Makalah Proses Manufaktur Ii: Chemical Machining

MAKALAH PROSES MANUFAKTUR II CHEMICAL MACHINING

Disusun Oleh: Andika Akbar Pratama

: 03051181722064

Dwiki Hardiyanto

: 03051181722016

Fariz Yusran

: 03051181722004

Dosen Pembimbing

: Ir.H. Fusito,M.T

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2018

1

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan makalah Proses Manufaktur II tentang Chemical Machining ini dengan penuh kemudahan, tanpa pertolongan-Mu mungkin makalah ini tidak dapat kami selesaikan. Tujuan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan serta agar pembaca lebih memahami apa itu Proses Manufaktur. Terkhususnya Mesin Non-konvensional sehingga diharapkan dapat menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah kami. Kami juga mengucapkan terimakasih kepada dosen pembimbing

Proses

Manufaktur II, bapak Ir.H. Fusito,M.T yang telah membimbing kami dalam belajar dan juga pembuatan makalah ini. Akhir kata, semoga Makalah Proses Manufaktur II Chemical Machining ini bermanfaat bagi para pembaca. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu meridhoi segala usaha kami.

Indralaya, 4 Februari 2019

2

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...............................................................................................................................2 DAFTAR ISI.............................................................................................................................................3 BAB 1 PENDAHULUAN........................................................................................................................4 1.1 Latar Belakang...............................................................................................................................4 1.2 Tujuan Penulisan............................................................................................................................4 BAB 2 PEMBAHASAN...........................................................................................................................5 2.1 Definisi Chemical Machining.......................................................................................................5 2.2 Prinsip dasar proses Chemical Machining....................................................................................5 2.3 Proses Chemical Machining..........................................................................................................7 2.4 Parameter-parameter dalam proses Chemical Machining..............................................................9 2.5 Klasifikasi dan Seleksi daripada ETCHANT RESISTANT MATRIALAS........................................9 2.6 Kelebihan dan Kekurangan Chemical Machining.......................................................................13 BAB 3 PENUTUP..................................................................................................................................14 3.1 Kesimpulan...................................................................................................................................14 3.2 Saran.............................................................................................................................................14 DAFTAR PUSTAKA..............................................................................................................................15

3

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Proses permesinan secara kimia atau chemical machining memliki sejarah tersendiri yang berbeda proses-proses non-konvensional yang perkembangannya baru mulai intensif sejak berakhirnya perang Dunia II maka proses chemical machining pada prinsipnya telah dipergunakan di dalam peradaban manusia sejak jaman dulu. Sebenarnya secara tidak langsung, teknik pengerjaan inipun telah dikenal oleh orangorang Indonesia sejak jaman peradaban Hindu. Misalnya teknik pembuatan keris oleh para Mpu pada jaman tersebut. Pengerjaan pada zaman dahulu lebih condong ke arah seni. Teknik pengerjaan semakin berkembang dan maju pada periode perang dunia kedua. Proses chemical machining ini dikembangkan lebih intensif untuk proses produksi masa. Pemakaian proses ini, misalnya dalam industri pesawat terbang untuk mengurangi berat sayap dengan jalan melarutkan bagian-bagian yang tidak penting dari pada sayap tersebut. Pada proses elektronika, proses ini dipergunakan untuk pembuatan printed circuit dari pada suatu rangkaian elektronik.

1.2 Tujuan Penulisan 1. Untuk mengetahui definisi Chemical Machining. 2. Untuk mengetahui Prinsip dasar proses Chemical Machining. 3. Untuk mengetahui Parameter-parameter dalam proses CHM 4. Untuk mengetahui Klasifikasi dan Seleksi daripada “ETCHANT RESISTANT MATRIALAS”

4

BAB 2 PEMBAHASAN 2.1

Definisi Chemical Machining Chemical machining adalah permesinan non-tradisional yang terkenal dengan

proses peleburan kimia benda kerja atau material oleh kontak dengan asam kuat atau basa yang dikendalikan oleh mesin. Pelapis khusus yang disebut maskants melindungi area logam yang tidak hilangkan. Proses ini digunakan untuk membuat kontur dan menghilangkan bahan yang memiliki rasio kekuatan-berat yang tinggi. Selain itu permesinan ini banyak digunakan untuk menghasilkan mikro-komponen untuk berbagai aplikasi industri seperti sistem mikroelectromechanical (MEMS) dan induksi semikonduktor. Permesinan kimia adalah metode tertua dalam ruang linkup permesina nontradisional yang telah digunakan untuk pembentukan tembaga dengan asam nitrat pada jaman mesir kuno 2003SM. Sampai abad ke-19 penggunan metode ini proses secara meluas digunakan untuk etsadekoratif. Para photographi memberikan dimensi baru untuk permesinan kimia dan pada tahun 1826 J.N.Niepce pertama kali menggunakan photoresist yang terbuat dari aspalyudea,untuk etsa timah. Aplikasi perindustrian dalam permesinan kimia bekembang setelah perang. pada tahun 1953, Amerika Utara (California) menggunakan proses untuk komponen etch alumunium untuk pembuatan roket, dan kemudian disebut dengan proses “kimia milling”. Metode permesinan diberi nama yang berbeda seperti etching, kimia etching, kimia basah dan lain-lain. 2.2

Prinsip dasar proses Chemical Machining Pada dasarnya proses CHM ini adalah suatu bentuk proses korosi yang terjadi pada

suatu metal akibat adanya suatu reaksi kimia yang mengubah metal tersebut secara kimiawi menjadi senyawa geram yang mengandung unsur metal tersebut. Chemical machining menggunakan prinsip serangan kimia dan cairan etching untuk menghilangkan material dari benda kerja seperti batu, logam, dan keramik. Cairan etching yang digunakan diantaranya asam, larutan alkalin biasanya disebut dengan reagents or etchants.

5

Ada 3 proses machining yang termasuk metode chemical machining yaitu : A. Chemical milling

Untuk mengurangi berat dan menghilangkan material dengan kedalaman yang relatif dangkal. Benda kerjanya dapat berupa plat, lembaran, material hasil tempaan (forging), dan material hasil tekanan (extrusion). Material yang dihilangkan hingga mencapai 12 mm kedalamannya. Untuk pengontrolan penghilangan benda kerja dapat menggunakan lapisan material lain atau biasa disebut dengan masking. Prosedur dalam proses chemical milling ini terdiri dari : Jika benda kerjanya mempunyai tegangan sisa maka yang dilakukan terlebih dahulu adalah penanganan tegangan sisanya. Permukaan dibersihkan sepenuhnya agar mempunyai pelekatan yang baik (good adhesion ) dan penghilangan material secara seragam.

Material masking diterapkan pada benda kerja. Material masking yang biasa digunakan diantaranya elastomer seperti karet dan neoprene, dan plastic seperti polyvinyl chloride, polyethylene, dan polystyylene. Material-material tersebut digunakan agar tidak bereaksi dengan reagent. Jika diperlukan, maskant dilapisi atau ditutupi. Benda kerja disiram dengan etchants seperti sodium hidroksida (untuk benda kerja alumunium), larutan hydrochloric dan nitric acids (untuk benda kerja baja), dan iron chloride (untuk benda kerja stainless steels). Setelah di machining, benda kerja dicuci karena masih ada sisa etchant Saat diistirahatkan, material masking dihilangkan dan benda kerja dibersihkan Tambahan 6

proses finishing dapat dilakukan jika diperlukan Proses ini dapat diulang jika diperlukan kedalaman yang bertingkat Aplikasi dari proses chemical milling diantaranya komponen pesawat terbang, panel-panel peluru, dan perangkat mikroelektronik B. Chemical blanking Pengosongan lembaran logam. Aplikasi dari proses ini yaitu pada papan printer, panel-panel dekorasi, dan lembaran logam tipis C. Photochemical blanking Merupakan modifikasi dari chemical milling yaitu menghilangkan material dengan teknik photografi. Sering disebut photoetching atau photochemical machining. Material yang mampu dibentuk mampu setipis 0,0025 mm. Aplikasinya pada pembuatan fine screen, printed circuit card, lapisan motor listrik, dan mask untuk TV berwarna. Prosedur yang dilakukan yaitu : Desain bagian benda kerja yang akan dikosongkan hingga perbesaran 100 kali. Sebuah photografi negative dibuat dan direduksi untuk mengatur ukuran akhir benda kerja. Mereduksi negatif ini disebut dengan artwork. Sheet blank dilapisi dengan material photosensitive dengan cara pencelupan, penyemprotan, pengecoran dengan spin, pengecoran dengan roller. Kemudian dikeringkan, rangkaian semua proses ini disebut emulsion. Negative ditempatkan diatas blank yang telah dilapisi dan diarahkan ke sinar ultraviolet yang akan mengkibatkan pengerasan pada benda kerja. Blank dikembangkan. Kemudian blank dicelupkan ke reagent atau disemprotkan dengan reagent. Masking material dihilangkan dari benda kerja. Pada proses ini membutuhkan keterampilan pada pekerjanya, biaya peralatan rendah, proses dapat otomatis, biaya medium untuk volum produksi tinggi 2.3

Proses Chemical Machining Proses permesinan kimia memiliki beberapa langkah untuk menghasilkan

bagian produk: 1. Workpiece preparation Benda kerja/materi harus dibersihkan pada awal proses chemical machining, pembersihan operasi dilakukan untuk menghilangkan minyak, lemak, debu, karat, atau zat dari permukaan material. Pembersihan material yang baik menghasilkan 7

proses adhesi dari bahan penyamaran. Ada dua metode pembersihan: mekanika dan kimia. metode yang paling banyak dipakai adalah proses pembersihan kimia karena minim sekali untuk terjadi kerusakan pada material. 2.

Coating with masking material Langkah berikutnya adalah lapisan bahan kerja yang telah dibersihkan

dengan bahan masking. Bahan masking yang dipilih harus siap masker stripable, yang secara kimiawi ditembus dancukup untuk tetap kokoh pada abrasi kimia selama etsa. 3.

Scribing of the mask Langkah ini memberikan sistemasi rancangan untuk mengekspos daerah

yang menerima proses permesinan kimia. Pemilihan mask tergantung material yang akan digunakan,jumlah bagian yang akan dihasilkan dan yang dikehendaki secara detail geometrinya, pelapisan yang dangkal memerlukan toleransi dimensi dekat. 4.

Etching langkah ini merupakan langkah yang paling penting untuk menghasilkan

komponen yang diperlukan dari bahan lain .tahap ini dilakukan oleh jenis mesin ethan dengan cara membenamkan material. material yang etchants menentukan sistemasi dalam mesin. proses ini umumnya dilakukan untuk temperatur tinggi yang bergantung pada materi yang dikerjakan, kemudian dibilas dan etchant bersih dari permukaan mesin. 5. Cleaning masking material Langkah ini adalah proses penghilangan pelapis bahan dari benda kerja, dan inspeksi dari dimensi dan kualitas permukaan yang selesai sebelum pengemasan. 6. Pelapisan Didalam proses pengerjaan secara relatif, dibutuhkan suatu material pelindung pada bagian benda kerja tersebut, sedemikian rupa sehingga tidak terjadi reaksi kimia antara bagian yang terlindung itu dengan zat pelarut kimia, Material pelindung inilah yang disebut dengan etchant resistant material atau yang lebih dikenal dengan istilah maskant.

8

2.4 Parameter-parameter dalam proses CHM Pada proses CHM, parameter yang digunakan adalah: 1. Material yang tahan zat penggores 2. Cairan penggores 3. Klasifikasi dan seleksi material yang tahan zat penggores 2.5

Klasifikasi dan Seleksi daripada ETCHANT RESISTANT MATRIALAS

Di dalam proses pengerjaan secara relatif, dibutuhkan suatu material pelindung pada bagian benda kerja tersebut, sedemikian rupa sehingga tidak terjadi reaksi kimia antara bagian yang terlindung itu dengan zat pelarut kimia. Material pelindung inilah yang disebut dengan etchant resistant material atau lebih dikenal dengan istilah maskant. Berdasarkan cara pemakaiannya, maka maskant ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Cut and peel maskant. Cut and peel maskant, karakteristiknya dapat diuraikan sebagai berikut: Seluruh permukaan benda kerja dilapisi dengan maskant ini. Caranya dengan menyemprotkan ataupun dengan membenamkan benda kerja tersebut ke dalam maskant. Tebalnya lapisan maskant pada permukaan benda kerja bervariasi, antara 20-200 µm. Lapisan maskant pada daerah yang akan dikerjakan kemudian dipotong dan dikupas. Untuk memudahkan dan untuk menjaga ketelitian ukuran maka dipergunakan mal yang bentuk dan ukurannya telah disesuaikan dengan bagian pada permukaan benda kerja tersebut yang akan mengalami reaksi kimia. Sifat dan tebal lapisan maskant pada permukaan benda kerja memungkinkan proses pengerjaan dengan CHM bias mencapai kedalaman tetap 10 mm. Dengan 9

mempergunakan maskant tipe ini, maka proses pengerjaan CHM secara bertingkat dapat dilakukan. Material dari pada cut and peel maskant ini adalah:  Senyawa organik vinyl.  Senyawa organik yang senyawa dasarnya adalah butyl.  Neoprene. Cut and peel maskant ini banyak dipergunakan dalam industri pesawat terbang. Material benda kerjanya adalah titanium dan baja paduan. Keuntungankeuntungan diperoleh dengan mempergunakan maskant jenis ini, diantaranya adalah: 

Kemampuan untuk melakukan proses pengerjaan pada elemen-elemen mesin



dengan bentuk yang tidak teratur (irregular-shape). Cocok untuk elemen-elemen mesin yang membutuhkan kedalaman proses



pengerjaan sampai 10 mm. Kemampuan untuk menghasilkan suatu bentuk permukaan yang bertingkat pada permukaan benda kerja.

Pembatasan di dalam pemakaian maskant tipe cut and peel: 

Maskant ini tidak cocok untuk dipergunakan pada benda kerja yang tipis karena memungkinkan terjadinya deformasi pada bagian-bagian tertentu dari pada benda

kerja tersebut pada saat penarikan lapisan maskant dari permukaan benda kerja itu.  Ketelitian ukuran benda kerja yang dihasilkan terbatas maksimum sekitar 130 µm. 2.

Photoresist maskant. Maskant jenis ini sangat sensitive terhadap sinar ultraviolet. Benda kerja

dilapisi photoresist maskant dengan cara menambahkan ataupun menyemprotkan maskant tersebut pada permukaan benda kerja dan kemudian dikeringkan. Karena photoresist maskant mempunyai ketahanan yang kurang terhadap reaksi kimia, maka proses CHM yang terjadi hanya mampu menghasilkan ke dalam proses pengerjaan sekitar 2 mm. Beberapa keuntungan dari pada photoresist maskant:   

Memungkinkan proses CHM bisa dilakukan pada material yang sangat tipis. Ketelitian benda kerja bias tinggi sekitar 15 µm. Kecepatan produksi dari pada proses CHM dengan mempergunakan maskant ini bias dipertinggi dengan teknik fotografi.

Faktor-faktor yang menentukan di dalam pemilihan maskant diantaranya adalah: 10

   

Daya tahan maskant terhadap zat pelarut kimia (etchant). Maskant tersebut mudah dilepaskan pada akhir proses pengerjaan. Bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses. Pertimbangan ekonomi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan zat pelarut kimia (etchant-solution) tersebut dengan memperhatikan fungsi dari pada zat pelarut kimia itu sendiri.      

Jenis material benda kerja. Jenis maskant yang dipergunakan. Besarnya rate of metal removal yang diinginkan. Kondisi pengerjaan (terutama pengaruh temperatur). Surface finish yang diinginkan. Pertimbangan ekonomi yang terlibat dalam proses pengerjaan ini.

Beberapa kekurangan dari pada photoresistant maskant diantaranya: 

Karena terlalu tipisnya lapisan maskant ini pada permukaan benda kerja maka



mengurangi kedalaman yang bias dicapai oleh proses CHM. Pelekatan yang tidak sempurna dari pada lapisan photoresistant maskant pada permukaan benda kerja, kecuali jika sebelumnya permukaan benda kerja yang



akan dilapisi dibersihkan secara hati-hati. Sensitive terhadap sinar, kotoran dan debu, dan mudah rusak terhadap cara



penggunaan yang kurang berhati-hati. Proses pelapisan maskant ini jauh lebih kompleks dibandingkan dengan maskant cut and peel.

3.

Screen-print maskant Sebelum maskant ini dipasangkan pada permukaan benda kerja terlebih

dahulu permukaan tersebut diberi tirai dengan semacam sutera (silk). Dengan teknik fotografi permukaan tirai tersebut diberi zat pelapis sesuai dengan pola dari pada bagian-bagian yang akan mengalami proses pengerjaan CHM. Kemudian barulah material benda kerja tersebut dicelupkan ke dalam maskant dan maskant ini tidak akan melekat pada bagian-bagian yang telah dilapisi dan proses CHM hanya terjadi pada bagian-bagian ini. Jadi urutan pengerjaan dengan mempergunakan screen-print maskant adalah sebagai berikut: 11

  

Benda kerja dibersihkan dari debu dan minyak. Pemasangan print-screen maskant seperti yang telah diuraikan di atas. Pengerjaan dari pada pola bagian-bagian yang akan mengalami proses



pengerjaan CHM, dan juga pengeringan maskant. Pelaksanaan proses CHM. Dalam hal ini karakteristik dari pada screen-print maskant terletak diantara

photoresist maskant dan cut and peel maskant. Dengan mempergunakan screen-print maskant, maka kedalaman proses pengerjaan bias mencapai 2 mm dan ketelitian + 100 µm. Faktor-faktor yang menentukan didalam pemilihan maskant diantaranya adalah:    

Daya tahan maskant terhadap zat pelarut kimia Maskant tersebut mudah dilepaskan pada akhir proses pengerjaan Bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses Pertimbangan ekonomi

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan zat pelarut kimia:      

Jenis material benda kerja Jenis maskant yang dipergunakan Besarnya rate of metal removal yang diingini Kondisi pengerjaan Permukaan akhir yang diinginkan Pertimbangan ekonomi yang terlibat dalam proses pengerjaan ini

2.6 Kelebihan dan Kekurangan CHM Keuntungan proses CHM :  

Set-up dan perkakas yang dipergunakan relatif murah Tidak terjadi bekas-bekas geram pada bagian tepi daripada benda yang

  

dikerjakan. Pelat tipis dapat dikerjakan tanpa terjadi deformasi. Ketelitian pengerjaan bertambah dengan semakin tipisnya benda kerja. Proses CHM tidak tergantung kepada kekerasan benda kerja. Selama proses



berlangsung tidak terjadi perubahan sifat fisik material benda kerja Proses CHM sangat fleksibel untuk segala bentuk dan ukuran

Kerugian proses CHM : 12

 

Membutuhkan keahlian operator yang relatif tinggi Uap yang berasal dari etchant (zat pelarut kimia) adalah sangat korosif sehingga

 

peralatan yang dipergunakan dalam proses ini harus benar-benar terlandung. Dalamnya proses pengerjaan sangat terbatas Produktivitas relatif rendah.

BAB 3 PENUTUP 3.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan dari proses Chemical Machining adalah sebagai berikut: 1) Proses CHM mulai semakin dikenal sejak jaman dahulu sebelum perang dunia kedua misalnya orang-orang Indonesia dahulu banyak menenerapkan proses ini untuk membuat keris dan peralatan lainnya. 2) Prinsip dasar proses CHM ini yaitu adalah suatu bentuk proses korosi yang terjadi pada suatu metal akibat adanya suatu reaksi kimia yang mengubah metal tersebut secara kimiawi menjadi senyawa garam yang mengandung unsur metal tersebut 3) Permesinan kimia (Chemical Machining) digunakan untuk memproduksi bagian mesin yang komplek pada aplikasi yang bervariasi seperti halnya bagian dekorasi. Pengoperasian mesin

harus dilakukan dengan hati-hati untuk mendapatkan

geometri yang diinginkann. 3.2 Saran Pengoperasian mesin harus dilakukan dengan hati-hati untuk mendapatkan geometri ataupun ukuran dan bentuk yang diinginkan serta dibutuhkan keahlian operator yang relatif tinggi. Uap dari zat pelarut kimia adalah sangat korosif

13

sehinngga peralatan yang dipergunakan dalam proses ini harus benar-benar terlindung.

14

DAFTAR PUSTAKA A Vner, Sillney H. 1974. Introduction to Physical Metallurgy. Second Edition. New York: Mc Graw Hill Kogakusha, Ltd. Bagiasna, Komang, & Yuwono, Sigit, “Proses – Proses Non Konvensional”, Diktat Kuliah, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, ITB. Brenner, Harry S.PE. ThreadedF astener Mechanical Component Handbook, Section 1 O. Los Angeles: pp.l0.1,10.41. D.M. Allen, The state of the art of photochemical machining at the start of the twenty-first century, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B. Journal of Engineering Manufacture 217 (2003) 643-650. E. Paul DeGarmo, J.T. Black, Ronald A. Kohser, “Materials And Processes In Manufacturing”, 8th, Prentice-Hall of India, New Delhi, 2002. Ensen, Walterl. Failures of Mechanical Fasterners, Metal Handbook, Volume 10. ASM Handbook Committee: Oill O.p. G.F. Benedict. Nontraditional Manufacturing Processes, Mercel Decker Inc., New York, USA, 1987.

15