ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE (EDM)

BAB I

PENDAHULUAN

Perkembangan dalam bidang teknologi dewasa ini maju dengan pesat. Berbagai produk teknologi bermunculan setiap tahunnya bahkan untuk industri elektronika, telekomunikasi mengalami perkembangan yang sangat cepat. Penggunaan komputer sebagai salah satu pendukung utama dalam kerja-kerja desain sangat membantu menghasilkan produk yang inovatif.

Pada umumnya bahan baku teknik diperoleh dari alam yang bersumber dari dalam perut bumi. Pengolahan bahan-bahan alam tersebut melibatkan berbagai disiplin ilmu yang ada dalam bidang keteknikan. Bahan baku tersebut diolah dengan berbagai teknologi sehingga dihasilkan dalam bentuk rod bar, billet, plate dan sebagainya. Untuk proses pembentukan lanjut umumnya dilakukan dengan menggunakan mesin-mesin perkakas.

Tuntutan yang tinggi dalam industri manufakturing guna menghasilkan produk yang berkualitas memicu para industriawan untuk memikirkan bagaimana cara menghasilkan produk yang memiliki nilai kompetitif yang tinggi, ekonomis, dan handal, guna memenuhi keinginan persaingan yang semakin tinggi dalam bidang manufakturing. Seringkali bahan logam yang keras dihasilkan dari proses pengecoran logam, memiliki kondisi permukaan yang kurang sesuai, tidak rata, dengan bentuk dan ukuran yang diinginkan. Bahan logam tersebut memerlukan operasi lanjut guna membentuk permukaannya agar sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Pembuatan komponen-komponen automotif, pesawat aeroangkasa, peralatan medik memerlukan tingkat ketelitian yang tinggi dan kondisi permukaan yang halus. Pembentukan komponen-komponen tersebut untuk dalam jumlah yang massal dilakukan dengan metode cetakan.

Operasi pemesinan logam pada umumnya dilakukan dengan menggunakan mesin-mesin perkakas. Dalam dunia industri permesinan logam pada dasarnya terdiri atas dua konsep dasar yaitu pemesinan tradisional dan non tradisional. Pada proses pemesinan tradisional benda kerja yang dimesin umumnya menghasilkan sisa pemotongan yang disebut dengan chip (serpihan). Proses ini umumnya menggunakan mesin-mesin perkakas seperti mesin bubut, freis, bor, ketam, gergaji, gerinda, dan lain-lain.

Sedangkan pada pemesinan non tradisional merupakan proses pembentukan logam tanpa menghasilkan chip (serpihan). Dalam hal ini biasanya menggunakan mesin pemotongan laser, wire cut, electro discharge machining (EDM), dan lain-lain. Makalah ini akan memaparkan tentang mesin EDM dalam Teori Pemesinan.

A.    Sejarah EDM

Asal mula EDM (Electrical Discharge Machining) adalah pada tahun 1770, ketika ilmuwan Inggris Joseph Priestly menemukan efek erosi dari percikan arus listrik. Pada tahun 1943, ilmuwan Rusia B. Lazarenko dan N. Lazarenko memiliki ide untuk memanfaatkan efek merusak dari percikan arus listrik untuk membuat proses yang terkontrol untuk pemesinan secara elektrik bahan konduktif. Dengan adanya ide tersebut, proses EDM telah lahir. Lazarenko bersaudara menyempurnakan proses dengan cara menempatkan cairan tidak konduktif di mana percikan listrik terjadi di antara dua konduktor, cairan tersebut dinamakan dielektrik (dielectric). Rangkaian listrik yang membuat peristiwa tersebut terjadi digunakan sebagai nama proses ini. Pada saat ini telah banyak unit EDM yang digunakan lebih maju daripada milik Lazarenko. Pada saat ini ada dua macam mesin EDM yaitu: EDM konvensional (Biasanya disebut Sinker EDM atau Ram EDM) dan Wire EDM.

B.     Pengertian Electrical Discharge Machine (EDM)

Gambar 1. Mesin EDM

Electrical Discharge Machine (EDM) merupakan mesin produksi non konvensional yang memanfaatkan konversi listrik dan panas, dimana energi listrik digunakan untuk memunculkan loncatan bunga api (spark) dan proses pemakanan material terjadi akibat energi panas yang ditimbulkan dari bunga api tersebut. Proses EDM merupakan proses pengerjaan material yang dikerjakan dengan  memanfaatkan loncatan bunga  api  listrik  (spark)  yang  terjadi  pada  celah diantara elektroda dan  benda  kerja.  Loncatan  bunga  api  tersebut  terjadi  tidak kontinu, akan tetapi timbul secara periodik terhadap waktu. Dalam EDM tidak ada proses  kontak  dan  gaya  pemotongan  antara  pahat dan  material  benda kerja.  Hal ini mengakibatkan tidak adanya tegangan, chatter, dan masalah getaran seperti yang pasti terjadi pada proses pemesinan tradisional. Karena  EDM  tidak menimbulkan tegangan mekanik selama proses maka akan  menguntungkan pada manufaktur benda kerja dengan bentuk yang rumit.

EDM juga disebut metode pemesinan yang dasarnya digunakan untuk logam keras atau logam-logam yang tidak mungkin dapat diolah dengan menggunakan metode tradisional. Suatu  batasan yang  penting  bahwa  EDM  hanya bekerja untuk benda-benda yang dapat dialiri listrik atau benda-benda konduktif. EDM dapat memotong sudut kecil atau sudut dengan bentuk tak beraturan, garis tak  beraturan  atau  lubang/rongga pada  logam  berat  dan  logam  mulia  seperti titanium,  hastelloy,  kovar, inconel,  dan  carbide. Selain itu Mesin ini dapat melakukan beberapa pengerjaan seperti menyisipkan, memotong, dan menggerinda.

C.    Bagian-Bagian Electrical Discharge Machine

Proses  EDM  dilakukan  dengan  sebuah  sistem  yang  mempunyai dua komponen pokok yaitu mesin dan power supply.

Gambar 2.Power Supply dan Mesin EDM

Gambar 3. Bagian-Bagian Mesin EDM

Keterangan :

1.      Meja mesin EDM

Meja Mesin digunakan sebagai tempat dudukan mesin EDM.

2.      Benda Kerja

3.      Cairan Dielektrik

Merupakan fluida pendingin dan pembersih kotoran benda kerja.

Dielektrikum Pada mesin EDM adalah oli encer, karena tingkat erosi dan perbedaan potensialnya jauh lebih tinggi dari pada mesin wire cut. Dielektrikum pada EDM hendaknya memenuhi beberapa syarat :

a.       Aman terhadap operator, tidak merusak kulit, tidak menghasilkan asap, ataupun bau.

b.      Tidak mengganggu kinerja mesin.

c.       Mendukung pemakanan material banyak, dan tingkat keausan elektroda kecil.

d.      Dapat disaring.

e.       Awet (mutunya tidak mudah turun).

4.      Elektroda

Merupakan  pahat  yang  digunakan  untuk  menghantarkan tegangan listrik dan mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan. Dalam operasi pemesinan EDM, elektroda merupakan alat yang digunakan untuk memotong atau membuang benda kerja. Elektroda ini memiliki bentuk yang berlawanan dengan bentuk bahan benda kerja yang dikehendaki. Bahan untuk elektroda mesti memiliki ciri-ciri yang khas untuk memastikan kemampuan yang lebih besar semasa proses pemesinan.

Ciri-ciri khas tersebut antara lain:

a.       Memiliki titik lebur yang tinggi dan penghantar listrik yang baik.

b.      Mudah dibentuk dengan biaya yang ekonomis.

c.       Tidak terjadi perubahan bentuk selama proses pengikisan berlangsung.

d.      Menghasilkan kadar pengikisan benda kerja yang effisien.

Pemilihan bahan untuk elektroda bergantung kepada beberapa kriteria dalam penggunaan pemesinan yaitu : metode pembuatan, machinability, harga dan batasan ukuran. Bahan yang biasa digunakan untuk elektroda adalah grafit, tembaga-tungsten, tembaga-grafit, perunggu dan baja. Pemilihan bahan dan desain elektroda adalah penting untuk menghindari lubang atau pemotongan yang runcing dan pengikisan pada bahan elektroda. Kedua masalah tersebut akan menyebabkan kesukaran untuk mendapatkan toleransi ukuran yang diinginkan. Solusi dalam menghadapi masalah tersebut adalah dengan menggunakan lebih dari satu elektroda, dimana elektroda pertama digunakan untuk pemesinan kasar dan elektroda kedua untuk menghaluskan permukaan benda kerja.

5.      Kepala Mesin

Sebagai tempat pahat dan komponen utama dari mesin EDM.

6.      Kapasitor  

Kapasitor berfungsi  untuk  menyimpan  energi  listrik  yang  akan dilepaskan  pada proses pengerjaan benda kerja.

7.      Generator arus pulsa

8.      Voltmeter

Voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial pada rangkaian mesin.

9.      Amperemeter

Amperemeter digunakan untuk mengukur besar arus yang mengalir pada mesin

D.    Macam-Macam Electrical Discharge Machine

Pada umumnya terdapat dua jenis mesin EDM antara lain:

1.      EDM Konvensional /Stempel EDM /Sinker EDM/ Ram EDM

Gambar 4. Stempel EDM

Stempel EDM sering juga disebut sebagai tipe rongga EDM atau volume. Stempel EDM terdiri dari elektroda dan benda kerja yang terendam dalam cairan isolasi seperti, minyak atau lebih jarang cairan dielektrik lainnya.

Elektroda dan benda kerja yang terhubung ke catu daya yang sesuai dan listrik menghasilkan potensial listrik antara dua bagian. Sebagai elektroda  mendekati benda kerja, dielektrik kerusakan terjadi di dalam cairan plasma membentuk saluran dalam percikan kecil melompat.

Bunga api ini biasanya menyerang satu per satu kali karena sangat kecil kemungkinannya bahwa lokasi yang berbeda dalam ruang antar elektroda sangat identik dengan karakteristik listrik lokal yang memungkinkan percikan terjadi secara bersamaan di semua lokasi tersebut.

Bunga api ini terjadi dalam jumlah besar di lokasi acak antara elektroda dan benda kerja sebagai dasar logam terkikis dan celah elektroda kemudian meningkat. Elektroda di turunkan secara otomatis oleh mesin sehingga proses dapat terus berlanjut tanpa gangguan. Beberapa ratus ribu bunga api terjadi perdetik dalam proses ini dengan siklus yang sebenarnya, dengan hati-hati di kendalikan oleh parameter setup.

                       Gambar 5. Contoh Pengerjaan Stempel

Pengendalian ini biasanya dikenal dengan sebutan tepat waktu dan off time yang didefinisikan secara literatur waktu yang lebih lama menghasilkan rongga yang lebih mendalam untuk menciptakan siklus kasar pada benda kerja. Off time adalah periode waktu yang satu percikan digantikan oleh yang  percikan yang lain.   Off time yang lebih panjang misalnya, memungkinkan dielektrik disiram cairan melalui nosel untuk membersihkan puing-puing terkikis, sehingga menghindari hubungan pendek. Pengaturan ini dapat dipertahankan dalam mikro detik. Bagian geometri yang khas adalah bentuk 3D yang kompleks sering kali dengan kecil atau berbentuk sudut aneh, Vertikal, orbital, vectorial, terarah, heliks, kerucut, rotasi, berputar dan pengindeksan siklus pemesinan juga digunakan.

Gambar 6. Proses EDM Konvensional, RAM EDM

Proses EDM pada dasarnya digunakan oleh alat pencetak dan industri, namun proses ini telah menjadi metode yang biasa dipakai untuk membuat prototip dan produksi bagian-bagian mesin, terutama di ruang angkasa, industri mobil, dan industri elektronik dengan kuntitas produksi yang cukup rendah.

2.      Wire EDM

Gambar 7. Wire EDM

Wire  Cutting  EDM adalah  jenis  permesinan  EDM  dengan menggunakan sebuah  kawat  kecil  sebagai pahat, kemudian memakan benda  kerja  yang  diberi cairan dielektrik. Wire-Cut EDM secara khusus digunakan untuk memotong benda kerja  yang  tebal  dari bahan  yang keras.  Hal  ini  sangat  sulit  dikerjakan  dengan menggunakan metode permesinan yang lain.

Gambar  8. Proses Wire Cut EDM

Bahan  kawat  yang  digunakan  pada  wire  cut  ini biasanya tembaga  atau kuningan,  Akan  tetapi  pada  akhir-akhir ini kecepatan potong  Wire  EDM  telah bertambah tinggi, sehingga lebih ekonomis bila menggunakan elektrode graphite. Graphite  angstrofine yang  berstruktur  padat  dapat  melakukan pemotongan  dua kali lebih  cepat  daripada  jenis  graphite  yang lain. Kawat yang dilapisi  seng  juga dapat meningkatkan kecepatan proses EDM dari elektrode ini.

Hal ini memungkinkan arus EDM diprogram untuk memotong arus yang tak beraturan dan juga yang beraturan. Wire-cut menggunakan air sebagai pengantar arusnya dengan penghambat air dan partikel-partikel elektrik lain yang dikontrol oleh penyaring (filters) dan unit de-ionizer.

Jenis-jenis Wire EDM adalah sebagai berikut :

a.     Copper Wire

Kawat ini terbuat dari tembaga murni dan digunakan dalam tahap awal pada proses EDM. Ciri-ciri :

1)        Kekuatan tarik rendah, tingkat elongasi tinggi, tingkat kerusakan yang berlebihan.

2)        Kondisi Flushing miskin akibat penguapan temperatur tinggi.

3)        Kecepatan pemrosesan lambat karena konduktivitas yang tinggi.

4)        Pencairan lambat dan efisiensi rendah karena panas yang diserap oleh kawat bukan pekerjaan sepotong.

b.      Brass Wire

Mempunyai ciri-ciri :

1)   Rasio Alloy tembaga dan seng 65/35 – 63/37, kekuatan tarik 50,000-145,000 psi.

2)   Kekuatan tarik tinggi dibandingkan dengan kawat tembaga.

3)   Flushing dapat berjalan dengan sempurna karena rendahnya suhu penguapan.

4)   Wires dengan beberapa jumlah Aluminium atau Titanium memiliki kekuatan tarik tinggi, tetapi efisiensi pembilasan yang memburuk.

c.       Zn Coated Brass Core Wire

Kawat dengan ketebalan seng konstan yang dilapisi pada permukaan kawat kuningan.

d.      Zn Diffusion annealed Bruss Core wire

Kawat berlapis seng yang terdapat pada permukaan kawat kuningan dan mendapatkan panas membuat seng yang akan dilapisi meleleh dan harus terpasang erat pada kawat kuningan. Seng biasanya digunakan sebagai bahan coating dan paduan, untuk meningkatkan kecepatan pemotongan dan untuk mengurangi kemungkinan kerusakan. Seng meningkatkan efisiensi pembilasan dengan temperatur penguapan yang rendah dibandingkan dengan kuningan. Coated atau seng anil difusi melakukan peran melindungi kuningan, jadi kemungkinan kerusakan kawat secara drastis menurun.

E.     Karakteristik Electrical Discharge Machine

Berikut  adalah  beberapa  ciri  atau  karakteristik  dari  Electrical Discharge Machining:

1.      Proses  pemakanan  dapat  dilakukan  oleh  mesin  dengan  material apapun yang digolongkan ke dalam material penghantar listrik (konduktor).

2.      Sisa  material  terbuang  yang  dihasilkan  bergantung  pada  sifat termal  dari benda kerja, misalnya dari kekuatan bahan tersebut, kekerasan bahan, dan sebagainya.

3.      Dalam  EDM  terdapat  pahat  fisik  dan  bentuk  geometri  dari  pahat tersebut merupakan bentuk cetakan dari benda kerja yang hendak dibuat.

4.      Pahat  dari  EDM  harus  memenuhi  sifat  material sebagai  konduktor yang baik, bahkan harus lebih kuat dan awet daripada benda kerja yang nantinya akan  dibuat.  Untuk  itu,  perlu  dipahami  sifat  termal  baik  dari  benda  kerja maupun pahat yang digunakan. 

F.     Prinsip Kerja

Material removal yang berupa erosi terjadi akibat adanya loncatan bunga api listrik diantara elektroda dan benda kerja dalam cairan dielektric. Loncatan bunga api listrik terjadi apabila beda tegangan antara pahat dan benda kerja melampaui “break down voltage” celah dielektrik. Break down voltage bergantung pada :

1.         Jarak terdekat antara elektroda (pahat) dengan benda kerja.

2.         Karakteristik tahanan dari cairan dielectric.

3.         Tingkat kotoran pada celah diantara elektroda dengan benda kerja.

4.         Jenis elektroda yang digunakan

G.    Siklus Kerja EDM

Mengetahui tentang apa yang terjadi di antara elektrode dan benda kerja dapat sangat membantu operator EDM dalam banyak hal. Pengetahuan dasar teori EDM dapat membantu dalam memecahkan masalah yang timbul (troubleshooting), misalnya dalam hal pemilihan kombinasi benda kerja/elektrode dan pemahaman mengapa pengerjaan yang bagus untuk satu benda kerja tidak selalu berhasil untuk yang berikutnya. Deskripsi berikut ini menjelaskan tentang kombinasi apa yang telah diketahui dan apa yang telah ada dalam teori tentang proses EDM.

Pada saat ini beberapa teori tentang bagaimana EDM bekerja telah mengalami kemajuan selama beberapa tahun, sebagian besar mendukung model thermoelectric. Sembilan ilustrasi berikut menunjukkan tahap demi tahap apa yang telah diyakini terjadi selama satu siklus EDM. Gambar di sebelahnya menunjukkan harga relatif dari tegangan dan arus pada titik yang diambil.

Gambar 9. Siklus awal EDM

Pada proses awal EDM (Gambar) 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 dinamai cairan dielectric. Walaupun cairan dielektrik 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.

Gambar 10. Siklus EDM

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.

Gambar 11. Siklus EDM

Arus mulai muncul ketika cairan berkurang sifat isolatornya menjadi yang paling kecil. Beda tegangan mulai menurun.

Gambar 12. Siklus EDM

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.

Gambar 13. Siklus EDM

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.

Gambar 14. Siklus EDM

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.

Gambar 15. Siklus EDM

Pada akhirnya, arus dan tegangan turun menjadi nol. Temperatur turun dengan cepat, tabrakan gelembung dan menyebabkan logam yang telah dicairkan lepas dari benda kerja.

Gambar 16. Siklus EDM

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) .

Gambar 17. Siklus EDM

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. Urutan waktu ON/OFF adalah satu siklus EDM yang dapat diulang sampai ribuan kali per detik. Penjelasan di atas hanyalah satu siklus yang muncul pada satu waktu tertentu. Apabila siklus tersebut dipahami maka akan dapat dikendalikan jangka waktu dan intensitas dari pulsa ON/OFF yang membuat EDM bekerja dengan baik.

H.    Proses Kerja pada Electrical Discharge Machine

Elektroda yang berisi tegangan listrik didekatkan ke benda kerja (elektrode positif mendekati benda kerja/turun). Di antara dua elektrode terdapat  minyak isolasi (tidak menghantarkan arus listrik), yang pada EDM di namakan cairan dielektrik.

Meskipun cairan dielektrik 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 dengan 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.

          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. Partial discharge adalah peristiwa pelepasan / loncatan bunga api listrik yang terjadi pada suatu bagian isolasi (pada rongga dalam atau pada permukaan) sebagai akibat adanya beda potensial yang tinggi dalam isolasi tersebut. Partial discharge dapat terjadi pada bahan isolasi padat, bahan isolasi cair maupun bahan isolasi gas. Mekanisme kegagalan pada bahan isolasi padat meliputi kegagalan asasi (intrinsik), elektro mekanik, streamer, thermal dan kegagalan erosi. Kegagalan pada bahan isolasi cair disebabkan oleh adanya kavitasi, adanya butiran pada zat cair dan tercampurnya bahan isolasi cair. Pada bahan isolasi gas mekanisme townsend dan mekanisme streamer merupakan penyebab kegagalan.

Dari penjelasan  di atas dapat disimpulkan  bahwa kegagalan isolasi ini berkaitan dengan adanya Partial discharge. Partial discharge yang terjadi pada sebuah void menyebabkan penurunan kualitas isolasi.

Proses pengerjaan dengan EDM dapat dikelompokkan secara garis besar ke dalam bentuk-bentuk proses sebagai berikut :

1.      Sinking Procces 

a.       Driling

b.      Die sinking

2.      Cutting process

a.       Slicing dengan pahat yang berupa keping yang diputar.

b.      Slicing dengan pahat yang berupa pita metal.

c.       Cutting dengan pahat yang berupa kawat (wirecut)

3.      Grinding procces :

a.        External grinding

b.      Internal grinding

c.       Gerinda permukaan atau gerinda bentuk.

Proses EDM harus dilakukan dalam suatu media fluida dielektrik, yang merupakan penghantar untuk setiap pelepasan muatan listrik (discharge) karena fluida akan menjadi terionisasi di dalam celah. Pelepasan muatan listrik dihasilkan oleh catu daya listrik arus searah yang dihubungkan dengan benda kerja dan elektrode.

Gambar 18. Celah Antara Elektrode Perkakas dan Benda Kerja

Pelepasan muatan listrik terjadi pada dua permukaan yang terdekat. Ionisasi fluida dielektrik pada lokasi tersebut merupakan penghantar untuk pelepasan muatan. Pada daerah tempat terjadinya pelepasan muatan listrik tersebut akan timbul panas dengan temperatur sangat tinggi sehingga bagian kecil permukaan benda kerja secara tiba-tiba menjadi lebur dan terlepas. Aliran fluida kemudian membersihkan partikel kecil (serpihan) tersebut. Melepasnya bagian kecil dari permukaan benda kerja menyebabkan jarak dari elektrode perkakas menjadi lebih jauh, sehingga bagian lain yang lebih dekat akan mengalami proses yang sama dengan sebelumnya. Demikian seterusnya sampai semua daerah mengalami pengurangan yang sama. Walupun pelepasan muatan listrik secara individual melepaskan bagian demi bagian dari bendakerja, tetapi hal ini terjadi ratusan bahkan ribuan kali per detik sehingga pengikisan secara bertahap akan terjadi pada semua bagian permukaan dalam daerah celah tersebut.

Dua variabel proses utama dalam EDM adalah arus dan frekuensi pelepasan muatan listrik. Bila salah satu parameter ini meningkat, maka laju pelepasan material juga akan meningkat. Kekasaran permukaan juga dipengaruhi oleh arus dan frekuensi. Permukaan akhir yang paling baik dihasilkan dalam EDM dengan pengoperasian pada frekuensi yang tinggi dan arus pelepasan muatan listrik yang rendah. 

Gambar 19. Penyelesaian Permukaan dalam EDM sebagai Fungsi Arus Pelepasan Muatan dan Frekuensi Pelepasan Muatan

Karena perkakas memberikan penetrasi pada benda kerja, maka ini berarti telah terjadi proses pemesinan lubang pada benda kerja diluar ukuran perkakas (perkakas tidak menyentuh benda kerja). Jarak antara perkakas dengan bendakerja pada saat pemesinan lubang terjadi disebut overcut.

Gambar 20. Overcut sebagai Fungsi Arus dan Frekuensi

Perlu dicatat bahwa temperatur bunga api yang tinggi tidak hanya menyebabkan meleburnya bendakerja tetapi juga melebur perkakas, sehingga akan terjadi rongga kecil pada permukaan yang berhadapan dengan rongga yang dihasilkan pada bendakerja. Keausan perkakas biasanya diukur sebagai rasio antara material yang dilepaskan pada bendakerja dengan material yang dilepaskan pada perkakas. Rasio ini berkisar antara 1,0 sampai 100 atau sedikit di atasnya, tergantung pada kombinasi material bendakerja dengan material elektrode perkakas.

Pemotongan kabel pelepasan muatan listrik (EDWC) sering disebut EDM kabel, adalah bentuk khusus pemesinan pelepasan muatan listrik yang menggunakan kabel berdiameter kecil sebagai elektrode untuk memotong benda kerja. Proses pemotongan dalam EDM kabel dilakukan dengan energi termal dari pelepasan muatan listrik antara kabel elektrode dan bendakerja. Kendali numerik digunakan untuk mengendalikan gerakan bendakerja selama pemotongan. Pada saat pemotongan, kabel secara kontinu digerakkan dari satu penggulung ke penggulung yang lain agar elektrode ke benda kerja selalu dalam keadaan baru dengan diameter konstan, sehingga celah pemotongan yang dihasilkan tetap sama selama proses berlangsung. Seperti pada EDM, EDM kabel harus dilakukan dalam media dielektrik. Hal ini dilakukan dengan nosel yang diarahkan pada antarmuka (interface) perkakas dan bendakerja, atau dengan memendam bendakerja dalam bak dielektrik.

      Gambar 20. Pemotongan Kabel Pelepasan Muatan Listrik

                        Diameter kabel berkisar dari 0,003 hingga 0,012 in. (0,076 hingga 0,30 mm), tergantung pada lebar potongan yang diinginkan. Material yang digunakan untuk kabel adalah kuningan, tembaga, tungsten, dan molibdenum. Fluida dielektrik yang digunakan adalah air atau oli yang telah dideionisasi. Seperti pada EDM, pada EDM kabel juga terjadi overcut yang membuat celah potong (kerf) lebih lebar daripada diameter kabel, seperti ditunjukkan dalam gambar 11. Overcut ini berkisar dari 0,0008 hingga 0,002 in. (0,020 hingga 0,051 mm).

I.       Perhitungan pada EDM

Untuk mengetahui kecepatan pemakanan material atau Material Removal Rate (MRR), maka perhitungan dilakukan dengan rumus berikut:

Keterangan:

Volume = panjang x lebar x tinggi (mm³)

Waktu = Waktu proses EDM (min)

Untuk mengetahui keausan pahat, dengan mengukur massa elektroda yang hilang selama proses, yang merupakan selisih massa sebelum dan setelah digunakan. Perhitungan dilakukan dengan rumus berikut:

Keterangan:

M₁       = Massa elektroda sebelum proses

M₂       = Massa elektroda setelah proses

M _aus    = Massa elektroda yang hilang selama proses

T         = Waktu selama proses EDM (min)

Perhitungan overcut dan efek ketirusan yaitu:

Overcut (Oc) : d₂-d₀ / 2

Keterangan: d₀ = diameter luar dari pahat (elektroda)

α = {(d₂/₂)-(d₁/₁)}/h = (r₂-r₁)/h

α = arc tan (r₂-r₁) / h

Keterangan:

d₁ = diameter minimum dari tapering yang terjadi

d₂ = diameter maksimum dari tapering yang terjadi

h = ketebalan lubang pada tapering yang terjadi pada benda kerja

J.      Perkembangan Penggunaan EDM

EDM telah berkembang bersama dengan Mesin Bubut, Mesin Frais, dan Mesin Gerinda sebagai teknologi yang terdepan. EDM terkenal dalam hal kemampuannya untuk membuat bentuk kompleks pada logam-logam yang sangat keras. Penggunaan yang umum untuk Mesin EDM adalah dalam pemesinan dies, perkakas potong, dan cetakan (molds) yang terbuat dari baja yang telah dikeraskan, tungsten carbide, high speed steel, dan material yang lain yang tidak mungkin dikerjakan dengan cara tradisional (penyayatan). Proses ini juga telah memecahkan banyak masalah pada pembuatan bahan ”exotic”, seperti Hastelloy, Nitralloy, Waspaloy and Nimonic, yang digunakan secara luas pada industri-industri pesawat ruang angkasa.

Gambar 21. Komponen Satelit

Bagian mesin yang mengandung ukuran-ukuran kompleks dan dinding tipis. Komponen satelit ini dikerjakan menggunakan Wire Cut EDM dari bentuk solid CAL-4V Titanium, dikerjakan oleh Numerical Precision, Inc., Wheeling, Illinois

Dengan telah ditemukannya teknologi yang maju tentang keausan elektrode, ketelitian dan kecepatan, EDM telah mengganti proses pemotongan logam yang lama pada beberapa aplikasi. Faktor lain yang menyebabkan berkembangnya penggunaan EDM adalah kemampuannya mengerjakan bentuk tipis, khususnya dalam pengerjaan ketinggian dan ketirusan. EDM yang menggunakan kawat (Wire EDM) dapat membelah dengan ketinggian 16 inchi (sekitar 400 mm), dengan kelurusan ± 0,0005 inchi (± 0,0125 mm) tiap sisi. Pada waktu yang lalu, EDM digunakan terutama untuk membuat bagian-bagian mesin yang sulit dikerjakan dengan proses konvensional. Pertumbuhan penggunaan EDM pada sepuluh tahun terakhir menempatkan proses pembuatan komponen dirancang menggunakan EDM terlebih dahulu, sehingga EDM bukanlah pilihan terakhir, tetapi pilihan yang pertama.

Proses EDM telah berubah. Perusahaan-perusahaan yang menggunaan EDM juga sudah berubah. Perubahan yang sangat berarti adalah:

1.      Lebih cepat.

2.      Lebih otomatis.

3.      Mesin lebih mudah diprogram dan dirawat.

4.      Lebih akurat ukurannya.

5.      Dapat menggunakan kawat dengan diameter yang lebih kecil pada mesin Wire EDM.

6.      Menurunkan biaya operasional. Harga mesin menjadi lebih murah.

7.      Dapat menghasilkan permukaan yang lebih halus.

8.      Dapat menyayat karbida tanpa ada cacat ketika menggunakan Wire EDM dan Ram EDM.

9.      Gerakan kawat EDM dan putaran benda kerja dapat dilakukan secara simultan.

10.  Ram EDM tidak memerlukan pembersih benda kerja lain.

11.  EDM lebih efektif pada kondisi pembersihan benda kerja dengan tingkat kesulitan tinggi.

12.  EDM lebih mudah digunakan. Waktu untuk pelatihan dan pemrograman lebih singkat.

K.     Penggunaan EDM

Penjelasan berikut merupakan ringkasan dari karakteristik yang mengharuskan penggunaan EDM. Disarankan menggunakan EDM jika bentuk benda kerja sebagai berikut.

1.      Dinding yang sangat tipis.

2.      Lubang dengan diameter sangat kecil.

3.      Rasio ketinggian dan diameter sangat besar.

4.      Benda kerja sangat kecil.

5.      Sulit dicekam.

Disarankan menggunakan EDM jika material benda kerja:

1.      Keras.

2.      Liat.

3.      Meninggalkan sisa penyayatan.

4.      Harus mendapat perlakuan panas.

Disarankan menggunakan EDM untuk mengganti proses meliputi:

1.      Pengaturan/setup berulang, bermacam-macam pengerjaan, bermacam-macam proses pencekaman benda.

2.      Broaching.

3.      Stamping yang prosesnya cepat, (lihat Gambar 22.)

Gambar 22. Proses Stamping

Disarankan menggunakan EDM ketika beberapa alasan berikut.

1.      Jam kerja 24 jam dengan hanya satu shift operator.

2.      Memerlukan proses yang tidak mementingkan perhatian khusus dari pekerja secara intensif.

EDM tidak dipengaruhi oleh kekerasan bahan benda kerja, sehingga sangat bermanfaat bila digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan kekerasan di atas 38 HRc. Bahan tersebut meliputi baja yang telah dikeraskan, Stellite and Tungsten Carbide. Karena proses EDM menguapkan material sebagai ganti penyayatan, kekerasan dari benda kerja bukan merupakan faktor penting. Maka dari itu mesin Wire EDM dan Ram EDM digunakan untuk membuat bentuk komplek dies dan perkakas potong dari material yang amat keras. Bagian lain yang hanya bisa dikerjakan dengan EDM adalah kemampuannya membuat sudut dalam (internal corners) yang runcing. Pemesinan konvensional tidak mungkin mengerjakan kantong dengan pojok runcing, yang bisa dicapai adalah radius minimal sekitar 1/32 inchi yang paralel dengan sumbu pahat. Jenis pengerjaan dan ukuran minimal yang dapat dicapai oleh EDM dapat dilihat pada Tabel 1.

Jenis Pengerjaan	Wire EDM	Ram EDM
Radius  dalam	0,0007" (0,0175 mm)	0.001" (0,025 mm)
Radius  luar	Runcing	Runcing
Dimeter Lubang	0,0016" (0,04 mm)	0.0006" (0,04 mm)
Lubang  alur	0,0016" (0,04 mm)	0.0004" (0,01 mm)

Tabel 1. Ukuran minimal beberapa jenis pengerjaan dengan EDM

Maka dari itu EDM digunakan untuk mengerjakan klep (valves) pengukur bahan bakar, komponen printer, cetakan, dan perbaikan cetakan.

L.     Pemilihan Elektrode

Fungsi elektrode adalah menghantarkan tegangan listrik dan mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan. Bahan elektrode yang berbeda memberikan pengaruh yang sangat besar terhadap proses pemesinan. Beberapa akan menghilangkan benda kerja secara efisien tetapi keausannya tinggi, elektrode yang lain memiliki keausan rendah tetapi kemampuan menghilangkan material benda kerja sangat lambat. Ketika memilih bahan elektrode dan merencanakan cara pembuatannya, faktor-faktor berikut harus diperhitungkan:

1.      Harga bahan elektrode.

2.      Kemudahan pembuatan/membentuk elektrode.

3.      Jenis dari hasil yang diinginkan (misalnya kehalusan).

4.      Besaran keausan elektrode.

5.      Jumlah elektrode yang diperlukan untuk menyelesaikan sebuah benda kerja.

6.      Kecocokan jenis elektrode dengan jenis pengerjaan.

7.      Jumlah lubang penyemprot (flushing holes), jika diperlukan.

Bahan elektrode dibagi menjadi dua macam, yaitu: logam dan graphite. Pada saat ini ada lima macam elektrode, yaitu: kuningan (brass), Tembaga (copper), Tungsten, Seng (zinc), dan Graphite. Selain itu, beberapa elektrode dikombinasikan dengan logam yang lain agar dapat digunakan secara efisien, yaitu:

1.      kuningan dan seng,

2.      tembaga dan tellurium,

3.      tembaga, tungsten dan perak, serta

4.      graphite dan tembaga.

Pada awalnya, kuningan digunakan sebagai elektrode walaupun keausannya tinggi. Akhirnya, pengguna EDM menggunakan tembaga dan paduannya untuk meningkatkan rasio keausan. Masalah yang muncul dengan tembaga adalah karena titik cairnya sekitar 1.085° C, padahal temperatur percikan api pada celah elektrode dan benda kerja mencapai 3.800° C. Titik lebur tembaga yang rendah menyebabkan keausan yang terlalu tinggi dibandingkan dengan bagian benda kerja yang bisa dihilangkan. Penelitian menunjukan bahwa elektrode graphite memiliki laju yang lebih besar dalam menghilangkan bagian benda kerja dibandingkan dengan keausannya sendiri. Graphite tidak mencair di celah elektrode, pada sekitar temperatur 3.350° C berubah dari bentuk padat menjadi gas. Karena graphite lebih tahan panas di celah elektrode dibandingkan dengan tembaga, untuk sebagian besar pengerjaan EDM lebih efisien menggunakannya. Tungsten memiliki titik lebur setara dengan graphite, akan tetapi tungsten sangat sulit dibentuk/dikerjakan dengan mesin. Tungsten digunakan sebagai pengerjaan awal, biasanya berbentuk tabung atau ruji untuk lubang-lubang dan lubang kecil proses gurdi.

Elektrode logam biasanya yang terbaik untuk pengerjaan EDM bagi material yang memiliki titik lebur rendah seperti: aluminum, copper dan brass. Untuk pengerjaan baja dan paduannya, elektrode graphite lebih disarankan. Prinsip umum dalam pemilihan elektrode adalah: elektrode logam untuk benda kerja atau paduan yang memiliki titik lebur rendah, dan elektrode graphite untuk yang memiliki titik lebur tinggi. Hal tersebut dengan pengecualian untuk pengerjaan tungsten, cobalt, and molybdenum. Elektrode logam seperti tembaga sangat direkomendasi karena frekuensi yang lebih tinggi diperlukan untuk mengerjakan benda kerja tersebut.

Tembaga sebagai elektrode memiliki keuntungan lebih dibandingkan graphite, karena bentuk keausan ketika digunakan (discharge-dressing) lebih baik. Elektrode ini setelah digunakan mengerjakan satu benda kerja, sesudahnya dapat digunakan lagi untuk proses pengerjaan finishing atau digunakan untuk mengerjakan benda kerja yang lain. Gambar 23 adalah gambaran skematik pengerjaan EDM, elektrode yang mendekati benda kerja. Arus yang tinggi akan menghasilkan percikan yang besar, sehingga menghasilkan bekas berbentuk kawah yang besar pula (benda kerja kasar).

Gambar 23. Skematik Pengerjaan EDM

Gambaran skematik pengerjaan EDM, elektrode yang mendekati benda kerja. Arus yang tinggi akan menghasilkan percikan yang besar, sehingga menghasilkan bekas berbentuk kawah yang besar pula (benda kerja kasar).

M.   Pembuatan Elektrode

1.      Proses Galvano

Kadang-kadang elektrode berbentuk pejal yang besar terlalu berat bagi motor servo, dan proses pembuatannya terlalu mahal. Pada kasus ini proses Galvano dapat digunakan untuk membuat cetakan. Cetakan tersebut dilapisi dengan tembaga dengan ketebalan sampai 5 mm. Tabung tembaga yang telah terbentuk di dalamnya diisi dengan epoxy dan kawat tembaga dihubungkan dengan elektrode. Elektrode yang telah dibuat kemudian dipasang di mesin EDM.

2.      Pembuatan Elektrode pada Umumnya

Ketika elektrode campuran selalu digunakan, campuran 70/30 tungsten dan tembaga dalam bentuk serbuk dibuat dengan cetakan bertekanan, kemudian disinter di dapur pemanas. Proses ini dapat menghasilkan elektrode dengan ukuran yang teliti.

3.      Pembuatan Elektrode Graphite

Di Amerika, sekitar 85 persen elektrode yang digunakan adalah graphite. Graphite dikerjakan dengan mesin dan digerinda lebih mudah daripada elektrode logam. Masalah yang timbul pada waktu mengerjakan graphite adalah kotoran yang dihasilkan. Bahan ini tidak menghasilkan geram, tetapi menghasilkan debu hitam, apabila debu ini tidak dibersihkan akan mengotori seluruh ruangan bengkel. Elektrode graphite adalah bahan sintetis dan bersifat abrasif. Sehingga apabila mengerjakannya di mesin disarankan menggunakan pahat karbida. Ketika menggerinda elektrode ini, harus menggunakan penyedot debu (vacuum system).

Hal yang sama diterapkan juga ketika dikerjakan di Mesin Frais. Mesin Frais yang digunakan harus tertutup rapat. Graphite adalah bahan yang berpori, sehingga cairan dapat masuk ke dalamnya yang menyebabkan menjadi tidak murni. Untuk memurnikannya dilakukan dengan cara memanaskan elektrode tersebut ke dalam dapur pemanas selama satu jam pada temperatur 250 F (121°C). Dapat juga elektrode tersebut dikeringkan pada udara panas. Elektrode tidak boleh dikeringkan menggunakan pemanas microwave. Apabila elektrode yang berpori digunakan, seharusnya dalam keadaan yang tidak lembab (basah). Kelembaban yang terjebak di dalam elektrode akan menimbulkan uap ketika proses pengerjaan EDM dan merusak elektrode.

N.    Kualitas Hasil Pengerjaan EDM

1.      Kelebihan Pemotongan (Overcut)

Lubang hasil proses EDM dimensinya selalu lebih besar daripada elektrodenya. Celah perbedaan antara elektrode dan benda kerja dinamakan ”overcut” atau ”overburn”. Besarnya overcut tergantung dari banyak faktor yaitu : besar arus, waktu ion, jenis elektrode, dan bahan benda kerja.

Faktor utama yang mempengaruhi overcut adalah besarnya arus listrik pada celah. Overcut selalu diukur pada tiap sisi. Besarnya bervariasi antara 0,020 mm sampai 0,63 mm. Overcut yang tinggi dihasilkan oleh penggunaan amper/arus yang tinggi. Hampir semua pembuat EDM menyertakan sebuah grafik yang menunjukkan besarnya overcut yang dapat diprediksi oleh operator sehubungan dengan pengaturan arus listrik. Selama pengerjaan pengasaran (roughing) arus yang besar digunakan, menyebabkan overcut yang lebih besar (Gambar 23). Pengerjaan penghalusan (finishing), menggunakan arus yang lebih kecil, sehingga menghasilkan overcut yang lebih kecil, (Gambar 24).

Dengan pengaturan arus dan material yang sama, overcut yang terjadi tetap. Dengan demikian, toleransi 0,0025 mm dapat dicapai dengan Ram EDM. Akan tetapi, bila toleransi tersebut harus tercapai, biaya yang diperlukan meningkat, karena waktu yang diperlukan menjadi lebih lama.

2.      Pengerjaan Penghalusan (Finishing)

Pemahaman tentang prinsip overcut adalah sangat penting dalam memahami kehalusan permukaan hasil proses EDM. Ketika arus (current) tinggi digunakan menghasilkan percikan (sparks) yang besar, sehingga kawah (crater) pada benda kerja besar. Proses ini digunakan untuk proses awal (roughing).

Gambar 24. Pengerjaan Finishing EDM

Penyayatan finishing menggunakan arus kecil, sehingga permukaan benda kerja halus. Ketika arus yang digunakan relatif kecil, percikan api (sparks) yang dihasilkan kecil, sehingga kawah pada benda kerja kecil, sehingga permukaan yang dihasilkan halus. Menggunakan arus yang kecil pada proses finishing akan memperlama proses pemesinan, tetapi menghasilkan permukaan yang halus, (Gambar 24).

Pada waktu menggunakan arus yang sangat kecil (dengan waktu yang pendek dan arus rendah) ke pemukaan benda kerja, mesin EDM dapat menghasilkan permukaan benda kerja seperti cermin. Mesin yang memiliki kemampuan mengorbitkan elektrode dapat membantu membuat produk yang sangat halus permukaannya dengan memutar elektrode. Beberapa mesin yang dapat memutar elektrode (dengan jalur orbit) dapat diprogram, sehingga arus akan menurun secara bertahap sampai memproduksi permukaan seperti cermin tercapai. Benda kerja yang dihasilkan pada proses EDM adalah gambaran/cerminan dari elektrode yang digunakan. Apabila elektrodenya tidak bagus misalnya ada cacat di permukaannya, maka benda kerja yang dihasilkan juga akan ada cacatnya. Elektrode yang kasar permukaannya akan menghasilkan permukaan benda kerja yang kasar pula. Semakin halus struktur butiran bahan elektrode, akan menghasilkan permukaan benda kerja yang lebih halus.

3.      Penyelesaian Setara Cermin (Mirror finishing)

Pengontrolan cairan dielektrik dapat memperbaiki kehalusan permukaan hasil proses EDM secara nyata. Beberapa mesin EDM menggunakan cairan dielektrik khusus untuk proses finishing sehingga menghasilkan permukaan seperti cermin dengan kehalusan permukaan kurang dari Rmax l7 μm. Beberapa mesin memiliki dua tangki cairan dielektrik, satu untuk proses pengasaran (roughing) dan semi finishing dan yang satu untuk proses finishing sampai permukaan benda kerja seperti cermin hasilnya.

Beberapa perusahaan pembuat EDM telah menemukan bahwa menambah bubuk silicon, graphite, atau aluminum pada cairan dielektrik, dapat menghasilkan kehalusan permukaan yang sempurna.

O.    Keuntungan dan Kerugian Electrical Discharge Machine

Berikut  ini  adalah  beberapa  kelebihan  yang  diperoleh  dari  penggunaan mesin EDM dalam manufaktur :

1.      Dapat membuat bentuk kompleks yang kemungkinan sukar dilakukan dengan mesin konvensional.

2.      Dapat mengerjakan material benda kerja yang keras dengan tingkat kepresisian tinggi.

3.      Dapat mengerjakan bagian bentuk yang sangat kecil sekalipun, tanpa cemas bagian tersebut ikut terpotong.

4.      Tidak ada kontak langsung antara alat dan benda kerja sehingga tidak timbul distorsi pada pemakanan.

5.      Dapat membuat kehalusan permukaan benda kerja dengan baik.

6.      Lubang dapat dibuat secara mudah, tepat dan baik

Beberapa kerugian dari EDM meliputi: 

1.      Laju pengikisan material benda kerja atau material removal rate (MRR) pada operasi EDM lebih lambat dibandingkan metode permesinan tradisional yang menghasilkan chips secara mekanis.

2.      Tambahan  waktu  dan  biaya  yang  digunakan  untuk  membuat  elektroda untuk RAM / setempel EDM. 

3.      Mereproduksi  sudut  tajam  pada  benda  kerja  sulit  karena  memakai elektroda. 

4.      Konsumsi daya spesifik sangat tinggi.

5.      Timbul  overcut.  Over  cut  adalah  suatu  deviasi  yang  menunjukkan bahwa besarnya diameter lubang yang dikerjakan dengan proses EDM lebih besar dari ukuran elektrodanya.

6.      Terjadi keausan pahat bila pemakaian berulang.

7.      Bahan yang bukuan konduktor listrik dapat dikerjakan dengan mesin yang diset secara khusus.

8.      Mesin EDM dan perlengkapannya masih relatif mahal.

Penggunaan mesin EDM dibatasi oleh ukuran tangki kerja penampung cairan dielektrik. Mesin EDM standar populer yang digunakan sekarang memiliki keterbatasan:

a.       Untuk Wire EDM, ukuran maksimum benda kerja sekitar 59 inchi (1.500 mm) pada sumbu Y, 24 inchi (600 mm) pada sumbu Z dan tidak terbatas pada sumbu X.

b.      Untuk Ram EDM, ukuran benda kerja maksimum sekitar 59 inchi (1.500 mm) pada sumbu Y, 17 inchi (520 mm) pada sumbu Z, dan 98 inchi (2500 mm) pada sumbu X.

c.       Pembuatan bentuk sudut/tirus pada Wire EDM adalah hal yang perlu dipertimbangkan. Sudut tirus maksimum adalah ± 450, walaupun beberapa bengkel telah berhasil mencapai ± 500. Perbandingan sudut dan tinggi maksimum adalah 300 pada ketinggian 16 inchi (400 mm).

d.      Hambatan listrik maksimum untuk benda kerja dan pencekam sekitar 0,5-5,0 ohm/cm untuk Mesin Wire dan Ram EDM.

e.       Keakuratan sekitar 0,00002 inchi (0,0005 mm) untuk mesin Wire EDM.

f.       Keakuratan ± 0,0001 inchi (0,0025 mm) untuk mesin Ram EDM.

g.      Kehalusan permukaan sekitar VDI 0 (4 microinchi) untuk Wire EDM.

h.      Kehalusan permukaan VDI 5 (2 microinchi) untuk Ram EDM.

i.        Keutuhan permukaan (surface integrity) adalah 1/20 juta untuk setiap inchi ketebalan recast layer untuk Wire dan Ram EDM.

j.        Panjang retakan mikro adalah 1/20 juta untuk Wire dan Ram EDM. Hasil ini sama atau lebih baik dari pada permukaan hasil proses gerinda.

M.   Aplikasi EDM

1.      Prototipe produksi

Proses EDM ini paling banyak digunakan oleh alat pembuatan cetakan dan industri, tetapi menjadi metode umum untuk pembuatan dan produksi prototipe bagian atau spare part terutama di kedirgantaraan, mobil dan industri elektronik di mana jumlah produksi relatif rendah. Dalam EDM setempel, sebuah grafit, tungsten atau murni tembaga, tembaga elektroda mesin yang diinginkan (negatif) bentuk dan dimasukkan ke dalam benda kerja di ujung ram vertikal.

2.      Membuat Koin Mati

Membuat koin mati. Untuk penciptaan koin misalnya untuk memproduksi perhiasan dan lencana oleh uang logam (stamping) proses, master positif dapat dibuat dari perak murni, karena (dengan mesin yang sesuai pengaturan) master tidak secara signifikan terkikis dan hanya digunakan sekali. Mati negatif yang dihasilkan kemudian dikeraskan dan digunakan dalam sebuah drop palu untuk memproduksi dicap flat dari guntingan kertas kosong dari perunggu, perak, atau emas bukti paduan rendah.

Gambar 25.  Proses Stamping

Untuk lencana flat ini dapat dibentuk lebih lanjut ke permukaan melengkung mati lain. Jenis ini biasanya dilakukan EDM terendam dalam minyak berbasis dielektrik. Objek yang sudah selesai dapat lebih disempurnakan oleh keras (gelas) atau lunak (cat) enameling dan electroplated dengan emas murni atau nikel. Bahan lembut seperti tangan perak dapat diukir sebagai perbaikan lencana benda mati di bawah, di sebelah kiri jet minyak (minyak telah dikeringkan). Awal stamping datar akan “dapped” untuk memberikan permukaan melengkung.

3.      Lubang Pengeboran Kecil

Lubang pengeboran kecil EDM untuk pengeboran lubang kecil yang digunakan untuk membuat lubang pada benda kerja di benang yang akan digunakan untuk kawat di EDM Wire-potong mesin. Pengeboran lubang kecil kepala sudah terpasang pada mesin potong kawat dan memungkinkan piring mengeras besar sudah selesai mengikis bagian dari mereka yang diperlukan dan tanpa pra-pengeboran. Ada juga yang berdiri sendiri pengeboran lubang kecil dengan mesin EDM x – y sumbu juga dikenal sebagai seorang super lubang bor atau mesin dapat Popper yang buta atau melalui lubang.

Gambar 26. EDM Drills

EDM Drills membuat lubang dengan panjang tabung kuningan atau tembaga elektrode yang berputar pada chuck dengan aliran konstan suling atau air deionized yang mengalir melalui elektroda sebagai agen pembilasan dan dielektrik. Tabung elektroda beroperasi seperti kawat-kawat di potong mesin EDM, memiliki celah elektroda dan mengenakan tarif.

Beberapa lubang kecil pengeboran EDM mampu mengebor melalui 100 mm yang lembut atau melalui baja dikeraskan dalam waktu kurang dari 10 detik, rata-rata 50% sampai 80% memakai angka. Lubang 0,3 mm menjadi 6,1 mm dapat dicapai dalam operasi pengeboran ini. Elektroda kuningan lebih mudah untuk mesin tetapi tidak dianjurkan untuk memotong kawat-operasi karena menyebabkan erosi partikel kuningan “kuningan di kuningan” kawat kerusakan, karena itu dianjurkan tembaga.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Secara garis besar melihat dari beberapa faktor yang telah dijelaskan di atas maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut :

                          1.      EDM adalah sebuah mesin dengan metode untuk menghilangkan bahan oleh serangkaian cepat lengkung berulang lucutan listrik di antara elektroda (alat potong) dan bagian pekerjaan, di hadapan medan listrik.

                          2.      Pada saat ini ada dua macam mesin EDM yaitu: Stempel EDM (Biasanya disebut Sinker EDM atau Ram EDM) dan Wire EDM.

                          3.      Cara kerja EDM adalah sebagai berikut : 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 dinamai cairan dielectric. Walaupun cairan dielektrik 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.

B.     Saran

1.      Sebelum mengoperasikan mesin EDM kita harus mengenalnya terlebih dahulu.

2.      Seharusnya kita mengetahui dan memahami komponen-komponen mesin EDM sebelum menggunakannya.

3.      Menaati prosedur-prosedur dalam menggunakan mesin EDM.

DAFTAR PUSTAKA

Widarto, dkk.2008.Teknik Pemesinan. Jakarta:Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

http://naviano.blogspot.com/2013/06/makalah-edm.htm (Diakses 12 November 2014)

http://tehnikmesinindustri.blogspot.com/2010/09/edm-dan-wirecut.html(Diakses 12 November 2014).

http://sobronlubis.blogspot.com/2013/05/aplikasi-electrical-discharge-machining.html (Diakses 12 November 2014)

http://endriagussetyo.blogspot.com/2011/03/teori-pemesinan-edm-electrical.html

(Diakses 12 November 2014)