DEFINISI • Plasma cutting adalah proses yang digunakan untuk memotong baja atau logam lain dari ketebalan yang berbeda (atau kadangkadang bahan lain) dengan menggunakan torch plasma BACK!
PROSES KERJA • Gas inert (di beberapa unit, udara terkompresi) ditiup dengan kecepatan tinggi keluar dari nozel, pada waktu yang sama busur listrik terbentuk melalui gas dari nozel ke permukaan yang dipotong, mengubah sebagian dari gas menjadi plasma. Plasma gas ini sebenarnya yang melakukan pemotongan BACK!
KELEBIHAN • Dapat digunakan untuk mengerjakan material ferrous maupun non-ferrous • Memiliki temperatur kerja yang sangat tinggi (hingga 9400 C) sehingga proses pengerjaannya cepat, lebar goresan/garitan yang tipis, dan surface finish yang baik • Dapat digunakan untuk memotong material keras hingga ketebalan 6 in • Memiliki Material Removable Rate yang lebih baik daripada proses EDM dan LBM • Suku cadang dari mesin PAM banyak tersedia dan mudah dibuat • Dapat digunakan dengan programmable controllers • Dapat digunakan untuk proses cutting maupun welding BACK!
KEKURANGAN • Hasil potong pada sudut tidak bisa menyudut sempurna selalu ada radius kecil pada bagian bawah benda potong • Sisi hasil potong selalu memiliki kemiringan (bevel angle cutting edge) • Tidak bisa membuat lubang yang lebih kecil dari 20mm BACK!
CONTOH
BACK!
MASALAH • Selama proses pemotongan, permasAlahan mekanik seperti halnya pergerakan tidak teratur material yang diakibatkan getaran, yang kemudian ditransfer dari mesin ke sudut potong. Getaran inilah yang menyebatkan cacat pemotongan pada permukaan dan sering diasumsikan merupakan kesalahan proses. Gerakan tidak teratur dan atau getaran menyebabkan kasarnya pemotongan permukaan, sudut potong tidak linear, dan kualitas potong yang jelek. • Penggunaan plasma sebagai bahan potong menyebabkan mesin harus dimaintenance secara berkala terutama bagian torch. Torch yang sensitif amatlah mudah rusak apabila sering bertumbukan dengan material. Perbesihan secara berkala wajib dilakukan untuk mencegah terjadinya kontaminasi dan kotoran untuk menjaga kondisi mesin. BACK!
TORCH • • • •
• •
Aliran Torch pada Plasma Arc Cutting Aliran torch pada mesin busur plasma dapat dibedakan menjadi dua macam operasi aliran gas (Pandey, 1980 : 117), yaitu : 1. Turbulent Mode Tipe operasi jenis ini digunakan ketika adanya api berkecepatan tinggi dibutuhkan dalam proses pelepasan logam cair. Nyala api yang dihasilkan pada penggunaan operasi Turbulent Mode ini mempunyai ukuran yang pendek dan mempunyai temperatur agak dingin pada daerah di luar nosel. Metode ini sering digunakan dalam proses pemotongan, pengelasan dan proses penyemprotan. 2. Laminar Mode Tipe operasi pengerjaan jenis ini digunakan untuk mendapatkan nyala api dengan kecepatan yang rendah dan mempunyai ukuran yang panjanng. Gas yang memiliki laju aliran rendah dipertahankan di dalam suatu nosel yang panjang untuk mendapatkan nyala api yang laminar. Metode ini digunakan untuk pengerjaan material yang diinginkan terjadinya percikan dari lelehan logam yang menetes. Pada penggunaaan dengan metode laminar, nyala api mempunyai kecepatan sekitar 50 m/s dan panjang nyala api sekitar 900 mm.
TORCH • • • • •
• •
• •
Tipe Torch pada Plasma Arc cutting Ada dua macam tipe torch yang digunakan di dalam mesin busur plasma (Plasma Arc Machine) yang terdiri dari (Pandey, 1980 : 119) : 1. Nontransferred arc torch Turbulent mode flame torch Dengan menggunakan torch jenis ini akan mendapatkan nyala api pendek (sekitar 15 cm yang terjadi pada penggunaan arus listrik 400 A dengan gas nitrogen) dan memiliki pancaran nyala api yang berkecepatan tinggi. Torch seperti ini manggunakan elektroda batang dan nosel yang memiliki lubang pada bagian dalam sepanjang 25 mm serta diameter orifis yang dapat diubah-ubah di sepanjang range yang luas. Torch jenis ini biasanya digunakan untuk pengerjaan semprot (spraying), pengerjaan insulator dan sintetis kimia. Laminor mode flame torches Nyala api yang dihasilkan torch Janis ini memiliki kecepatan rendah dan mempunyai panjang nyala api sekitar 1 m serat nyala api tersebut dipancarkan dengan suara yang relatif tenang. Mode ini menggunakan elektroda yang berdiameter kecil dan nosel yang memiliki panjang lubang lebih dari 125 mm. Nyala api yang dihasilkan dengan torch mode ini biasanya digunakan untuk proses spherodizing dan proses peleburan keramik. High power torches Torch jenis ini dirancang untuk menggunakan busur yang mempunyai temperature tinggi dan dioperasikan dengan arus listrik yang sangat tinggi (lebih 2000A). Untuk mencegah terjadinya pengikikisan elektrode, bahan magnetik yang bersifat mengikat medan listrik yang digunakan pada nosel torch jenis ini.
• • • •
• •
• •
2. Transfer arc troch Cutting torches (Pandey, 1980 : 121) terdiri dari : a. Singgle flow torch Torch ini merupakaaan jenis yang paling sering digunakan pada operasi-operasi pengerjaan logam. Mode ini mempunyai elektroda yang berbentuk piringan yang ditaper pada bagian sisi-sisinya. Panjang lubang didalam nosel dijaga seminimal mungkin (3-5 mm). Gas yang memiliki kecepatan tinggi dipertahankan untuk mendapatkan yang tinggi. Singgle flow torch biasanya digunakan untuk pengerjaan pemotongan baja dengan berbagai tipenya, aluminium dan berbagai jenis tembaga. b. Dual flow torch Pada dual flow torch ini terdapat adanya penambahan aliran gas yang mengitari busur utama untuk melindungi logam benda kerja. Pada pemotongan baja karbon aliran gas tambahannya (dual gas flow) adalah oksigen, begitu pula pada pemotongan plasma yang menggunakan pemotongan oksigen mempunyai kecepatan potong yang sangat tinggi. Penggunaan mode ini mempunyai keuntungan untuk menghindari terjadinya penggandaan busur (double arcing) yang merupakan kelanjutan dari pembemtukan busur di luar nosel yang akan menimbulkan aliran dingin di sekelilingnya. c. Multiport nozzle toch Prinsip kerja dari torch ini seperti dual flow torch tetapi digunakan dalam bentuk yang berbeda, yaitu dengan menyediakan bagian dari gas plasma yang berfungsi sebagai pelindung yang mengalir melalui saluran kecil yang mengitari orifis utama dari nosel. Adanya aliran ini akan mendapatkan busur dan sekaligus juga akan melindungi logam benda kerja. Tetapi pada umumnya penggunaan gas oksigen tidak dapat digunakan karena sifatnya yang korosif terhadap besi.
• • • •
• •
d. Oxygen plasma cutting torch Tipe torch ini zirconium sebagai katoda atau elektrodanya. Torches dapat digunakan dengan plasma oksigen untuk umur elektroda yang pendek. Penggunaannya dapat menggunakan single flow atau multiport nozzle torches. e. Welding torches Pada tipe troch ini dioperasikan untuk mendapatkan aliran turbulen yang minimal dan memiliki kecepatan yang rendah. Hal ini dimaksudkan agar logam cair/logam las tidak terlempar keluar. Elektroda yang digunakan umumnya lebih kecil dari pada elektroda yang digunakan pada plasma cutting. Juga nosel yang digunakan lebih besar dari pada plasma cutting. Untuk hasil yang lebih baik digunakan rangkaian transferred-type torch dengan aliran torch laminar. f. Micro torches atau needle torches Torch jenis ini hampir sama dengan nyala pengelasan (welding torches) kecuali pada penggunaan daya yang sangat kecil (sekitar 1 KW). Penggunaan tipe ini pada pengelasan atau pemotongan lembaran logam yang tipis dan kabel. Torch tipe ini dapat dioperasikan dengan rangkaian transferred-type torch maupun nontransferred-type torch.
