Wire Cutt

1.Pendahuluan

 Awal lahirnya mesin CNC (Computer Numerically Controlled) bermula dari 1952 yang dikembangkan oleh John Pearseon dari Institut Teknologi Massachusetts, atas nama Angkatan Udara Amerika Serikat. Semula proyek tersebut diperuntukkan untuk membuat benda kerja khusus yang rumit. Semula perangkat mesin CNC memerlukan biaya yang tinggi dan volume unit pengendali yang besar. Pada tahun 1973, mesin CNC masih sangat mahal sehingga masih sedikit perusahaan yang mempunyai keberanian dalam mempelopori investasi dalam teknologi ini. Dari tahun 1975, produksi mesin CNC mulai berkembang pesat. Perkembangan ini dipacu oleh perkembangan mikroprosesor, sehingga volume unit pengendali dapat lebih ringkas.

Dewasa ini penggunaan mesin CNC hampir terdapat di segala bidang. Dari bidang pendidikan dan riset yang mempergunakan alat-alat demikian dihasilkan berbagai hasil penelitian yang bermanfaat yang tidak terasa sudah banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari masyarakat banyak.

   

Proses permesinan wire cut merupakan proses permesinan dengan menggunakan proses erosi yang dihasilkan dari perbedaan potensial lewat sebuah kawat. Elektrodanya adalah sebuah kawat gulungan yang terus berputar dan berganti selama proses permesinan berlangsung. Selama proses erosi, kawat selalu berganti dan berputar agar pada setiap erosi kawat yang digunakan selalu baru dan tidak putus. Kawat yang digunakan bisa terbuat dari tembaga , brass, zink,dll

Faktor-faktor yang berpengaruh pada proses erosi, kita kenal dengan nama parameter:

1. Jenis material

Material yang bisa dipotong adalah material yang dapat menghantarkan listrik. Misal : Copper, Steel, Alumunium, Carbide.

2. Jenis Elektrod

Elektrode atau tools yang digunakan untuk proses pemotongan juga harus dapat menghantarkan arus listrik. Elektrode yang biasa digunakan untuk proses Erosi adalah : Copper, Brass, Graphit, Zink coated, Copper coated dll.

3. Kuat Arus

Kuat arus yang digunakan adalah searah. Arus yang digunakan tergantung pada luasan permukaan area erosi. Panjang x lebar mm2, semakin besar area erosi semakin besar arus yang digunakan. EDM pada umumnya menggunakan arus yang lebih besar jika dibandingkan dengan Wire Cut.

4. Tegangan Listrik

Tegangan yang digunakan adalah DC dengan kisaran 30-70 Volt DC.

5. Polaritas

Material dan tool yang digunakan untuk proses erosi sama-sama digunakan eletrod. Elektrode ada 2 kutub yaitu positif (+), dan negative (-), Pada umumnya electrode negative kita kenal dengan nama benda kerja. Tetapi pada kasus tertentu polaritas bias dibalik.

6. Pulsa

Pulsa adalah lamanya waktu terjadinya lompatan-lompatan bunga api yang terjadi saat proses erosi berlangsung. Pulsa ada 2 yaitu pulsa ON dan pulsa OFF. Pulsa ON yaitu waktu berlangsungnya lompatan bunga api lsitrik, pulsa OFF yaitu waktu pada saat tidak ada lompatan bunga api. Waktunya sangat singkat yaitu mikro detik.

7. Sensifitas

Kepekaan pada kotoran yang menghambat pasa saat proses erosi berlangsung. Semakin sensitive artinya, jika banyak kotoran yang tidak terbuang atau menempel di area erosi tidak berlangsung,atau elektrolid akan mundur, sedangkan apabila tidak sensitive artinya jika ada kotoran yang menggumpal pada area erosi, proses erosi dipaksa untuk berlangsung. Sensitifitas diatur secara otomatis oleh mesin.

8. Dielektrikum

Media cair yang digunakan untuk keteraturan lompatan bunga api. Dielektrikum digunakan juga untuk pendingin, membuang chip yang terjadi.

Parameter diatas berlaku untuk EDM maupun Wire Cut, tetapi ada parameter yang spesifik untuk EDM saja ataupun spesifik untuk Wire Cut saja

2.Terdapat 5 fungsi gerakan pada mesin wire cut, yaitu :

1. Fungsi central control

Fungsi ini mengatur komunikasi antara operator dengan mesin serta berbagai macam elemen pada mesin/cabinet. Fungsi ini terdiri dari :
*Central unit
*Central memori
*Disk drive
*Keyboard dan screen
*Pilihan komunikasi
*Power supplay mesin
*Remote penggerak axis

2. Fungsi dielektrikum

Yaitu sebagai media terjadinya proses lompatan listrik akibat perbedaan potensial.

3. Fungsi posisi

Fungsi ini mengatur pergerakan mesin baik secara manual maupun otomatis. Terdapat 5 axis, yaitu : X, Y, Z, U, dan V.

4. Fungsi pergerakan kawat

Fungsi ini berhubungan dengan gerakan kawat pada saat proses machining

5. Fungsi erosi

Fungsi erosi adalah fungsi primer dari mesin Wire Cut. Fungsi ini memberikan lompatan bunga api yang diperlukan proses machining. Secara visual terdiri dari :
*Panel yang mengontrol generator
*Kabel pensuplai arus pada kawat
*Kabel head yang terletak pada kabinet
*Kabel ground
*Upper and Lower Contact

3.Wire WEDM

Kawat listrik di discharge machining (WEDM), atau kawat-cut EDM, tipis untai tunggal kawat logam, biasanya kuningan, diberi makan melalui benda kerja, biasanya terjadi tenggelam dalam sebuah tangki dengan cairan dielektrik, yang biasanya air deionised. Proses ini biasanya tidak digunakan untuk menghasilkan 3D yang kompleks geometri. Hal ini bukannya biasanya digunakan untuk memotong pelat setebal 300mm dan untuk membuat tinju, peralatan, dan mati dari logam keras yang terlalu sulit untuk mesin dengan metode lainnya. Kawat, yang terus-menerus disuplai dari spul, diadakan antara atas dan bawah panduan berlian. Panduan bergerak dalam arah x – y pesawat, biasanya menjadi CNC dikontrol dan pada hampir semua mesin modern panduan atas juga dapat bergerak secara independen di z – u – v sumbu, sehingga menimbulkan kemampuan untuk memotong runcing dan transisi bentuk (lingkaran di bawah persegi di atas misalnya) dan dapat mengontrol pergerakan sumbu x – y – u – v – i – j – k – l -. Ini memberikan EDM memotong kawat kemampuan untuk diprogram untuk dipotong sangat rumit dan halus bentuk. Kawat dikendalikan oleh berlian atas dan bawah panduan yang biasanya akurat 0,004 mm, dan dapat memiliki memotong jalur atau goresan sekecil 0,12 mm menggunakan kawat 0,1 mm Ø, meskipun rata-rata mencapai memotong garitan bahwa biaya ekonomi yang terbaik dan pemesinan waktu adalah 0,335 Ø 0,25 mm menggunakan kawat kuningan. Alasan bahwa pemotongan lebar lebih besar daripada lebar kawat adalah karena memicu terjadi dari sisi-sisi kawat untuk pekerjaan potongan, menyebabkan erosi. Ini “overcut” adalah perlu, untuk banyak aplikasi ini cukup dapat diprediksi dan oleh karena itu dapat dikompensasikan untuk (misalnya dalam mikro-EDM ini tidak sering terjadi).
Gulungan kawat biasanya sangat panjang. Sebagai contoh, sebuah 8 kg gulungan kawat 0,25 mm hanya lebih dari 19 kilometer. Hari ini, diameter kawat yang terkecil adalah 20 mikrometer dan presisi geometri tidak jauh dari + / – 1 micrometre. Kawat-proses memotong menggunakan air sebagai dielektrik dengan resistivitas air dan listrik lain sifat hati-hati dikendalikan oleh filter dan de-Ionizer unit.

Air juga melayani tujuan yang sangat kritis dari luka menyiram puing-puing menjauh dari zona pemotongan. Flushing adalah faktor penentu yang penting dalam tingkat feed maksimum tersedia dalam ketebalan bahan tertentu, dan situasi penggelontoran miskin mengharuskan pengurangan tingkat feed.

 
Seiring dengan toleransi yang lebih ketat multiaxis EDM mesin pemotong kawat pusat memiliki banyak fitur tambahan seperti: Multiheads untuk memotong dua bagian pada saat yang sama, kontrol kawat untuk mencegah kerusakan, otomatis fitur threading diri dalam kasus kerusakan kawat, dan mesin diprogram strategi untuk mengoptimalkan operasi.

Wire-EDM pemotongan biasanya digunakan bila tegangan sisa rendah yang diinginkan. Wire EDM dapat meninggalkan tegangan sisa pada benda kerja yang kurang signifikan dibandingkan dengan mereka yang mungkin ditinggalkan jika benda kerja yang sama diperoleh oleh mesin. Bahkan dalam EDM kawat tidak ada pemotongan besar pasukan yang terlibat dalam pemindahan bahan. Namun, benda kerja dapat menjalani ke siklus termal yang signifikan, yang beratnya tergantung pada parameter teknologi yang digunakan. Kemungkinan efek termal seperti siklus pembentukan lapisan menata-ulang pada bagian dan kehadiran tegangan sisa tarik pada benda kerja. Jika proses sudah diatur sehingga energi / daya per pulsa adalah relatif kecil (biasanya dalam menyelesaikan operasi), sedikit perubahan dalam sifat mekanik suatu material yang diharapkan pada EDM memotong kawat karena tegangan sisa rendah ini, meskipun materi yang belum lega stres dapat mengganggu dalam proses machining.

             

4.Jenis-jenis Wire EDM adalah sebagai berikut :

1 Copper Wire
Kawat ini terbuat dari tembaga murni dan digunakan dalam tahap awal pada proses EDM. Mempunyai ciri-ciri :
• Kekuatan tarik rendah, tingkat elongasi tinggi, tingkat kerusakan yang berlebihan.
• Kondisi Flushing Miskin akibat penguapan temperatur tinggi.
• Kecepatan pemrosesan lambat karena konduktivitas yang tinggi.
• Pencairan lambat dan efisiensi rendah karena panas yang diserap oleh kawat bukan pekerjaan sepotong.

2 Brass Wire
Mempunyai ciri – cirri :
• Rasio Alloy tembaga dan seng 65/35 – 63/37, kekuatan tarik 50,000-145,000 psi.
• Kekuatan tarik tinggi dibandingkan dengan kawat tembaga.
• Flushing dapat berjalan dengan sempurna karena rendahnya suhu penguapan.
• Wires dengan beberapa jumlah Aluminium atau Titanium memiliki kekuatan tarik tinggi, tetapi efisiensi pembilasan yang memburuk.

3 Zn Coated Brass Core Wire
Kawat dengan ketebalan seng konstan yang dilapisi pada permukaan kawat kuningan


4 Zn Diffusion annealed Bruss Core wire
Kawat berlapis seng yang terdapat pada permukaan kawat kuningan dan mendapatkan diperlakukan 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.

Algoritma Genetik/ Algoritma Evolusioner
Electro Discharge Machining Die Sinking (EDM die sinking) adalah proses pemesinan yang banyak digunakan pada benda kerja yang memiliki kekerasan tinggi. Perkembangan teknologi menuntut proses ini untuk menghasilkan produk berkualitas dengan produktivitas tinggi. Oleh karena itu, perlu dilakukan optimisasi yang melibatkan parameter proses pemesinan EDM die sinking.
Saat ini terdapat berbagai macam teknik dan metode optimisasi yang dapat dipilih, diantaranya adalah Algoritma Genetik. Algoritma Genetik merupakan bagian dari sekelompok teknik optimisasi yang dikenal dengan nama Algoritma Evolusioner (Evolutioner Algorithms). Pada kelompok ini terdapat tiga tipe utama yaitu Algoritma Genetik, pemrograman evolusioner, dan strategi evolusi. Diantara ketiga tipe tersebut, Algoritma Genetik paling luas digunakan terutama untuk optimisasi masalah yang kompleks. Metode ini menggunakan suatu model matematika untuk menghitung harga optimum dari parameter-parameter proses.
Pada penelitian ini dilakukan optimisasi menggunakan Algoritma Genetik terhadap parameter proses pemesinan EDM die sinking. Tujuannya adalah mendapatkan kombinasi nilai variabel input mesin yang menghasilkan kondisi pemotongan optimum. Variabel input yang dimaksud adalah discharge current, pulse duration, interval duration, response speed, working voltage, lift-off duration dan work duration.

5. Aplikasi WEDM

1. Prototipe produksi

Proses WEDM 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.

Jenis ini biasanya dilakukan WEDM terendam dalam minyak berbasis dielektrik. Objek yang sudah selesai dapat lebih disempurnakan oleh keras (gelas) atau lunak (cat) enameling dan / atau electroplated dengan emas murni atau nikel.

Mesin wire cut tidak terlepas dari apa yang di sebut dengan mesin super drill, Jika terdapat sebuah benda kerja yang mempunyai profil di dalam, maka langkah pertama adalah membuat lubang sebagai awalan start pemotongan masuknya wire.

 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.

EDM Drills ( Super drill) 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 EDMs mampu bor 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.

6.Kelebihan dan kekurangan WEDM

Beberapa keuntungan mencakup mesin WEDM dari:

• Bentuk-bentuk yang kompleks kalau tidak akan sulit untuk memproduksi dengan alat

   pemotong konvensional
• Bahan keras toleransi sangat dekat
• Lembar kerja yang sangat kecil di mana alat pemotong konvensional dapat merusak bagian dari

   alat pemotong kelebihan tekanan.
• Tidak ada kontak langsung antara alat dan bekerja sepotong. Oleh karena itu bagian dan lemah

   lembut dapat bahan mesin dengan distorsi apa pun.

 
Beberapa kerugian dari EDM meliputi:

• Laju yang lambat removal material.
• Tambahan waktu dan biaya yang digunakan untuk membuat lubang untuk jalannya wire

   sebagai awalan start pemotongan.
• Mereproduksi sudut tajam pada benda kerja sulit.
• Konsumsi daya spesifik sangat tinggi.
• Penggunaan mesin WEDM dibatasi oleh ukuran tangki kerja penampung cairan dielektrik.

Ø  Mesin WEDM standar populer yang digunakan sekarang memiliki keterbatasan:
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.

Ø  Untuk Ram WEDM, 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.

Ø  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).

Ø  Hambatan listrik maksimum untuk benda kerja dan pencekam sekitar 0,5-5,0 ohm/cm
 untuk .

Mesin Wire dan Ram EDM.

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

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

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

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

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

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

Dalam kawat mesin debit listrik (WEDM), juga dikenal sebagai kawat-cut EDM dan memotong kawat, [23] satu-untai tipis kawat logam, biasanya kuningan, diberi makan melalui benda kerja, terendam dalam tangki cairan dielektrik, biasanya deionized air [21] Kawat-cut EDM biasanya digunakan untuk memotong pelat setebal 300mm dan untuk membuat pukulan, alat, dan mati dari logam keras yang sulit untuk mesin dengan metode lain..

Kawat, yang terus-menerus makan dari spool, diadakan antara atas dan panduan berlian yang lebih rendah. Pemandu, biasanya CNC-dikontrol, bergerak dalam bidang x-y. Pada kebanyakan mesin, panduan atas juga dapat bergerak secara independen di sumbu z-u-v, sehingga menimbulkan kemampuan untuk memotong bentuk meruncing dan transisi (lingkaran di alun-alun bawah di bagian atas misalnya). Panduan atas dapat mengontrol pergerakan sumbu di x-y-u-v-i-j-k-l-. Hal ini memungkinkan kawat-cut EDM untuk diprogram untuk memotong bentuk yang sangat rumit dan halus.

Pemandu berlian atas dan bawah biasanya akurat untuk 0,004 mm, dan dapat memiliki jalur pemotongan atau garitan sekecil 0,021 mm menggunakan kawat 0,02 mm Ø, meskipun garitan pemotongan rata-rata yang mencapai biaya ekonomi terbaik dan waktu permesinan adalah 0,335 mm menggunakan Ø 0,25 kuningan kawat. Alasan bahwa lebar pemotongan lebih besar dari lebar kawat adalah karena memicu terjadi dari sisi kawat ke bagian kerja, menyebabkan erosi. [21] Ini "overcut" diperlukan, untuk banyak aplikasi itu cukup dapat diprediksi dan Oleh karena itu dapat dikompensasikan (misalnya dalam mikro-EDM ini tidak sering terjadi). Gulungan kawat panjang-an 8 kg spool dari 0,25 mm kawat hanya lebih dari 19 kilometer panjangnya. Diameter kawat bisa sekecil 20 mikrometer dan presisi geometri tidak jauh dari + / - 1 micrometre.

Proses kawat-cut menggunakan air sebagai cairan dielektrik nya, mengendalikan resistivitas dan sifat listrik lainnya dengan filter dan de-ionizer unit. Air flushes puing-puing dipotong jauh dari zona pemotongan. Flushing merupakan faktor penting dalam menentukan tingkat umpan maksimum untuk ketebalan bahan tertentu.

Seiring dengan toleransi lebih ketat, sumbu EDM multi-pemotong kawat pusat mesin telah menambahkan fitur seperti multi-kepala untuk memotong dua bagian pada saat yang sama, kontrol untuk mencegah kerusakan kawat, otomatis diri-threading fitur dalam kasus kerusakan kawat, dan strategi mesin diprogram untuk mengoptimalkan operasi.

Pemotong kawat EDM umumnya digunakan ketika tegangan sisa rendah yang diinginkan, karena tidak memerlukan kekuatan memotong tinggi untuk penghapusan materi. Jika energi / daya per pulsa relatif rendah (seperti dalam menyelesaikan operasi), sedikit perubahan dalam sifat mekanik material diharapkan karena ini tegangan sisa rendah, meskipun materi yang belum lega stres dapat mendistorsi dalam mesin tersebut proses.

Benda kerja dapat menjalani siklus termal yang signifikan, beratnya tergantung pada parameter teknologi yang digunakan. Siklus termal tersebut dapat menyebabkan terbentuknya lapisan perombakan pada bagian dan tarik sisa menekankan pada benda kerja.