinan PBM

Dalam proses pemesinan plasma sebuah busur (arc)
terus menerus dihasilkan antara katoda tungsen panas dan anoda tembaga
berpendingin air. Gas muncul disekitar katoda dan mengalir melalui anoda.
Temperatur di lubang sekitar katoda mencapai 2800oC, yang cukup
untuk menghasilkan busur plasma bersuhu
tinggi. Dengan kondisi ini, logam yang diproses dangat cepat meleleh dan
menguap. Aliran gas yang trionisasi menghilangkan chip-chip yang halus hasil
pemesinan dan juga menghasilkan garis pada permukaan benda kerja. Laju
pemakanan material secara subtansinya pergerakannya lebih tinggi dari pada
putaran pada satu titik mesin konvensional. Karakteristik dari PBM sebagai
berikut :

C.   
Macam Macam
Proses Pemesinan Plasma

Sistem
pemesinan PBM dibagi menjadi empat, yaitu busur plasma (plasma arc), jet plasma (plasma
jet), plasma terlindung (Sheilded
plasma), dan plasma udara (air
plasma).

1.     
Busur Plasma (Plasma
Arc)

Busur dihasilkan dari elektroda dan
sinar plasma menghasilkan panas ke benda kerja yang temperaturnya mencapai
33.3000oC. Efek dari penggunaan dua busur antara nosel dan benda
kerja merusak elektroda dan benda kerja. Laju perpindahan panas yang tinggi
diketahui terjadi selama busur plasma disebabkan oleh perpindahan dari semua
panas anoda ke benda kerja. Karena efisiensi yang baik dari sistem busur plasma.
PBM sering digunakan untuk proses pemesinan logam. Busur plasma tidak
tergantung pada reaksi kimia antara gas dan bahan logam benda kerja. Karena
temperatur yang tinggi, proses sesuai untuk bahan konduktif elektrik termasuk
yang tahan terhadap pemotongan dengan bahan bakar gas oxy. Berikut gambar dari
sistem busur plasma :

Gambar 5.49

Sistem perpindahan busur plasma

 

 

 

 

2.     
Jet Plasma

Gambar 5.50

Sistem jet plasma nontransferred

 

 

 

Dari gambar diatas kita bisa
mengetahui. Busur nontransferred dioprasikan
diantara semburan itu sendiri. Hanya gass terionisasi (plasma) yang dipancarkan sebagai jet yang menyebabkan suhu tinggi
sekitar 16.600oC. semeburan/obor itu adalah anoda, sebagian besar
dari panas anoda diekstraksi oleh air pendingin dan tidak digunakan secara
efektif dalam proses peminfahan material. Bahan nonkonduktif yang sulit diolah
dengan metode konvensional.

 

3.     
Plasma Terlindung (shielded
plasma)

Plasma
terlindung gas, ketika proses pemesinan bahan yang berbeda seperti
alumunium, baja stainless, dan baja rendah. Pembantu gas biasnya harus
digunakan untuk menghasilkan potonngan kualitas potongan yang sesuai. Seperti
dalam hal peindung luar dengan gas ditambahkan di sekitar nosel, untuk
mengurangi pengaruh dari atmospher pada proses pemesinan gas (nitrogen atau
argon). Pelindung dengan gas tergantung bahan logam yang akan di proses. Untuk
baja stainless, aluminium dan logam nonferrous,
hidrogen sering digunakan sebagai gas pelindungnya. Karbon dioksida lebih
sering digunakan untuk logam ferrous
dan nonferrous, udara atau oksigen
juga biasanya digunakan.

Plasma
terlindung air, pada gambar 5.51 kita dapat mengetahui, nitrogen
sering digunakan dalam proses pemsinan sementara gas pelindung diganti oleh
air. Air membentuk jaket radial disekiar semburan plasma. Efek pendinginan air mengurangi
lebar zona pemotongan dan memperbaiki kualitas pemotongan. Namun, tidak ada perbaikan
pada laju pemotongan dan sudut hasil pemotongan (McGeough, 1988).

Gambar 5.51

Plasma terlidung air

 

 

 

 

4.     
Plasma Udara (air
plasma)

Tekanan
udara sering digunakan sebagai gas pada proses pemesinan, bukan nitrogen atau
argon (gambar 5.52). Ketika udara dikenai temperatur tunggi dari busur lisrtik,
udara akan berubah menjadi gas penyusunnya. Selama oksigen pada plassma yang
dihasilkan sangat reaktif terutama dengan logam besi, laju proses pemesinan
meningkat sekitar 25%. Kelemahan utama metode ini adalah perumakaan sangat
teroksidasi, yang sering terjadi pada proses pemesinan alumunium dan baja
stainless. Karena tungsten sangat reaktid dengan oksigen, paduan hafnium cooper
(Hf-Cu) atau paduan hafniumzirkonium (Hf-Zr) juga menggantikan elektroda tungsten.
Namun, umur elektroda ini menjadi lebih pendek.  Bahan elektrik konduktif seperti stailees dan chrome nickel alloy steels, alumunium
dan tembaga dapat diproses dengan proses pemesinan plasma udara. Selama udara
digunakan untuk proses pemesinan dan untuk pelindung, biaya proses pemesinan
sekitar setengah dari biaya proses pemesinan dengan menggunakan plasma
terlindung gas atau plasma terlindung air. Ketika campuran gas nitrogen 80% dan
oksigen 20% digunakan, laju proses pemesinan dari baja rendah akan meningkat
sekitar 25%.

 

D.   
Laju
Pemakanan Material

Selama plasma beam machining (PBM) menyerap
energi panas dari jet plasma yang diarahkan ke benda kerja maka akan terjadi
pemakanan. Semburan plasma menghilangkan logam cair hasil pemaknan dan yang
menguap sebagai uap halus.

 Tingkat pemotongan yang dihasilkan dan
karenanya ketahanan mesin bergantung pada benda kerja pada saat proses
pemesinan serta jenis pemotongan dan perisai gas yang menentukan laju
perpindahan suhu maksimum. Laju pemakanan maksimum, sebagaimana tertera dalam
indeks ketahana mesin dari dua gas plasma untuk carbon steel, stainless steel, dan alumuniun. Ditunjukan pada gambar berikut

Gambar 5.53

Ketahanan mesin dari
beberapa material yang berbeda pada plasma berpelindung gas (El-Hofy, 1995).

Gambar 5.54

Konsumsi daya pada pemakanan kasar oleh sinar plasma

 

 

menunjukkan faktor konsumsi daya yang dibutuhkan sinar
plasma pada pemakanan kasar kasar beberapa paduan. Faktor rendah menunjukkan
tingkat energi yang rendah atau laju pemakanan yang tinggi. Kecepatan pemesinan
diketahui menurun dengan meningkatkan ketebalan logam atau lebar pemotongan
jika terjadi beveling. Seiring dengan meningkatnya daya, pemakanan yang efisien
dari logam yang meleleh,  perlu tingkat
penyesuaian dalam hal laju aliran gas. Selama prosse pemesinan menggunakan
plasma pada pelat baja setebal 12 mm menggunakan 220 kW kecepatan pemesinan
adalah 2500 mm/menit, yang 5 kali lebih besar dari pada pemotongan oxy-gas.

E.     Ketepatan dan Kualitas permukaan hasil proses
pemesinan

Ujung atau tepi dari benda kerja
yang dipotong menggunkan PBM sering kali miring. Hasil penelitian McGeough
(1988), bahwa sisi kanan busur plasma arahnya relatif terhadap pemotongan yang
menghasilkan tepi persegi sekitar  ± 3°.
Tepi  kiri miring sekitar 15o
karena putaran searah jarum jam dari hasil pemakana gas. Karena tingginya laju
perpindahan panas berpengaruh terhadap kedalaman pemakanan,  kedalaman logam meluas sekitar 0,18 mm
dibawah permukaan yang dipotong. Kecepatan proses pemesinan yang tinggi tidak
memungkinkan untuk panas menembus lebih dari beberapa mikron dari tepi potongan
yang menghasilkan sedikit atau tanpa distorsi pada pemotongan benda kerja. Pemotongan
pada ujung material cenderung lebih sulit dari pada dasar material. Zona yang
terkena panas (HAZ) dengan ketebalan 0,25 sampai 1,12 mm teah diketahui. Selain
karena pendingina yang cepat, retakan mungkin timbul diluar zona yang terkena
panas  sampai 1,6 mm. Permukaan yang
bersih dan halus yang dihasilkan oleh proses pemesinan PBM. Memiliki toleransi
mencapai terbesar ± 1,6 mm. Selesai pemotongan, diperlukan toleransi yang
sempit.

F.    
Keuntungan
dan Kerugian Proses Pemesinan dengan PBM

Keuntungan :

1.      Tidak
memerlukan analisis kimiawi atau perawatan yang sulit

2.      Tidak
menggunakan flurokarbon terklorinasi yang berbahaya, pelarut atau bahan kimia
pembersih asam

3.      Beroperasi
dengan bersih, seringkali menghilangkan kebutuhan penurunan uap, pelarut,
pembersih ultrasonik, dan peledak pasir.

4.      Tidak
membuat pekerja terkena bahan kimia berbahaya

5.      Membutuhkan
sedikit energi untuk pengoperasian

Kekurangan

1.     
Membutuhkan pasokan listrik yang besar,
contoh daya yang dibutuhkan sebesar (220 kW) untuk memotong pelat baja ringan
setebal 12 mm pada 2,5 m / menit

2.     
Prosesnya menghasilkan panas yang dapat
merusak benda kerja dan menghasilkan asap beracun.

 

G.    Aplikasi

 

1.     
PAM adalah metode pemesinan yang menarik untuk proses
pemesinan dengan material yang sulit dilakukan oleh mesin konvesional atau
proses pemeisna konvensional. Dalam hal ini kecepatan pemotongan 2 meter/ menit
dan kedalaman pemakanan 5 mm/putaran akan menghasilkan permukaan akhir 0,5 mm
Rt. Kedalaman pemotongan dapat disesuaikan dengan mengatur kekuatan mesin dan
kecepatan permukaan. (gambar 5.55)

Gambar
5.55

Pemotongan Busur plasma

 

 

 

 

2.     
CNC (pengaturan komputer secara numerik)
dari Plasma Beam Machining yang biasa
digunakan untuk memotong profil logam yang sulit dikerjakan dengan teknik gas oxyacetylene seperti baja stainless dan
alminium.

3.     
PBM dapat memotong lekukan dari baja
stainless sepanjang 1.5 mm dan lebar 12.5 mm pada kecepatan 80 mm/menit,
mengugunakn daya 50 kW. Laju proses 
pemesinan sama dengan 10 kali laju penyayatan dan metode chiping. Laju
proses pemesinah yang rendah ketika pemotongan alur pada bahan nonkunduktif. Dimensi
alur bergantung pada kecepatan melintang/melintas, daya busur, sudut dan tinggi
busur plasma.

4.     
Proses PBM direkomendasikan untuk bagian
yang memiliki operasi pengelasan lanjutan.

5.     
Busur plasma dapat memotong tabung dengan
ketebalan hingga 50 mm. Dalam hal ini tidak ada deburring yang diperlukan
sebelum pengelasan tabung (Machining Handbook, 1989).

6.     
Pemotongan plasma air di bawah laut NC
dapat mencapai akurasi pemesinan kurang lebih 0.2 mm pada 9 m kecepatan potong.

 

 

 

x

Hi!
I'm Clifton!

Would you like to get a custom essay? How about receiving a customized one?

Check it out