Electrical Discharge Machining itu apa sih?

Cerita tentang cutting tools dimulai dengan bagaimana alat pemotong berevolusi dari tepi batu paleolitik sederhana menjadi pisau, kapak dan alat pemotong logam dasar lainnya melalui zaman tembaga, perunggu, dan besi. Dari sana kita melihat penemuan metalurgi selama era industri, kebangkitan baja, dan evolusi peralatan mesin.

Salah satu teknik permesinan yang modern dikenal dengan nama Mesin pelepasan listrik atau Electrical Discharge Machining (EDM). Metode EDM juga dikenal sebagai mesin pengeboran material yang bekerja dengan prinsip seperti petir yang menyambar ke tanah yang berteganggan sangat tinggi namun terfokus eneginya.

KEGUNAAN ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM)

Di berbagai industri pengolahan logam, ada banyak material keras yang digunakan dengan kebutuhan lubang yang bervariasi. EDM mampu melakukan pengeboran dengan diameter yang sangat kecil hingga beberapa milimeter saja. Mesin EDM bisa melakukan pengeboran ini karena bagian tengah dari logam yang akan dibor atau disambar arus listrik tersebut bisa menguap dengan cepat pada suhu yang sangat tinggi, sedangkan logam yang berada ditepian material menjadi cair.

Keunggulan ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM):

• Kesimpulan utama yang dihasilkan dapat dinyatakan dari tinjauan pekerjaan di bidang ini bahwa kinerja EDM umumnya dievaluasi berdasarkan TWR, MRR, Ra dan kekerasan.

• Dalam laju pemindahan material (MRR) dari semua parameter yang dipilih, arus percikan (I) adalah faktor input paling signifikan yang mempengaruhi pemesinan benda kerja.

• Kinerja dipengaruhi oleh arus keluar, pulsa tepat waktu, pulsa mati, siklus kerja, voltase untuk EDM.

• Untuk laju keausan pahat (TWR) dari semua parameter yang dipilih, arus percikan (I) adalah faktor masukan paling signifikan yang mempengaruhi pemesinan benda kerja diikuti oleh waktu percikan dan tegangan.

• Teknologi inovatif di EDM terus berkembang untuk membuat prosedur ini lebih sesuai untuk Pemesinan. Di bidang manufaktur perhatian tambahan pada optimalisasi metode dengan menjatuhkan jumlah Elektroda.

• Menggunakan sistem pergerakan CNC yang bisa diprogram menggunakan Gcode yang mirip dengan mensin CNCN milling lain.

Disamping keunggulannya yang sudah kita bahas diatas, tentu ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM) juga memiliki kelemahan, antara lain:

• Hanya bisa digunakan untuk melubangi benda logam dan obyek material konduktif penghantar listrik yang baik.

• Walapun mesin EDM ada tipe X-Y-Z, umumnya terbatas pada pemotongan 2 dimensi saja pada sumbu X dan Y saat penggunaan normal tanpa stage atau stand aksesoris tambahan.

• Pengerjaan yang lebih lambat dan membutuhkan waktu dan pengawasan dari operator.

• Membutuhkan sistem pendinginan filterasi air dan sirkulasi udara yang baik agar bisa mencegah overheating.

• Membutuhkan teknisi operator yang berpengalamana secara khusus karena suhu pendingin air dan pengaturan frekuensi pada setipa jenis material tentunya berbeda dan bervariatif.

• Membutuhkan pembersihan mesin dan pengurasan cairan pendinginan dengan rutin

• Membutuhkan daya listrik yang stabil dan tinggi jika dibandingkan denan mesin Milling CNC.

• Kualitas EDM tergantung juga dari penggunaan jenis consumablenya dan sirkulasi air serta filter pompanya.

• Rubber seal penjepit pada mata kawat bor EDM pilihan diameternya sangat terbatas, rata-rata 9mm saja dan hanya cocok dengan diameter spindel pasaran saja belum ada standar umumnya seperti ISO ataupun JIS.

PRINSIP KERJA ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM)

EDM merupakan metode mengebor dengan prinsip percikan listrik atau die sinking yang menggunakan pembakaran kawat atau erosi kawat agar proses fabrikasi logam dengan bentuk yang diinginkan bisa diperoleh dengan menggunakan pelepasan listrik yang presisi (percikan api).

Ketika tegangan antara dua elektroda dinaikkan, maka intensitas medan listrik pada volume antar elektroda menjadi lebih besar, menyebabkan kerusakan dielektrik pada zat cair, dan menghasilkan busur listrik. Akibatnya, material dikeluarkan dari elektroda. Setelah arus berhenti (atau dihentikan, tergantung pada jenis generator), dielektrik cair baru disalurkan ke volume antar-elektroda, memungkinkan partikel padat (puing-puing) terbawa dan sifat isolasi dielektrik dipulihkan. Menambahkan dielektrik cair baru dalam volume antar-elektroda biasanya disebut sebagai pembilasan. Setelah aliran arus, tegangan antara elektroda dikembalikan ke kondisi sebelum kerusakan, sehingga kerusakan dielektrik cair baru dapat terjadi untuk mengulangi siklus.

Bahan dikeluarkan dari benda kerja dengan serangkaian pelepasan arus yang berulang dengan cepat antara dua elektroda, dipisahkan oleh cairan dielektrik dan dikenakan tegangan listrik. Salah satu elektroda disebut alat-elektroda, atau sederhananya alat atau elektroda, sedangkan yang lainnya disebut elektroda benda kerja, atau benda kerja. Prosesnya tergantung pada alat dan benda kerja yang tidak melakukan kontak fisik.

EDM juga sering dikategorikan sebagai proses permesinan thermal, yaitu menghilangkan material dari dua elektroda karena pelelehan atau penguapan, bersama dengan dinamika tekanan yang terbentuk di celah percikan oleh runtuhnya saluran plasma. Namun, untuk energi lucutan kecil model tidak memadai untuk menjelaskan data eksperimen.

Semua model mesin EDM ini bergantung pada sejumlah asumsi dari daerah penelitian yang berbeda seperti ledakan kapal selam, pelepasan gas, dan kegagalan transformator, sehingga tidak mengherankan bahwa model alternatif telah diusulkan baru-baru ini dalam literatur yang mencoba menjelaskan proses EDM.

JENIS & TIPE ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM)

1. Sinker EDM

Metode Sinker EDM, juga disebut ram EDM, EDM tipe rongga atau EDM volume, terdiri dari elektroda dan benda kerja yang terendam dalam cairan isolasi seperti, biasanya, oli atau, lebih jarang, cairan dielektrik lainnya. Elektroda dan benda kerja dihubungkan ke catu daya yang sesuai. Catu daya menghasilkan potensi listrik antara dua bagian. Saat elektroda mendekati benda kerja, kerusakan dielektrik terjadi pada fluida, membentuk saluran plasma, dan percikan kecil melompat.

Percikan api ini biasanya menyerang satu per satu, karena sangat tidak mungkin bahwa lokasi yang berbeda di ruang antar-elektroda memiliki karakteristik listrik lokal yang identik yang memungkinkan percikan terjadi secara bersamaan di semua lokasi tersebut. Percikan api ini terjadi dalam jumlah besar di lokasi yang tampaknya acak antara elektroda dan benda kerja.

Saat logam dasar terkikis, dan celah percikan kemudian bertambah, elektroda diturunkan secara otomatis oleh mesin sehingga proses dapat terus berlanjut tanpa gangguan. Beberapa ratus ribu percikan terjadi per detik, dengan siklus kerja yang sebenarnya dikontrol dengan cermat oleh parameter penyiapan. Siklus pengendali ini kadang-kadang dikenal sebagai “tepat waktu” dan “waktu istirahat”, yang secara lebih formal didefinisikan dalam literatur.

Pengaturan tepat waktu menentukan panjang atau durasi percikan api. Oleh karena itu, waktu yang lebih lama menghasilkan rongga yang lebih dalam dari setiap percikan api, menciptakan hasil akhir yang lebih kasar pada benda kerja. Kebalikannya benar untuk waktu yang lebih singkat. Waktu off adalah periode waktu antara percikan api. Meskipun tidak secara langsung mempengaruhi pemesinan suku cadang, waktu mati memungkinkan pembilasan cairan dielektrik melalui nosel untuk membersihkan puing-puing yang terkikis.

Pembuangan puing-puing yang tidak memadai dapat menyebabkan pemogokan berulang di lokasi yang sama yang dapat menyebabkan korsleting. Pengontrol modern memantau karakteristik busur dan dapat mengubah parameter dalam mikrodetik untuk mengimbanginya. Geometri bagian tipikal adalah bentuk 3D yang kompleks, seringkali dengan sudut berbentuk kecil atau ganjil. Siklus pemesinan vertikal, orbital, vektorial, arah, heliks, kerucut, rotasi, putaran, dan pengindeksan juga digunakan.

2. Wire Cutting EDM (WEDM)

Dalam mesin pelepasan listrik kawat (WEDM), juga dikenal sebagai EDM potong kawat dan pemotongan kawat, kawat logam untai tunggal tipis, biasanya kuningan, diumpankan melalui benda kerja, terendam dalam tangki cairan dielektrik, biasanya deionisasi air. EDM potongan kawat biasanya digunakan untuk memotong pelat setebal 300mm dan untuk membuat pukulan, perkakas, dan cetakan dari logam keras yang sulit untuk dikerjakan dengan metode lain. Kawat, yang secara konstan diumpankan dari kumparan, dipegang di antara pemandu berlian atas dan bawah yang berpusat di kepala nosel air.

Mesin EDM dari Charmilles Robofill 300 misalnya, menggunakan unit mata bor pemandu karbida. Pemandu ini biasanya dikendalikan oleh sistem CNC, yang bergerak pada bidang x – y. Pada kebanyakan mesin, pemandu atas juga dapat bergerak secara independen dalam sumbu z – u – v, sehingga meningkatkan kemampuan untuk memotong bentuk meruncing dan transisi (lingkaran di bagian bawah, persegi di atas misalnya). Panduan atas dapat mengontrol pergerakan sumbu dalam standar GCode, x – y – u – v – i – j – k – l–.

Sistem CNCN pada mesin ini memungkinkan pelepasan listrik kawat (WEDM) bisa diprogram untuk memotong bentuk yang sangat rumit dan halus. Panduan berlian atas dan bawah biasanya akurat hingga 0,004 mm (0,16 mil), dan dapat memiliki jalur pemotongan atau garitan sekecil 0,021 mm (0,83 mil) menggunakan kawat Ø 0,02 mm (0,79 mil), meskipun rata-rata garitan pemotongan itu mencapai biaya ekonomi terbaik dan waktu pengerjaan mesin adalah 0,335 mm (13,2 mil) menggunakan kawat kuningan Ø 0,25 mm (9,8 mils). Alasan lebar pemotongan lebih besar dari lebar kawat adalah karena percikan api terjadi dari sisi kawat ke benda kerja, sehingga menyebabkan erosi. “Overcut” ini diperlukan, untuk banyak aplikasi dapat diprediksi secara memadai dan oleh karena itu dapat dikompensasikan (misalnya dalam micro-EDM ini tidak sering terjadi). Gulungan kawat panjang – gulungan 8 kg dari kawat 0,25 mm panjangnya lebih dari 19 kilometer. Diameter kawat bisa sekecil 20 μm (0,79 mils) dan presisi geometri tidak jauh dari ± 1 μm (0,039 mils). Proses pemotongan kabel menggunakan air sebagai fluida dielektriknya, mengontrol resistivitas dan sifat listrik lainnya dengan filter dan unit de-ionizer yang dikontrol PID. Air membilas sisa potongan dari zona pemotongan.

Pembilasan merupakan faktor penting dalam menentukan laju umpan maksimum untuk ketebalan material tertentu. Bersamaan dengan toleransi yang lebih ketat, pusat pemesinan pemotong kawat EDM multi sumbu telah menambahkan fitur seperti multi head untuk memotong dua bagian pada saat yang sama, kontrol untuk mencegah kerusakan kawat, fitur self-threading otomatis jika terjadi kerusakan kawat, dan strategi pemesinan yang dapat diprogram untuk mengoptimalkan pengoperasian. EDM pemotongan kawat biasanya digunakan saat tegangan sisa rendah diinginkan, karena tidak memerlukan gaya pemotongan tinggi untuk menghilangkan material.

Jika energi / daya per pulsa relatif rendah (seperti dalam operasi finishing), sedikit perubahan dalam sifat mekanik material diharapkan karena tegangan sisa yang rendah ini, meskipun material yang belum menghilangkan tegangan dapat mendistorsi dalam pemesinan. proses. Benda kerja mungkin mengalami siklus termal yang signifikan, tingkat keparahannya tergantung pada parameter teknologi yang digunakan. Siklus termal tersebut dapat menyebabkan pembentukan lapisan rekast pada bagian tersebut dan tegangan tarik sisa pada benda kerja. Jika pemesinan dilakukan setelah perlakuan panas, akurasi dimensi tidak akan terpengaruh oleh distorsi perlakuan panas.

3. Fast hole drilling EDM

Pengeboran lubang cepat EDM dirancang untuk menghasilkan lubang yang cepat, akurat, berdiameter kecil, dan dalam. Metode mesin ini secara konseptual mirip dengan EDM sinker tetapi elektroda adalah tabung berputar yang menyampaikan jet fluida dielektrik bertekanan. Ini dapat membuat lubang sedalam satu inci dalam waktu sekitar satu menit dan merupakan cara yang baik untuk membuat lubang pada material yang terlalu keras untuk mesin bor puntir. Jenis pengeboran EDM ini digunakan sebagian besar di industri kedirgantaraan, menghasilkan lubang pendingin menjadi bilah aero dan komponen lainnya. Ini juga digunakan untuk mengebor lubang pada bilah turbin gas industri, pada cetakan dan cetakan, dan pada bantalan.

KLASIFIKASI ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM) DALAM METALWORKING 

Pemotongan atau machining telah menjadi inti dari manufaktur sepanjang sejarah. Untuk logam banyak metode yang digunakan dan dapat dikelompokkan berdasarkan fenomena fisik yang digunakan. Ini adalah proses menghasilkan benda kerja dengan menghilangkan bahan yang tidak diinginkan dari balok logam;

• Pembentukan chip – menggergaji, mengebor, menggiling, memutar dll.

• Shearing – punch, stamping, scissoring

• Abrading – grinding, lapping, polishing, water-jet

• Pemotongan api panas, pemotongan plasma, pemotongan laser

• Elektrokimia – etsa, pemesinan pelepasan listrik (EDM)

EDM memang umumnya digunakan pada material yang sangat keras seperti Stainless Steel, Carbide dan beragam logam superkeras lainnya. Bisa dikatakan mesin EDM digunakan untuk pengeboran presisi yang biaya kerjanya lebih murah daripada mesin milling CNC maupun mesin waterjet cutter.

KESIMPULAN

EDM bisa digunakan untuk industri pembuatan mould dan dies press cetakan pada pelat cetak plastic injection, rubber injection dan bahkan pada beragam jenis pengerjaan material logam super keras yang berdiameter kecil dan relatif dalam dengan biaya yang murah. Tabung elektroda beroperasi seperti kawat pada mesin EDM yang dipotong kawat, memiliki celah percikan dan laju keausan.

Beberapa mesin EDM pengeboran lubang kecil dapat mengebor 100 mm baja lunak atau mengeras dalam waktu kurang dari 10 detik, rata-rata tingkat keausan 50% hingga 80%. Lubang berukuran 0,3 mm hingga 6,1 mm dapat dicapai pada operasi pemboran ini. Elektroda kuningan lebih mudah untuk mesin tetapi tidak direkomendasikan untuk operasi pemotongan kawat karena partikel kuningan yang terkikis menyebabkan kerusakan kawat “kuningan pada kuningan”, oleh karena itu tembaga dianjurkan.

Jika Anda berminat untuk membeli alat kerja presisi ataupun beragam alat aksesoris machining dan cutting tool dimensi metric lainnya silahkan hubungi kami melalui chat online yang ada di pojok kanan bawah website ini atau melalui email : moc.artxelatemobfsctd@selas Semoga bermanfaat. Wassalam!

---

Sumber:

Tim Kreatif Metalextra.com, Tulisan ini merupakan opini Pribadi di media milik sendiri.