EDM singkatan electrical discharge machining, dalam
bahasa sehari-hari kadang-kadang juga disebut sebagai spark machining, erosi
percikan, terbakar, atau kawat erosi adalah suatu proses manufaktur yang mana
ingin membentuk
suatu objek, yang disebut benda kerja, dapat diperoleh dengan menggunakan percikan listrik.
suatu objek, yang disebut benda kerja, dapat diperoleh dengan menggunakan percikan listrik.
Electrical Discharge
Machining (EDM) adalah proses pemotongan logam yang dilakukan dengan penciptaan ribuan kotoran per
detik. listrik mengalir di antara elektroda dan benda kerja dalam cairan
dielektrikum. Pada saat proses pemotongan, akan muncul uap logam yang sangat
kecil pada wilayah erosi. EDM dapat digunakan pada bahan yang konduktif
listrik, termasuk bahan-bahan eksotis seperti Waspaloy atau Hastaloy, yang
sangat sulit dikerjakan mesin dengan menggunakan metode konvensional.
Sejarah Perkembangan Mesin Erosi
Pada
tahun 1770, Priestly melakukan observasi tentang efek erosi lompatan listrik.
Sambil mencoba mengeliminasi dampak pada hubungan pendek arus listrik, B.R dan
N.I Lazarenko manggali pengetahuan tentang efek destruktif pada proses lompatan
listrik (electric discharge) dan mengembangkan proses erosi pada pengerjaan
logam yang bersifat konduktor.
Pada
tahun 1943, lahirlah proses pengerjaan material secara erosi yang dikenal
dengan Electric Discharge Machine (EDM).
Disebut demikian karena proses pelepasan material terjadi antara dua material
konduktor yang terpisah satu sama lainyang dipisahkan dengan cairan non
konduktor yang disebut dielektrikum.
Prinsip
kerja EDM ini disebut sebagai circuit, yang digunakan sebagai dasar pembuatan
mesin EDM. Saat ini banyak aplikasi pada mesin erosi lain termasuk wire cut.
Prinsip Dasar Erosi secara Fisika
Prinsip
dasar erosi secara fisika dapat dijelaskan sebagai berikut :
- Untuk menciptakan pelepasan material di antara dua elektrode, harus ada tegangan pada tahanan dalam pada jarak kerja bunga api ( jarak antara elektroda dengan material). Tingginya tegangan tersebut tergantung dari :
a.
Jarak antara elektroda
dan benda kerja
b.
Daya hantar dari cairan
dielektrikum
c.
Tingkat polusi (kotor)
pada celah bunga api (GAP)
- Proses pelepasan material akan dimulai pada tempat dimana terjadi medan listrik terkuat akan terbentuk.
- Karena pengaruh medan listrik, elektron-elektron dan ion-ion positif berkumpul / terkonsentrasi pada satu titik pada tegangan tinggi, dan dengan cepat membentuk terusan (channel) yang menghantarkan listrik.
- Pada tahap ini, arus listrik akan mengalir dan lompatan bunga api terjadi di antara elektroda, yang menyebabkan sejumlah tabrakan antara partikel-pertikel. Pada saat yang sama terjadi gelembung gas yang menguap pada elektroda dan dielektrikum. Tekanan akan meningkat secara tiba-tiba hingga menjadi sangat tinggi. Di sini, zona plasma terbentuk, yang akan dengan cepat meningkatkan suhu menjadi 8000-12000C, dan menciptakan peningkatan secara cepat tabrakan partikel-partikel yang menyebabkan melelehnya material pada area lokal antara kedua konduktor tersebut.
- Pada saat tingkat arus listrik berhenti, terjadi penurunan suhu secara tiba-tiba, yang menyebabkan implesi dari gelembung, memberikan gaya-gaya bebas yang akan melemparkan material yang meleleh keluar dari tempat yang menjadi kawah.
- Material yang terlepas (kotoran) akan dibuat menjadi solid lagi di dalam dielektrikum dalam bentuk butiran-butiran halus . Pengikisan material yang terjadi antara elektroda dan benda kerja tidak sama, tergantung pada polaritas, titik api, dan electrode feed rate. Erosi yang terjadi pada material disebut pamakanan.
Cara Kerja EDM
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 dinamakan cairan dielectric
(dielektrikum).
Walaupun cairan dielektrikum 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,
seperti pada titik tertinggi yang terlihat di gambar. Grafik menunjukkan bahwa
tegangan (beda potensial) meningkat, tetapi arusnya nol.
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. Arus mulai muncul ketika cairan berkurang sifat
isolatornya menjadi yang paling kecil. Beda tegangan mulai menurun. Panas
muncul secara cepat ketika arus listrik meningkat dan tegangan terus menurun
drastis. Panas menguapkan sebagian cairan, benda kerja, dan elektrode, serta
jalur discharge mulai terbentuk antara elektrode dan benda kerja.
Gelembung uap melebar ke samping, tetapi gerakan melebarnya dibatasi oleh
kotoran-kotoran ion di sepanjang jalur discharge. Ion-ion tersebut
dilawan oleh daerah magnet listrik yang telah timbul. Arus terus meningkat dan
tegangan menurun. Sebelum berakhir, arus dan tegangan menjadi stabil, panas dan
tekanan di dalam gelembung uap telah mencapai ukuran maksimal, dan sebagian
logam telah dihilangkan. Lapisan dari logam di bawah kolom discharge pada
kondisi mencair, tetapi masih berada di tempatnya karena tekanan dari gelembung
uap. Jalur discharge sekarang berisi plasma dengan suhu sangat tinggi,
sehingga terbentuk uap logam, minyak dielektrik, dan karbon pada saat arus
lewat dengan intensif melaluinya. Pada akhirnya, arus dan tegangan turun
menjadi nol. Temperatur turun dengan cepat, tabrakan gelembung dan menyebabkan
logam yang telah dicairkan lepas dari benda kerja. Cairan dielektrik baru masuk
di antara elektrode dan benda kerja, menyingkirkan kotoran-kotoran dan mendinginkan
dengan cepat permukaan benda kerja. Logam cair yang tidak terlepas membeku dan
membentuk lapisan baru hasil pembekuan (recast layer). Logam yang
terlepas membeku dalam bentuk bola-bola kecil menyebar di cairan dielektrik
bersama-sama dengan karbon dari elektrode. Uap yang masih ada naik menuju ke
permukaan. Tanpa waktu putus yang cukup, kotoran-kotoran yang terbentuk akan
terkumpul membentuk percikan api yang tidak stabil. Situasi tersebut dapat
membentuk DC arc, yang mana dapat merusak elektrode dan benda kerja.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar