EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DANKEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL Efek perubahan arus terhadap dimensi celah dan kekasaran permukaan benda kerja dengan material baja dan elektroda tembaga pada proses edm electrical discharge ma
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
TUGAS AKHIR
Tugas Akhir Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas
Dan Memenuhi Persyaratan Guna Memperoleh
Gelar S-1 sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
AGUNG NUGROHO
D 200 020 175
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
i
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir ini disetujui oleh dosen pembimbing pada:
Hari
:
Tanggal
:
DENGAN JUDUL :
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
Pembimbing I
Pembimbing II
( Bambang Waluyo F, ST, MT )
( Tri Widodo BR, ST, MSc )
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini telah dipertanggungjawabkan dihadapan Dewan Penguji
Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Mesin guna melengkapi tugas-tugas dan
memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Mesin
Universitas Muhammadyah Surakarta.
Hari
:
Tanggal
:
DENGAN JUDUL
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
Dosen Penguji:
1. Bambang Waluyo F, ST, MT.
( …………………. )
2. Tri Widodo BR, ST, MSc.
( ………………….. )
3. Patna Partono, ST, MT.
( ………………….. )
Mengetahui
Dekan
Ketua
Fakultas Teknik
Jurusan Teknik Mesin
( Ir. Sri Widodo, MT )
( Marwan Effedy ST, MT )
iii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Tugas akhir ini khusus aku persembahkan kepada:
1. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang selalu
mendoakan,
membiayaiku,
membimbingku hingga dewasa yang kelak akan berbakti kepada kedua orang tua,
membahagiakan orang tua.
2. Saudara-saudaraku, yang selalu memberi semangat untuk menuntut ilmu setinggitingginnya.
3. Teman-teman kost kunasa (Tangerang, klaten, Papau, Wonogiri) you’re the best
friend.
4. Buat ade’q yang maniez, thank’s support nya yach.
5. Teman-teman seperjuangan
6. Teman-teman seperjuangan teknik mesin khususnya angkatan `02, terima kasih
atas segala bantuannya.
7. Teman-teman “JOKAM” makamhaji dan klaten thanks atas supportnya.
iv
MOTTO
Allah SWT meninggikan orang yang beriman diantara kamu dan orang-orang yang
diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat.
(QS. Al Mujadalah : 11)
Dan janganlah kamu campur adukkan yang baik dengan yang bakhil dan janganlah
kamu sembunyikan yang hak itu sedang kamu mengetahui.
(QS. Al Baqoroh : 42)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
(QS. Alam Nasyroh : 6)
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT. atas rahmat dan hidayah serta ridha-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul
“EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
( ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING )”.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini tidak akan berhasil tanpa bantuan
dan dukungan dari semua pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
menghaturkan terimakasih kepada yang terhormat:
1. Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT
, selaku Dewan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT., selaku ketua jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Bambang Waluyo F., ST, MT., selaku Dosen Pembimbing I.
4. Bapak Tri Widodo BR., ST, MSc. selaku Dosen Pembimbing II
5. Bapak Ir. Masyrukan, MT, selaku Pembimbing Akademik.
6. Bapak dan Ibu tercinta serta saudara-saudaraku yang telah banyak membantu baik
moril maupun materiil sehingga penulis dapat menyelesaikan studi di UMS.
7. Semua Rekan-rekan angkatan ’02, Thank’s all guys.
vi
8. Teman-teman Kost Kunasa yang telah memberikan keceriaan dalam hidup,
you’re the best friend.
9. Dan semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak dapat saya sebutkan
satu persatu.
Penulis
menyadari sepenuhnya
kekurangan dan keterbatasan dalam
pembuatan Tugas Akhir ini, sehingga Tugas Akhir ini mungkin belum sempurna.
Untuk itu saran dan kritik yang membangun dari para pembaca sangat penulis
harapkan. Meskipun demikian laporan ini mudah-mudahan bermanfaat bagi jurusan
Teknik Mesin khususnya dan bagi semua yang membutuhkan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, September 2007
Penulis
vii
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
Agung Nugroho
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
ABSTRAKSI
Perkembangan di bidang ilmu material telah memungkinkan untuk melakukan
proses permesinan terhadap material-material yang sulit di mesin dengan cara
tradisional seperti pembuatan mold dan dies dapat dikerjaka secara ekonomis.
Dengan meggunakan metode spark machining pada proses electrical dischrage
machining (EDM) semua itu bisa dilakukan. EDM merupakan proses permesinan,
dimana pahatnya berupa elektroda akan mengikis material benda kerja sesuai
dengan bentuk pahatnya. Digunakan untuk membuat rongga cetakan yang memiliki
kontur yang komplek dan kepresisian yang tinggi. Salah satu produk yang sering
dikerjakan oleh mesin EDM adalah dies dan mould yang memiliki kekerasan yang
tinggi. Peranan dies dan mould pada proses manufaktur seperti deep drawing,
forging, pengecoran dan lain-lain sangat berpengaruh terutama pada kualitas
ketepatan dimensi, kepresisian dan kekasaran permukaan dies. Untuk meningkatkan
produktifitas dan kualitas hasil produk sesuai yang diharapkan maka pengetahuan
parameter salama proses permesisnan EDM haruslah baik.
Suatu eksperimen yang bertujuan untuk mempelajari pengaruh perubahan
arus listrik terhadap kekasaran permukaan material dan dimensi celah antar
material dan elektroda dilakukan untuk mengetahui karakteristik produk EDM.
Eksperimen akan dilakukan pada mesin EDM CHMER 75 MP dan bahan benda
kerja berupa baja ST 37 yang sering digunakan sebagai bahan dies, elektroda yang
digunakan tembaga dan fluida dielektrik adalah minyak tanah.
Dalam pengujian ini analisa statistiknya untuk variable perubahan arus
adalah 26,5A; 25A; 18,75A; 12,5A; 6,25A. Data yang diperoleh dianalisa statistik
yang bertujuan untuk mengetahui perubahan arus terhadap dimensi celah dan
kekasaran permukaan benda kerja sebagai akibat adanya loncatan bunga api listrik
saat proses permesinan berlangsung. Hasil dari pengujian ini untuk arus 6,25 A
dengan kekasaran rata-rata benda kerja 5,642 µm dan arus 26,5 A dengan
kekasaran rata-rata benda kerja10,853 µm . Sedangkan untuk dimensi celah dengan
arus 6,25 A didapat nilai celah dimensi lebar (SSb) 0,053 mm, nilai celah frontal
0,083 mm dan untuk arus 26,5 A didapat nilai celah dimensi lebar (SSb) 0,21 mm,
nilai celah frontal 0,233 mm. Dari hasil penelitian tersebut maka didapat kesimpulan
semakin besar arus listrik maka nilai kekasaran permukaan semakin besar dan nilai
dimensi celah semakin besar.
viii
Kata kunci: Electrical Discharge Machining, arus listrik, dimensi celah, kekasaran.
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................
iii
HALAMAN MOTTO ...............................................................................
iv
PERSEMBAHAN ....................................................................................
v
KATA PENGANTAR ..............................................................................
vi
LEMBAR SOAL ..................................................................................... viii
HALAMAN DAFTAR ISI ......................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xiii
DAFTAR TABEL .................................................................................... xvii
INTISARI .................................................................................................xviii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................ 1
1.2. Tujuan Penelitian ............................................................. 4
1.3. Perumusan Masalah ......................................................... 5
1.4. Batasan Masalah............................................................... 5
1.5. Manfaat Penelitian ........................................................... 6
1.6. Sistematika Penulisan ...................................................... 7
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................. 9
2.2. Landasan Teori ................................................................ 9
2.3.1. Prinsip- prinsip EDM ........................................... 9
2.3.2. Konsep dasar EDM ............................................ 12
2.3.3. Macam-macam proses EDM .............................. 13
2.3.4. Aplikasi pengerjaan mesin EDM ........................ 15
2.3. Mesin EDM dan perlengkapanya ................................... 16
2.3.1. Mesin ................................................................. 17
2.3.2. Generator ........................................................... 18
2.3.3. Instalasi Filter .................................................... 19
2.3.4. Dielektrikum ...................................................... 20
2.4. Benda Kerja Dan Elektroda ........................................... 21
2.4.1. Benda Kerja ....................................................... 21
2.4.2. Elektroda ........................................................... 22
2.5. Penyemprotan Celah Bunga Api .................................... 24
2.5.1. Alat-alat penyemprotan ...................................... 24
2.5.2. Aturan dasar penyemprotan ................................ 25
2.6. Pengetahuan Bahan Teknik ............................................ 30
2.8.1. Logam Ferro ..................................................... 30
2.8.2. Logam Non Ferro .............................................. 32
2.7. Pengujian Material ........................................................ 33
2.9.1. Kekasaran Permukaan Benda Kerja .................... 34
2.9.2. Celah Bunga Api ................................................ 36
2.8. Keuntungan EDM .......................................................... 37
ii
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................... 39
3.2. Tempat Penelitian ............................................................. 40
3.3. Alat Dan Bahan................................................................. 40
3.3.1. Peralatan Yang Digunakan ................................. 40
3.3.2. Bahan Penelitian ................................................ 44
3.4. Prosedur Penelitian ........................................................... 45
3.4.1. Persiapan Bahan ................................................. 45
3.4.2. Persiapan Mesin ................................................. 48
3.4.2.1. Langkah Pengoperasian Mesin .............. 48
3.4.3. Operasi Permesinan ........................................... 56
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Kekasaran Permukaan Benda Kerja ................................. 60
4.2. Pengukuran Dimensi Celah .............................................. 62
4.2.1. Celah Sitlich ......................................................... 63
4.2.1.2. Celah Sitlich Dimensi Lebar ................... 64
4.2.2. Celah Frontal ....................................................... 65
4.3. Perbandingan Penelitian .................................................. 69
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan ..................................................................... 74
5.2. Saran ............................................................................... 75
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1.
Dimensi awal elektroda dan benda kerja....................................... 45
Tabel 4.1.
Data hasil uji kekasaran................................................................ 60
Tabel 4.2.
Data nilai rata-rata hasil uji kekasaran .......................................... 61
Tabel 4.3.
Data pengukuran elektroda dan material benda kerja
setelah proses EDM..................................................................... 63
Tabel 4.4.
Data nilai rata-rata dimensi celah lebar (SSb) ............................... 64
Tabel 4.5.
Data nilai rata-rata dimansi celah (SF).......................................... 67
Tabel 4.6.
Data perbandingan celah samping dengan celah depan ................. 67
Tabel 4.7.
Data gabungan ............................................................................. 69
i
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Prinsip loncatan bunga api ...................................................... 11
Gambar 2.2.
Pengeboran ............................................................................. 13
Gambar 2.3.
Peng-gravieran ....................................................................... 14
Gambar 2.4.
Pemotongan ............................................................................ 14
Gambar 2.5.
Pemotongan dengan kawat ...................................................... 14
Gambar 2.6
Penggerindaan dalam (Silindrik) ............................................... 15
Gambar 2.7.
Penggerindaan profil ............................................................... 15
Gambar 2.8.
Sketsa bagian-bagian mesin EDM ........................................... 17
Gambar 2.9.
Generator ................................................................................ 19
Gambar 2.10. Tangki dielektrikum ............................................................... 19
Gambar 2.11. Cairan dielektrikum minyak tanah ........................................... 21
Gambar 2.12. Benda kerja ............................................................................ 22
Gambar 2.13. Elektroda ............................................................................... 23
Gambar 2.14. Alat-alat penyemprotan .......................................................... 25
Gambar 2.15. Pengukuran tekanan penyemprotan ........................................ 26
Gambar 2.16. Penyemprotan lewat bwnda kerja ........................................... 26
Gambar 2.17
Penyemprotan lewat elektroda ............................................... 27
Gambar 2.18. Penghisapan lewat benda kerja ................................................ 27
Gambar 2.19. Penghisapan lewat elektroda ................................................... 27
Gambar 2.20. Cara penyemprotan................................................................... 28
Gambar 2.21. Penyemprotan salah pada elektroda lemah ................................. 28
xii
Gambar 2.22. Arah penyemprotan yang benar pada elektroda .......................... 28
Gambar 2.23. Penyamprotan dan pembuangan partikel erosian........................ 29
Gambar 2.24. Pengangkatan berkala pada elektroda......................................... 29
Gambar 2.25. Lubang- lubang ventilasi............................................................ 30
Gambar 2.26. Diagram fasa sistem Fe-C.......................................................... 32
Gambar 2.27. Diagram fasa sistem Cu-Pb........................................................ 33
Gambar 2.28. Kekasaran permukaan secara optis elektris ................................ 35
Gambar 2.29. Sketsa dimensi celah.................................................................. 37
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ................................................................ 39
Gambar 3. 2. Mesin EDM................................................................................ 40
Gambar 3. 3. Mesin gergaji konvensional ........................................................ 41
Gambar 3. 4. Mesin uji kekasaran .................................................................... 42
Gambar 3. 5. Foto digital ................................................................................. 42
Gambar 3. 6. Neraca ........................................................................................ 43
Gambar 3. 7. Jangka sorong............................................................................. 43
Gambar 3. 8. Micrometer................................................................................. 44
Gambar 3.9. Banda kerja sebelum proses ......................................................... 46
Gambar 3.10. Benda kerja sesudah proses........................................................ 46
Gambar 3.11. Elektroda sebelum proses .......................................................... 47
Gambar 3.12. Elektroda sesudah proses ........................................................... 47
Gambar 3. 13. Sekering pemutus arus listrik .................................................... 48
Gambar 3. 14. Saklar pengerjaan mati otomatis ............................................... 49
Gambar 3.15. Tombol penyalaan mesin EDM.................................................. 49
xiii
Gambar 3. 16. Penyeting kemiringan elektroda................................................ 50
Gambar 3. 17. Saklar pensetingan Z = 0........................................................... 50
Gambar 3. 18. Pengatur pengambilan material (Micrometer) ........................... 51
Gambar 3. 19. Saklar penghidupan pompa ....................................................... 51
Gambar 3. 20. Alat penyemprot elektroda........................................................ 52
Gambar 3. 21. Saklar indikator penyemprotan ................................................. 52
Gambar 3. 22. Panel pemilihan arus................................................................. 53
Gambar 3. 23. Saklar pemilihan durasi pulsa ................................................... 53
Gambar 3. 24. Parameter pulse on.................................................................... 53
Gambar 3. 25. Parameter pulse off ................................................................... 54
Gambar 3. 26. Parameter pemilihan polaritas elektroda.................................... 54
Gambar 3. 27. Parameter kenaikan elektroda ................................................... 54
Gambar 3. 28. Parameter stabilizer .................................................................. 55
Gambar 3. 29. Parameter voltase dan ampere................................................... 55
Gambar 3. 30. Tuas sirkulasi dielektrikum....................................................... 56
Gambar 4. 1. Material benda kerja setelah proses EDM ................................... 58
Gambar 4. 2. Material elektroda setelah proses EDM....................................... 59
Gambar 4. 3. Sketsa dimensi elektroda dan specimen benda kerja
setelah proses permesinan EDM ................................................. 59
Gambar 4. 4. Grafik hubungan arus terhadap nilai kekasaran Ra ( µm )
berdasarkan pengujian kekasaran................................................ 61
Gambar 4.5. Sketsa dimensi celah.................................................................... 62
Gambar 4. 6. Grafik hubungan arus terhadap celah SSb (mm) ......................... 65
Gambar 4. 7. Grafik hubungan arus terhadap dimensi celah depan SF (mm) .... 67
xiv
Gambar 4.8. Grafik perbandingan celah samping dengan celah depan.............. 68
Gambar 4.9. Grafik Gabungan dimensi celah SSb............................................ 70
Gambar 4.10. Grafik Gabungan dimensi celah SF............................................ 71
Gambar 4.11. Grafik Gabungan kekasaran Ra.................................................. 73
xv
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN KEKASARAN
PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL BAJA DAN
ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
Agung Nugroho
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
ABSTRAKSI
Perkembangan di bidang ilmu material telah memungkinkan untuk melakukan proses
permesinan terhadap material-material yang sulit di mesin seperti komposit dan keramik
dengan cara tradisional dengan meggunakan metode spark machining pada proses electrical
dischrage machining (EDM). EDM merupakan proses permesinan, dimana pahatnya berupa
elektroda akan mengikis material benda kerja sesuai dengan bentuk pahatnya. Digunakan
untuk membuat rongga cetakan yang memiliki kontur yang komplek dan kepresisian yang
tinggi. Salah satu produk yang sering dikerjakan oleh mesin EDM adalah dies dan mould
yang memiliki kekerasan yang tinggi. Peranan dies dan mould pada proses manufaktur
seperti deep drawing, forging, pengecoran dan lain-lain sangat berpengaruh terutama pada
kualitas ketepatan dimensi, kepresisian dan kekasaran permukaan dies. Untuk meningkatkan
produktifitas dan kualitas hasil produk sesuai yang diharapkan maka pengetahuan parameter
salama proses permesisnan EDM haruslah baik.
Suatu eksperimen yang bertujuan untuk mempelajari pengaruh perubahan arus listrik
terhadap kekasaran permukaan material dan dimensi celah antar material dan elektroda
dilakukan untuk mengetahui karakteristik mesin EDM. Eksperimen akan dilakukan pada
mesin EDM CHMER 75 MP dan bahan benda kerja berupa baja ST 37 yang sering
digunakan sebagai bahan dies, elektroda yang digunakan tembaga dan fluida dielektrik
adalah minyak tanah.
Dalam pengujian ini analisa statistiknya untuk variable perubahan arus adalah
26,5A; 25A; 18,75A; 12,5A; 6,25A. Data yang diperoleh dianalisa statistik yang bertujuan
untuk mengetahui perubahan arus terhadap dimensi celah dan kekasaran permukaan benda
kerja sebagai akibat adanya loncatan bunga api listrik saat proses permesinan berlangsung.
Hasil dari pengujian ini untuk arus 6,25 A dengan kekasaran rata-rata benda kerja 5,642
µm dan arus 26,5 A dengan kekasaran rata-rata benda kerja10,853 µm . Sedangkan untuk
dimensi celah dengan arus 6,25 A didapat nilai celah dimensi lebar (SSb) 0,053 mm, nilai
celah frontal 0,083 mm dan untuk arus 26,5 A didapat nilai celah dimensi lebar (SSb) 0,21
mm, nilai celah frontal 0,233 mm. Dari hasil penelitian tersebut maka didapat semakin besar
arus listrik maka nilai kekasaran permukaan semakin besar dan nilai dimensi celah semakin
besar.
Kata kunci: Electrical Discharge Machining, arus listrik, dimensi celah, kekasaran.
2
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
TUGAS AKHIR
Tugas Akhir Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas
Dan Memenuhi Persyaratan Guna Memperoleh
Gelar S-1 sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
AGUNG NUGROHO
D 200 020 175
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
i
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir ini disetujui oleh dosen pembimbing pada:
Hari
:
Tanggal
:
DENGAN JUDUL :
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
Pembimbing I
Pembimbing II
( Bambang Waluyo F, ST, MT )
( Tri Widodo BR, ST, MSc )
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini telah dipertanggungjawabkan dihadapan Dewan Penguji
Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Mesin guna melengkapi tugas-tugas dan
memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Mesin
Universitas Muhammadyah Surakarta.
Hari
:
Tanggal
:
DENGAN JUDUL
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
Dosen Penguji:
1. Bambang Waluyo F, ST, MT.
( …………………. )
2. Tri Widodo BR, ST, MSc.
( ………………….. )
3. Patna Partono, ST, MT.
( ………………….. )
Mengetahui
Dekan
Ketua
Fakultas Teknik
Jurusan Teknik Mesin
( Ir. Sri Widodo, MT )
( Marwan Effedy ST, MT )
iii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Tugas akhir ini khusus aku persembahkan kepada:
1. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang selalu
mendoakan,
membiayaiku,
membimbingku hingga dewasa yang kelak akan berbakti kepada kedua orang tua,
membahagiakan orang tua.
2. Saudara-saudaraku, yang selalu memberi semangat untuk menuntut ilmu setinggitingginnya.
3. Teman-teman kost kunasa (Tangerang, klaten, Papau, Wonogiri) you’re the best
friend.
4. Buat ade’q yang maniez, thank’s support nya yach.
5. Teman-teman seperjuangan
6. Teman-teman seperjuangan teknik mesin khususnya angkatan `02, terima kasih
atas segala bantuannya.
7. Teman-teman “JOKAM” makamhaji dan klaten thanks atas supportnya.
iv
MOTTO
Allah SWT meninggikan orang yang beriman diantara kamu dan orang-orang yang
diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat.
(QS. Al Mujadalah : 11)
Dan janganlah kamu campur adukkan yang baik dengan yang bakhil dan janganlah
kamu sembunyikan yang hak itu sedang kamu mengetahui.
(QS. Al Baqoroh : 42)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
(QS. Alam Nasyroh : 6)
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT. atas rahmat dan hidayah serta ridha-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul
“EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
( ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING )”.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini tidak akan berhasil tanpa bantuan
dan dukungan dari semua pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
menghaturkan terimakasih kepada yang terhormat:
1. Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT
, selaku Dewan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT., selaku ketua jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Bambang Waluyo F., ST, MT., selaku Dosen Pembimbing I.
4. Bapak Tri Widodo BR., ST, MSc. selaku Dosen Pembimbing II
5. Bapak Ir. Masyrukan, MT, selaku Pembimbing Akademik.
6. Bapak dan Ibu tercinta serta saudara-saudaraku yang telah banyak membantu baik
moril maupun materiil sehingga penulis dapat menyelesaikan studi di UMS.
7. Semua Rekan-rekan angkatan ’02, Thank’s all guys.
vi
8. Teman-teman Kost Kunasa yang telah memberikan keceriaan dalam hidup,
you’re the best friend.
9. Dan semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak dapat saya sebutkan
satu persatu.
Penulis
menyadari sepenuhnya
kekurangan dan keterbatasan dalam
pembuatan Tugas Akhir ini, sehingga Tugas Akhir ini mungkin belum sempurna.
Untuk itu saran dan kritik yang membangun dari para pembaca sangat penulis
harapkan. Meskipun demikian laporan ini mudah-mudahan bermanfaat bagi jurusan
Teknik Mesin khususnya dan bagi semua yang membutuhkan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, September 2007
Penulis
vii
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN
KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL
BAJA DAN ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
Agung Nugroho
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
ABSTRAKSI
Perkembangan di bidang ilmu material telah memungkinkan untuk melakukan
proses permesinan terhadap material-material yang sulit di mesin dengan cara
tradisional seperti pembuatan mold dan dies dapat dikerjaka secara ekonomis.
Dengan meggunakan metode spark machining pada proses electrical dischrage
machining (EDM) semua itu bisa dilakukan. EDM merupakan proses permesinan,
dimana pahatnya berupa elektroda akan mengikis material benda kerja sesuai
dengan bentuk pahatnya. Digunakan untuk membuat rongga cetakan yang memiliki
kontur yang komplek dan kepresisian yang tinggi. Salah satu produk yang sering
dikerjakan oleh mesin EDM adalah dies dan mould yang memiliki kekerasan yang
tinggi. Peranan dies dan mould pada proses manufaktur seperti deep drawing,
forging, pengecoran dan lain-lain sangat berpengaruh terutama pada kualitas
ketepatan dimensi, kepresisian dan kekasaran permukaan dies. Untuk meningkatkan
produktifitas dan kualitas hasil produk sesuai yang diharapkan maka pengetahuan
parameter salama proses permesisnan EDM haruslah baik.
Suatu eksperimen yang bertujuan untuk mempelajari pengaruh perubahan
arus listrik terhadap kekasaran permukaan material dan dimensi celah antar
material dan elektroda dilakukan untuk mengetahui karakteristik produk EDM.
Eksperimen akan dilakukan pada mesin EDM CHMER 75 MP dan bahan benda
kerja berupa baja ST 37 yang sering digunakan sebagai bahan dies, elektroda yang
digunakan tembaga dan fluida dielektrik adalah minyak tanah.
Dalam pengujian ini analisa statistiknya untuk variable perubahan arus
adalah 26,5A; 25A; 18,75A; 12,5A; 6,25A. Data yang diperoleh dianalisa statistik
yang bertujuan untuk mengetahui perubahan arus terhadap dimensi celah dan
kekasaran permukaan benda kerja sebagai akibat adanya loncatan bunga api listrik
saat proses permesinan berlangsung. Hasil dari pengujian ini untuk arus 6,25 A
dengan kekasaran rata-rata benda kerja 5,642 µm dan arus 26,5 A dengan
kekasaran rata-rata benda kerja10,853 µm . Sedangkan untuk dimensi celah dengan
arus 6,25 A didapat nilai celah dimensi lebar (SSb) 0,053 mm, nilai celah frontal
0,083 mm dan untuk arus 26,5 A didapat nilai celah dimensi lebar (SSb) 0,21 mm,
nilai celah frontal 0,233 mm. Dari hasil penelitian tersebut maka didapat kesimpulan
semakin besar arus listrik maka nilai kekasaran permukaan semakin besar dan nilai
dimensi celah semakin besar.
viii
Kata kunci: Electrical Discharge Machining, arus listrik, dimensi celah, kekasaran.
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................
iii
HALAMAN MOTTO ...............................................................................
iv
PERSEMBAHAN ....................................................................................
v
KATA PENGANTAR ..............................................................................
vi
LEMBAR SOAL ..................................................................................... viii
HALAMAN DAFTAR ISI ......................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xiii
DAFTAR TABEL .................................................................................... xvii
INTISARI .................................................................................................xviii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................ 1
1.2. Tujuan Penelitian ............................................................. 4
1.3. Perumusan Masalah ......................................................... 5
1.4. Batasan Masalah............................................................... 5
1.5. Manfaat Penelitian ........................................................... 6
1.6. Sistematika Penulisan ...................................................... 7
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................. 9
2.2. Landasan Teori ................................................................ 9
2.3.1. Prinsip- prinsip EDM ........................................... 9
2.3.2. Konsep dasar EDM ............................................ 12
2.3.3. Macam-macam proses EDM .............................. 13
2.3.4. Aplikasi pengerjaan mesin EDM ........................ 15
2.3. Mesin EDM dan perlengkapanya ................................... 16
2.3.1. Mesin ................................................................. 17
2.3.2. Generator ........................................................... 18
2.3.3. Instalasi Filter .................................................... 19
2.3.4. Dielektrikum ...................................................... 20
2.4. Benda Kerja Dan Elektroda ........................................... 21
2.4.1. Benda Kerja ....................................................... 21
2.4.2. Elektroda ........................................................... 22
2.5. Penyemprotan Celah Bunga Api .................................... 24
2.5.1. Alat-alat penyemprotan ...................................... 24
2.5.2. Aturan dasar penyemprotan ................................ 25
2.6. Pengetahuan Bahan Teknik ............................................ 30
2.8.1. Logam Ferro ..................................................... 30
2.8.2. Logam Non Ferro .............................................. 32
2.7. Pengujian Material ........................................................ 33
2.9.1. Kekasaran Permukaan Benda Kerja .................... 34
2.9.2. Celah Bunga Api ................................................ 36
2.8. Keuntungan EDM .......................................................... 37
ii
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................... 39
3.2. Tempat Penelitian ............................................................. 40
3.3. Alat Dan Bahan................................................................. 40
3.3.1. Peralatan Yang Digunakan ................................. 40
3.3.2. Bahan Penelitian ................................................ 44
3.4. Prosedur Penelitian ........................................................... 45
3.4.1. Persiapan Bahan ................................................. 45
3.4.2. Persiapan Mesin ................................................. 48
3.4.2.1. Langkah Pengoperasian Mesin .............. 48
3.4.3. Operasi Permesinan ........................................... 56
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Kekasaran Permukaan Benda Kerja ................................. 60
4.2. Pengukuran Dimensi Celah .............................................. 62
4.2.1. Celah Sitlich ......................................................... 63
4.2.1.2. Celah Sitlich Dimensi Lebar ................... 64
4.2.2. Celah Frontal ....................................................... 65
4.3. Perbandingan Penelitian .................................................. 69
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan ..................................................................... 74
5.2. Saran ............................................................................... 75
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1.
Dimensi awal elektroda dan benda kerja....................................... 45
Tabel 4.1.
Data hasil uji kekasaran................................................................ 60
Tabel 4.2.
Data nilai rata-rata hasil uji kekasaran .......................................... 61
Tabel 4.3.
Data pengukuran elektroda dan material benda kerja
setelah proses EDM..................................................................... 63
Tabel 4.4.
Data nilai rata-rata dimensi celah lebar (SSb) ............................... 64
Tabel 4.5.
Data nilai rata-rata dimansi celah (SF).......................................... 67
Tabel 4.6.
Data perbandingan celah samping dengan celah depan ................. 67
Tabel 4.7.
Data gabungan ............................................................................. 69
i
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Prinsip loncatan bunga api ...................................................... 11
Gambar 2.2.
Pengeboran ............................................................................. 13
Gambar 2.3.
Peng-gravieran ....................................................................... 14
Gambar 2.4.
Pemotongan ............................................................................ 14
Gambar 2.5.
Pemotongan dengan kawat ...................................................... 14
Gambar 2.6
Penggerindaan dalam (Silindrik) ............................................... 15
Gambar 2.7.
Penggerindaan profil ............................................................... 15
Gambar 2.8.
Sketsa bagian-bagian mesin EDM ........................................... 17
Gambar 2.9.
Generator ................................................................................ 19
Gambar 2.10. Tangki dielektrikum ............................................................... 19
Gambar 2.11. Cairan dielektrikum minyak tanah ........................................... 21
Gambar 2.12. Benda kerja ............................................................................ 22
Gambar 2.13. Elektroda ............................................................................... 23
Gambar 2.14. Alat-alat penyemprotan .......................................................... 25
Gambar 2.15. Pengukuran tekanan penyemprotan ........................................ 26
Gambar 2.16. Penyemprotan lewat bwnda kerja ........................................... 26
Gambar 2.17
Penyemprotan lewat elektroda ............................................... 27
Gambar 2.18. Penghisapan lewat benda kerja ................................................ 27
Gambar 2.19. Penghisapan lewat elektroda ................................................... 27
Gambar 2.20. Cara penyemprotan................................................................... 28
Gambar 2.21. Penyemprotan salah pada elektroda lemah ................................. 28
xii
Gambar 2.22. Arah penyemprotan yang benar pada elektroda .......................... 28
Gambar 2.23. Penyamprotan dan pembuangan partikel erosian........................ 29
Gambar 2.24. Pengangkatan berkala pada elektroda......................................... 29
Gambar 2.25. Lubang- lubang ventilasi............................................................ 30
Gambar 2.26. Diagram fasa sistem Fe-C.......................................................... 32
Gambar 2.27. Diagram fasa sistem Cu-Pb........................................................ 33
Gambar 2.28. Kekasaran permukaan secara optis elektris ................................ 35
Gambar 2.29. Sketsa dimensi celah.................................................................. 37
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ................................................................ 39
Gambar 3. 2. Mesin EDM................................................................................ 40
Gambar 3. 3. Mesin gergaji konvensional ........................................................ 41
Gambar 3. 4. Mesin uji kekasaran .................................................................... 42
Gambar 3. 5. Foto digital ................................................................................. 42
Gambar 3. 6. Neraca ........................................................................................ 43
Gambar 3. 7. Jangka sorong............................................................................. 43
Gambar 3. 8. Micrometer................................................................................. 44
Gambar 3.9. Banda kerja sebelum proses ......................................................... 46
Gambar 3.10. Benda kerja sesudah proses........................................................ 46
Gambar 3.11. Elektroda sebelum proses .......................................................... 47
Gambar 3.12. Elektroda sesudah proses ........................................................... 47
Gambar 3. 13. Sekering pemutus arus listrik .................................................... 48
Gambar 3. 14. Saklar pengerjaan mati otomatis ............................................... 49
Gambar 3.15. Tombol penyalaan mesin EDM.................................................. 49
xiii
Gambar 3. 16. Penyeting kemiringan elektroda................................................ 50
Gambar 3. 17. Saklar pensetingan Z = 0........................................................... 50
Gambar 3. 18. Pengatur pengambilan material (Micrometer) ........................... 51
Gambar 3. 19. Saklar penghidupan pompa ....................................................... 51
Gambar 3. 20. Alat penyemprot elektroda........................................................ 52
Gambar 3. 21. Saklar indikator penyemprotan ................................................. 52
Gambar 3. 22. Panel pemilihan arus................................................................. 53
Gambar 3. 23. Saklar pemilihan durasi pulsa ................................................... 53
Gambar 3. 24. Parameter pulse on.................................................................... 53
Gambar 3. 25. Parameter pulse off ................................................................... 54
Gambar 3. 26. Parameter pemilihan polaritas elektroda.................................... 54
Gambar 3. 27. Parameter kenaikan elektroda ................................................... 54
Gambar 3. 28. Parameter stabilizer .................................................................. 55
Gambar 3. 29. Parameter voltase dan ampere................................................... 55
Gambar 3. 30. Tuas sirkulasi dielektrikum....................................................... 56
Gambar 4. 1. Material benda kerja setelah proses EDM ................................... 58
Gambar 4. 2. Material elektroda setelah proses EDM....................................... 59
Gambar 4. 3. Sketsa dimensi elektroda dan specimen benda kerja
setelah proses permesinan EDM ................................................. 59
Gambar 4. 4. Grafik hubungan arus terhadap nilai kekasaran Ra ( µm )
berdasarkan pengujian kekasaran................................................ 61
Gambar 4.5. Sketsa dimensi celah.................................................................... 62
Gambar 4. 6. Grafik hubungan arus terhadap celah SSb (mm) ......................... 65
Gambar 4. 7. Grafik hubungan arus terhadap dimensi celah depan SF (mm) .... 67
xiv
Gambar 4.8. Grafik perbandingan celah samping dengan celah depan.............. 68
Gambar 4.9. Grafik Gabungan dimensi celah SSb............................................ 70
Gambar 4.10. Grafik Gabungan dimensi celah SF............................................ 71
Gambar 4.11. Grafik Gabungan kekasaran Ra.................................................. 73
xv
EFEK PERUBAHAN ARUS TERHADAP DIMENSI CELAH DAN KEKASARAN
PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN MATERIAL BAJA DAN
ELEKTRODA TEMBAGA PADA PROSES EDM
(ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING)
Agung Nugroho
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
ABSTRAKSI
Perkembangan di bidang ilmu material telah memungkinkan untuk melakukan proses
permesinan terhadap material-material yang sulit di mesin seperti komposit dan keramik
dengan cara tradisional dengan meggunakan metode spark machining pada proses electrical
dischrage machining (EDM). EDM merupakan proses permesinan, dimana pahatnya berupa
elektroda akan mengikis material benda kerja sesuai dengan bentuk pahatnya. Digunakan
untuk membuat rongga cetakan yang memiliki kontur yang komplek dan kepresisian yang
tinggi. Salah satu produk yang sering dikerjakan oleh mesin EDM adalah dies dan mould
yang memiliki kekerasan yang tinggi. Peranan dies dan mould pada proses manufaktur
seperti deep drawing, forging, pengecoran dan lain-lain sangat berpengaruh terutama pada
kualitas ketepatan dimensi, kepresisian dan kekasaran permukaan dies. Untuk meningkatkan
produktifitas dan kualitas hasil produk sesuai yang diharapkan maka pengetahuan parameter
salama proses permesisnan EDM haruslah baik.
Suatu eksperimen yang bertujuan untuk mempelajari pengaruh perubahan arus listrik
terhadap kekasaran permukaan material dan dimensi celah antar material dan elektroda
dilakukan untuk mengetahui karakteristik mesin EDM. Eksperimen akan dilakukan pada
mesin EDM CHMER 75 MP dan bahan benda kerja berupa baja ST 37 yang sering
digunakan sebagai bahan dies, elektroda yang digunakan tembaga dan fluida dielektrik
adalah minyak tanah.
Dalam pengujian ini analisa statistiknya untuk variable perubahan arus adalah
26,5A; 25A; 18,75A; 12,5A; 6,25A. Data yang diperoleh dianalisa statistik yang bertujuan
untuk mengetahui perubahan arus terhadap dimensi celah dan kekasaran permukaan benda
kerja sebagai akibat adanya loncatan bunga api listrik saat proses permesinan berlangsung.
Hasil dari pengujian ini untuk arus 6,25 A dengan kekasaran rata-rata benda kerja 5,642
µm dan arus 26,5 A dengan kekasaran rata-rata benda kerja10,853 µm . Sedangkan untuk
dimensi celah dengan arus 6,25 A didapat nilai celah dimensi lebar (SSb) 0,053 mm, nilai
celah frontal 0,083 mm dan untuk arus 26,5 A didapat nilai celah dimensi lebar (SSb) 0,21
mm, nilai celah frontal 0,233 mm. Dari hasil penelitian tersebut maka didapat semakin besar
arus listrik maka nilai kekasaran permukaan semakin besar dan nilai dimensi celah semakin
besar.
Kata kunci: Electrical Discharge Machining, arus listrik, dimensi celah, kekasaran.
2