Electro Chemical Machining (ECM) adalah sebuah proses pemesinanmenggunakan bahan konduktif elektrik tanpa melibatkankontak antara pahat dan benda kerja, untuk pemakanan atau pemotongan benda kerja melalui proseselektrokimia (proses elektrolisis dan prosesvolta).
Komponen utama dariElectro Chemical Machining (ECM)
Elektrolisis terjadi ketika arus listrik melewati dua elektroda yang dimasukkan ke dalam larutan elektrolit. Sistem yang terdiri dari elektroda dan elektrolit dinamakanelectrolytic cell. Reaksi kimia yang terjadi pada elektroda dinamakan reaksi anodicatau cathodic.
Gambar diatas memperlihatkan komponen utama dari mesin ECM yaitu feed control system, electrolyte supply system, power supply unitdan workpiece holding device. Sebagaimana diperlihatkan pada Gambar diatas, the feed control systemberfungsi untuk feeding tooldengan constant rate. Power supplymenyediakan arus permesinan dengan tegangan DC yang stabil dan konstan. Electrolyte-feeding unitberfungsi untuk menyalurkan larutan elektrolit.
Prinsip Kerja Electro Chemical Machining (ECM)
Prinsip kerja ECM yaitu benda kerja dihubugkan dengan sumber arus searah yang bermuatan positif sedangkan pahat dibuhungkan dengan sumber arus yang bermuatan positif dan cairan elektrolit dialirkan diantara pahat dan benda kerja. Sehingga terjadilah proses pengerjaan material benda kerja karena adanya reaksi elektrokimia dan juga reaksi kimia. Electrochemical Machining (ECM) terdiri dari pahat katoda dan anoda.
Adanya proses peralutan anodis daripada material benda kerja maka terbentuklah senyawa metal hidroksida yang bercampur dengan cairan elektrolit semacam lumpur. Cairan yang berlumpur ini kemudian diendapkan dalam bak pengendap. Keluar dari bak pengendap ini, cairan elektrolit tersebut kemudian dijernihkan dengan mempergunakan centrifuge dan akhirnya baru dialirkan kedalam reservoir elektrolit. Dengan mempergunakan pompa, cairan elektrolit ini dialirkan kedalam celah antara benda kerja dengan pahat.Syarat-syarat proses ECM yaitu pahat bermuatan negative dan benda kerha bermuatan positif celah antara pahat dan benda kerja yang berfungsi sebagai aliran cairan elektrolit (sel elektrolit). Sel elektrolit yang terbentuk diantara pahat dengan benda kerja inilah yang membentuk terjadinya reaksi elektrokimia dan reaski kimia. Fungsi dari cairan elektrolit dalam proses ECM, yaitu:
- Sebagai media untuk memungkinkan terjadinya proses pengerjaan material.
- Sebagai fluida pendingin selama proses ECM berlangsung
- Untuk menghanyutkan bagian-bagian daripada material benda kerja yang telah dikerjakan.
Sirkulasi Cairan Elektrolit
Adanya proses pelarutan anodis pada material benda kerja maka terbentuklah senyawa metal hidroksida yang bercampur dengan cairan elektrolit (semacam lumpur). Cairan yang berlumpur ini kemudian diendapkan dalam bak pengendap. Keluar dari bak pengendap ini, cairan elektrolit tersebut kemudian dijernihkan dengan mempergunakan centrifuge dan akhirnya baru dialirkan kedalam reservoir elektrolit. Dengan mempergunakan pompa, cairan elektrolit ini dialirkan kedalam celah antara benda kerja dengan pahat.
Grafik pengaruh current densityterhadap current efficiencypada ECM
Sebagaimana terlihat pada Grafik dibawah, larutan sodium nitratelebih direkomendasikan dikarenakan local metal removal ratetinggi pada gapyang kecil dancurrent densityserta current efficiencytinggi.
Current efficiencypada ECM tergantung dari material anodic dan elektrolit. Tergantung dari bentuk tool dan jenis operasi permesinan, beberapa metode digunakan untuk menyalurkan elektrolit menuju machining gapsebagaimana terlihat pada Gambar 5. Pemilihan metode penyaluran elektrolit tergantung dari geometri part, metode permesinan, keakuratan yang dibutuhkan serta surface finish. Kondisi elektrolit pada ECM biasanya berada pada temperatur 22 hingga 45 derajat Celcius, tekanan berkisar antara 100 hingga 200 kPa dan kecepatan aliran 24 hingga 50 m/s.
Proses Elektrokimia Pada ECM
Dua macam reaksi yang terjadi didalam proses ECM yaitu:
1. Reaksi elektro kimia pada anoda dan katoda yang meliputi proses-proses sebagai berikut:
a. Proses larutan pada anoda.
b. Proses reduksi-oksidasi.
c. Proses pelapisan pada katoda.
d. Proses pembentukan gas
2.Reaksi kimia pada cairan elektrolit terjadi pada lapisan batas antara permukaan benda kerja dengan cairan elektrolit dan perpindahan ion-ion terjadi secara:
a. Difusi, pergerakan ion karena adanya medan listrik.
b. Proses konveksi karena aliran elektrolit.
Kelebihan dan Kekurangan ECM
Kelebihan
1. Selama pengeboran,dapat membuatbeberapa lubang sekaligus.
2. Mampu membuat permukaan 3 dimensi yang rumit secara akurat.
3. Permukaan akhir halus karena ketiadaan bekas pahat/pemotong.
4. Bentuk geometris yang kompleks dapat mesin berulang-ulang dan akurat
5. Pemesinan elektrokimia adalah proses hemat waktu bila dibandingkan dengan mesin konvensional
Kekurangan
1. Perlengkapan khusus diperlukan untuk menahan aliran elektrolit yang tinggi.
2. Biaya perkakas dan perangkat yang mahal.
3. Mesin yang digunakan merupakan mesin – mesin yang berukuran besar.
4. Konsumsi energinya yang besar.
Aplikasi ECM
1. Smoothing of rough surfaces (Penghalusan permukaan)
2. Hole drilling (Pengeboran Lubang)
3. Full-form shaping
4. Electrochemical grinding
5. Electrochemical arc machining
Pemodelan tingkat removal material
Material removal rate (MRR) merupakan ciri penting untuk mengevaluasi efisiensi suatu non-tradisional proses pemesinan. Dalam ECM, removal material terjadi karena larutnya atom bahan kerja. Elektrokimia pembubaran diatur oleh itu hukum Faraday. Undang-undang pertama yang jumlah pembubaran atau deposisi elektrokimia adalah sebanding dengan jumlah biaya melewati sel elektrokimia, yang mungkin diekspresikan sebagai:
Q = m α , dimana m = massa bahan dibubarkan atau didepositkan
Q = jumlah biaya berlalu
Hukum kedua menyatakan bahwa jumlah bahan disimpan atau dilarutkan lebih lanjut tergantung pada Elektrokimia Equivalence (PADU) dari materi yang lagi rasio atom berat dan valensi.
Laju penghilangan material dapat hitung dengan menggunakan persamaan
MRR = CI
MRR merupakan material-removal rate (laju penghilangan material) satuannya mm3/min, C adalah konstanta material, dan I adalah arus.
Aplikasi dari proses ini di antaranya sudu turbin, pembuatan slot yang tipis, airfoil pada kompresor, dan sebagainya.
Akurasi dan kontrol dimensi
Seleksi elektrolit memainkan peran penting dalam ECM. Natrium klorida, misalnya, menghasilkan banyak komponen kurang akurat dibandingkan natrium nitrat. Elektrolit terakhir memiliki dimensi kontrol yang lebih baik jauh karena nya efisiensi saat ini- karakteristik densitas arus. Menggunakan elektrolit natrium nitrat, efisiensi saat ini terbesar di kepadatan tertinggi saat ini.
Kesimpulan:
1. Proses ECM bisa dipergunakan untuk segala macam metal, paduan logam dan material bersifat konduktor listrik. Komposisi dan struktur kimia, titik lelah, kekerasan dan sifat-sifat fisik material lainnya tidak mempengaruhi proses pengerjaan ECM.
2. Bentuk permukaanbenda kerja yang kompleks dapat dikerjakan dengan proses ECMsehingga proses ini cocok untuk pembuatan cetakan
3. Proses pengerjaan dengan ECM meliputi operasi-operasi, diantaranya: finishing, deburring,honing,countouring,deep hole drilling.
4. Proses pengerjaan dengan ECM bebas dari segala bentuk tegangan maupun geramsehinggamemungkinkan tidak terjadinya circuit-circuit antara pahat dan benda kerja.
5. Surface finish yang bisa dicapai dalam proses ECM berkisar 0,2-0,8 μ m
Tidak ada komentar:
Posting Komentar