Adam_NSATH's Blog: CHEMICAL MACHINING (CHM)

BAB II

CHEMICAL MACHINING (CHM)

2.1 Pendahuluan

Berlainan dengan 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. Misalnya orang-orang Mesir kuno telah mempergunakan proses chemical machining ini untuk pembuatan dkorasi dari logam. Sebenarnya secara tidak langsung, teknik pengerjaan inipun telah dikenal oleh orang-orang Indonesia sejak jaman peradaban Hindu. Misalnya teknik pembuatan keris oleh para Mpu pada jaman tersebut. Hanya kalau dilihat dari periode sekarang ini maka teknik pengerjaan chemical machining pada jaman dulu lebih cenderung sebagai pekerjaan yang bersifat seni, karena pengetahuan para Mpu maupun orang-orang Mesir kuno dibidang pengetahuan kimia sangat terbatas.

Kemudian teknik pengerjaan ini dikembangkan orang untuk pemakaian percetakan dan barulah pada periode perang Dunia II 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.

Gambar 2.1 Chemical Machining (CHM)

2.2 Proses Chemical Machining (CHM)

Proses chemical machining (CHM) memiliki beberapa langkah untuk menghasilkan bagian mesin. Berikut merupakan proses chemical machining (CHM):

a. Bahan Benda kerja harus dibersihkan pada awal proses chemical machining (CHM). Pembersihan operasi dilakukan untuk menghilangkan minyak, lemak, debu, karat atau substansi dari permukaan material. Proses pembersihan yang baik menghasilkan adhesi baik dari bahan masking. Ada dua metode pembersihan yaitu metode mekanik dan metode kimia. Proses pembersihan yang paling banyak digunakan adalah metode kimia karena kerusakan lebih kecil dibandingkan metode mekanik. Pembersih mesin ultrasonic diterapkan dengan menggunakan larutan pembersih khusus dan pemanasan yang bermanfaat selama proses pembersihan.

b. Langkah berikutnya adalah lapisan benda kerja dibersihkan dengan menggunakan bahan masking

c. Pemilihan masking tergantung pada material, jumlah yang dihasilkan, dan ukuran benda kerja yang menerima proses chemical machining (CHM).

d. Etching merupakan tahap paling penting untuk menghasilkan komponen yang dibutuhkan dari bahan. Tahap ini dilakukan oleh jenis etsa merendam mesin. Bahan benda kerja terbenam ke dalam etsa dan yang menemukan adalah mesin.Proses ini umumnya dilakukan pada temperature tinggi yang bergantung pada bahan benda kerja. Kemudian benda kerja tersebut dibilas agar etsa bersih dari permukaan mesin.

e. Bahan pembersih masking adalah bahan untuk menghapus masking dari bagian benda kerja.

Gambar 2.2 Proses Chemical Machining (CHM)

2.3 Prinsip-Prinsip Dasar Proses CHM

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 unsure metal tersebut.

Gambar 2.3 Prinsip CHM

2.4 Klasifiksi dan Seleksi dari pada Etchant Resistant Materials.

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:

a. Cut and peel maskant.

Cut and peel maskant, karakteristiknya dapat diuraikan sebagai berikut:

i. Seluruh permukaan benda kerja dilapisi dengan maskant ini. Caranya dengan menyemprotkan ataupun dengan membenamkan benda kerja tersebut ke dalam maskant.

ii. Tebalnya lapisan maskant pada permukaan benda kerja bervariasi, antara 20-200 µm.

iii. 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.

iv. Sifat dan tebal lapisan maskant pada permukaan benda kerja memungkinkan proses pengerjaan dengan CHM bias mencapai kedalaman tetap 10 mm.

v. Dengan mempergunakan maskant tipe ini, maka proses pengerjaan CHM secara bertingkat dapat dilakukan.

Material dari pada cut and peel maskant ini adalah:

i. Senyawa organik vinyl.

ii. Senyawa organik yang senyawa dasarnya adalah butyl.

iii. Neoprene.

Cut and peel maskant ini banyak dipergunakan dalam industri pesawat terbang. Material benda kerjanya adalah titanium dan baja paduan. Keuntungan-keuntungan diperoleh dengan mempergunakan maskant jenis ini, diantaranya adalah:

i. Kemampuan untuk melakukan proses pengerjaan pada elemen-elemen mesin dengan bentuk yang tidak teratur (irregular-shape).

ii. Cocok untuk elemen-elemen mesin yang membutuhkan kedalaman proses pengerjaan sampai 10 mm.

iii. Kemampuan untuk menghasilkan suatu bentuk permukaan yang bertingkat pada permukaan benda kerja.

Pembatasan di dalam pemakaian maskant tipe cut and peel:

i. 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.

ii. Ketelitian ukuran benda kerja yang dihasilkan terbatas maksimum sekitar 130 µm.

b. 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:

i. Memungkinkan proses CHM bisa dilakukan pada material yang sangat tipis.

ii. Ketelitian benda kerja bias tinggi sekitar 15 µm.

iii. 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:

i. Daya tahan maskant terhadap zat pelarut kimia (etchant).

ii. Maskant tersebut mudah dilepaskan pada akhir proses pengerjaan.

iii. Bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses.

iv. Pertimbangan ekonomi.

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

i. Jenis material benda kerja.

ii. Jenis maskant yang dipergunakan.

iii. Besarnya rate of metal removal yang diinginkan.

iv. Kondisi pengerjaan (terutama pengaruh temperatur).

v. Surface finish yang diinginkan.

vi. Pertimbangan ekonomi yang terlibat dalam proses pengerjaan ini.

Beberapa kekurangan dari pada photoresistant maskant diantaranya:

i. Karena terlalu tipisnya lapisan maskant ini pada permukaan benda kerja maka mengurangi kedalaman yang bias dicapai oleh proses CHM.

ii. 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.

iii. Sensitive terhadap sinar, kotoran dan debu, dan mudah rusak terhadap cara penggunaan yang kurang berhati-hati.

iv. Proses pelapisan maskant ini jauh lebih kompleks dibandingkan dengan maskant cut and peel.

c. 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:

i. Benda kerja dibersihkan dari debu dan minyak.

ii. Pemasangan print-screen maskant seperti yang telah diuraikan di atas.

iii. Pengerjaan dari pada pola bagian-bagian yang akan mengalami proses pengerjaan CHM, dan juga pengeringan maskant.

iv. 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.

Gambar 2.4 Proses CHM

2.5 Pembatasan-Pembatasan Dalam Proses CHM

Terdapat beberapa pembatasan dalam proses CHM. Berikut merupakan pembatasan dalam proses CHM:

a. Membutuhkan keahlian operator yang relative tinggi.

b. Uap yang berasal dari zat pelarut kimia (etchant) adalah sangat korosif sehingga peralatan-peralatan yang dipergunakan dalam proses ini harus benar-benar terlindung.

c. Dalamnya proses pengerjaan sangat terbatas.

d. Produktifitas relative rendah.

Produktifitas optimum dipengaruhi oleh:

i. Ukuran benda kerja.

ii. Dalamnya proses pengerjaan.

iii. Perbandingan dari pada zat senyawa kimia yang dibutuhkan.

e. Proses CHM tidak tergantung kepada kekerasan benda kerja. Selama proses berlangsung tidak terjadi perubahan sifat fisik material benda-benda kerja.

f. Proses CHM sangat fleksibel untuk segala bentuk benda kerja.

Gambar 2.5 Tingkat Pembatasan Chemical Machining (CHM)

2.6 Kesimpulan Dari Pada Proses CHM

Proses CHM ini bisa dipergunakan untuk pembuatan lubang atau celah. Lubang atau celahdibuat untuk balnking-operation dan engraving (pembuatan huruf atau bentuk-bentuk ukiran).