Electrochemical Machining (ECM)


Electrochemical Machining (ECM)

Pengertian Electrochemical Machining (ECM)

Electrochemical Machining (ECM) merupakan salah satu proses pemesinan non konvensional yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Faraday (1833). ECM adalah proses pemesinan yang bergantung pada penghapusan atom dari permukaan benda kerja (McGeough, 1988). ECM didasarkan pada proses anodic dissolution dalam elektrolisis (Tlusty, 2000). ECM adalah proses elektrolisis dimana pembuangan logam terjadi karena pelarutan secara proses kimia dari benda kerja (Sudiarso, 2009). Elektrolisis adalah suatu proses kimia yang mana terjadi ketika ada arus listrik yang melewati dua elektroda yang terbenam di dalam larutan elektrolit. Contoh dari proses elektrolisis adalah electro-plating dan electropolishing.

ECM memanfaatkan reaksi kimia melalui pelepasan muatan listrik sehingga terjadi pelarutan anodis dari material benda kerja (anode) oleh elektroda (katode) yang keduanya bersifat konduktif (menghantarkan listrik). Listrik dengan kuat arus tinggi dan bertegangan rendah digunakan untuk melarutkan dan mengikis partikel logam benda kerja. Sumber tegangan yang digunakan adalah arus DC melalui perantara reaksi cairan elektrolit yang mengalir pada celah (gap) antara
benda kerja dan elektroda. ECM biasa digunakan untuk proses pemesinan material yang mempunyai tingkat kekerasan sangat tinggi serta sulit dikerjakan dengan metode konvensional.

     

Pemesinan menggunakan ECM mempunyai beberapa kelebihan, antara lain:

  1. Mampu melakukan pemesinan pada benda kerja dengan kekerasan material yang tinggi karena prosesnya tidak dipengaruhi oleh kekerasan bahan benda kerja,
  2. Pemesinan pada benda kerja jenis fragile parts dan brittle materials sangat aman menggunakan ECM,
  3. Benda kerja non-rigid dapat diproses dengan mudah,
  4. Tidak ada cutting force karena elektroda dan benda kerja tidak bersentuhan,
  5. Mampu membuat bentuk yang kompleks yang sulit dikerjakan dengan metode konvensional,
  6. Dapat digunakan untuk memotong benda yang sangat kecil atau dengan sudut yang kecil,
  7. Tidak ada kerusakan akibat pengaruh panas dan tekanan (thermal and mechanical stress) pada benda kerja,
  8. Elektroda atau pahat lebih awet karena tidak ada keausan pemakaian,
  9. Surface finish yang baik,
  10. ECM memiliki time saving yang lebih baik, dibanding mesin konvensional.
  11. Proses pemesinan tidak bising (smooth).

Di samping kelebihan tersebut, ECM mempunyai kekurangan antara lain:

  1. Memerlukan daya yang tinggi untuk mengoperasikan ECM,
  2. Memerlukan waktu dan biaya tambahan untuk membuat elektroda sebagai alat potong pada ECM,
  3. Penggunaan elektrolit dapat mengakibatkan korosi pada benda kerja dan mesin itu sendiri,
  4. Pengikisan material benda kerja tergantung dari energi yang dipakai selama pemesinan.

Prinsip Kerja Pada Electro Chemical Machining (ECM)

Apabila arus listrik melewati dua elektroda melalui cairan elektrolit maka akan terjadi elektrolisis. Sistem elektrolit dan cairan elektrolit dinamakan sel
elektrolisis. Reaksi kimia yang terjadi pada elektroda dinamakan reaksi anodis atau katodis. Disolusi anodis yang terjadi pada benda kerja merupakan dasar dari proses pemesinan ECM pada logam.

Prinsip ECM yaitu proses pengerjaan material dengan cara pelarutan anodis (anodic dissolution) dari benda kerja oleh cairan elektrolit yang mengalir melalui celah (gap) antara benda kerja (anode) dan elektroda (katode), Benda kerja yang bertindak sebagai anode dihubungkan dengan sumber arus searah bermuatan positif (DC +), sedangkan elektroda (tool) katode dihubungkan dengan sumber arus searah bermuatan negatif (DC -) dan cairan elektrolit dialirkan di antara elektroda dan benda kerja.

McGeough (1988) menyatakan bahwa ketika beda potensial diterapkan pada elektroda maka akan terjadi beberapa kemungkinan reaksi yang terjadi pada anode dan katode

Proses Ideal Pada ECM

Pada proses pemesinan ECM terdapat kondisi ideal yang ditentukan sebagai berikut:

  1. Hukum faraday mencakup seluruh proses pada gap antar elektroda dan permukaan benda kerja,
  2. Pergerakan ion dan transfer elektron yang mengakibatkan disolusi pada permukaan benda kerja,
  3. Konduktivitas elektrik dan termal pada tengah-tengah gap bernilai konstan terhadap waktu dan tempat,
  4. Beda potensial, hambatan, efisiensi arus memiliki nilai yang tetap pada setiap titik permukaan benda kerja,
  5. Adanya flushing yang berfungsi untuk pendingin, medium elektrolisis, dan penghapusan tatal.

Jenis Electrochemical Machining (ECM)

Electrochemical Machining (ECM) terbagi menjadi beberapa jenis berdasarkan kebutuhan pemesinan yang diperlukan, antara lain:

1. Micro-ECM

Electro Chemical Machining (ECM) biasanya dikategorikan sebagai proses pemesinan dengan akurasi yang rendah. Hal ini dikarenakan jarak antar elektroda (gap) pemesinannya yang lebih lebar dibandingkan mesin konvensional lainnya.
Pada micro-ECM, tool mikro yang digunakan adalah electrolyte jet di mana benda kerja yang bergerak terhadap tool-nya. Jenis arus yang digunakan pada micro-ECM adalah pulse current (arus kotak) yang dapat menghasilkan indentasi (cekungan) yang kecil saat pemesinan. Indentasi pada pemesinan mikro

2. Electro Chemical Drilling (ECDR)

Diameter yang dihasilkan pada Electro Chemical Drilling (ECDR) berkisar antara 1 sampai 2 mm dengan laju pemakanan 1 sampai 5 mm/menit. tool elektroda yang digunakan pada ECDR adalah elektroda jenis tubular (pipa). Cairan elektrolit kemudian dipompakan melalui tengah tool dan keluar melalui celah (gap) antara tool dan benda kerja.
Proses pemakanan benda kerja juga terjadi pada arah lateral yaitu antara permukaan samping tool dan permukaan benda kerja di dekatnya sehingga diameter lubang yang dihasilkan lebih besar daripada diameter tool. Untuk hasil pemesinan dengan oversize diameter yang rendah serta akurasi tinggi disarankan menggunakan laju pemakanan (feed rate) yang tinggi. Dengan kondisi yang sama, material removal rate (MRR) dan surface quality yang dihasilkan pun lebih tinggi.

3. Shaped Tube Electrolytic Machining (STEM)

Proses disolusi akibat adanya perbedaan tegangan listrik di antara tool dan benda kerja merupakan prinsip dasar Shaped Tube Electrolyte Machining (STEM). Adanya medan listrik di antara elektroda dengan perantara elektrolit menyebabkan terjadinya penghapusan material pada permukaan benda kerja.

Sistem konfigurasi pemesinan pada STEM adalah sama dengan ECM. Namun sistem harus tahan terhadap asam (acid resistant), kekakuan tidak tinggi, dan memiliki power supply dengan polaritas yang dapat diubah secara periodik. Karena proses pemesinan pada STEM menggunakan elektrolit yang bersifat asam, maka penggunaannya terbatas untuk material yang tahan terhadap korosi (corrosion resistant materials). Diameter oversize lubang yang dihasilkan STEM lebih kecil daripada ECDR. Aplikasi pemesinan STEM misalnya pada komponen mesin jet dan turbin gas seperti: Lubang pendingin pada sudu turbin, Fuel Nozzle, Pengeboran alur pelumasan pada bearing dimana penggunaan EDM dapat menyebabkan crack.

4. Electrostream (Capillary) Drilling

Electrostream (Capillary) Drilling merupakan pengembangan dan teknik khusus dari ECM yang digunakan untuk menghasilkan lubang (holes) yang baik dimana terlalu dalam apabila menggunakan EDM dan terlalu kecil jika menggunakan STEM. Tool yang digunakan adalah glass nozzle (diameter 0,025-0,50 mm) Untuk mengkonduksikan arus pemesinan menuju elektrolit, digunakan kawat platina yang terpasang di dalam glass nozzle.

5. Electro Chemical Jet Drilling (ECJD)

Electro Chemical Jet Drilling (ECJD) digunakan dalam pembuatan lubang yang lebih kecil yang dapat dicapai menggunakan electrostream (Capillary) Drilling. Proses pemesinannya dimana nozzle berperan sebagai katodenya.

Khusus Electrochemical Jet Drilling, besar tegangan listrik yang digunakan yaitu antara 400 sampai 800 Volt. Umumnya, lubang yang dihasilkan oleh ECJD lebih besar daripada Electrolyte Jet karena proses disolusi pada ECJD dibantu dengan tekanan air dari nozzle.

6. Electro Chemical Deburring (ECDB)

Electro Chemical Deburring (ECDB) digunakan untuk menghilangkan burr hasil dari proses pengeboran. Burr merupakan sisa material yang tidak diinginkan
pada bagian komponen mesin sebagai hasil dari proses manufaktur dan perlu untuk dihilangkan.

Postingan Terkait :

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

+ 12 = 15