Optimasi Parameter Konsentrasi Elektrolit, Tegangan, dan Gap Permesinan dalam Pembuatan Profil Multilayered Microfilters dengan Proses Electrochemical Machining Menggunakan Metode Taguchi

GALIH PUTRA L A, Andi Sudiarso, S.T., M.T., M.Sc., Ph.D.

2015 | Skripsi | S1 TEKNIK INDUSTRI

Electrochemical machining (ECM) merupakan alternatif untuk melakukan permesinan pada benda kerja berukuran kecil dan memiliki struktur yang kompleks tanpa mengakibatkan dampak termal dan mechanical stress pada benda kerja. ECM juga seringkali digunakan untuk memproses material dengan sifat konduktor yang baik namun sulit untuk di mesin, seperti super alloys, Ti-alloys, alloy steel, tool steel, stainless steel, dan lain lain. Karena alasan tersebut ECM merupakan permesinan yang sangat cocok untuk benda kerja berukuran kecil, material yang keras, berbentuk kompleks, dan membutuhkan sifat tahan korosi, salah satunya multilayered microfilters. Sayangnya biaya investasi awal yang tinggi, biaya konsumsi daya listrik, biaya operasi, biaya pemeliharaan, dan biaya perkakas yang terkait dengan penggunaan ECM membuat proses ini menjadi mahal, di samping kemampuan prosesnya yang unik dan memiliki banyak kelebihan. Parameter yang terlibat dalam ECM juga cukup banyak dan mempengaruhi kualitas produk. Penggunaan nilai parameter optimal pada proses ECM dapat secara signifikan meningkatkan kualitas produk. Oleh karena itu, perlu adanya analisis lebih lanjut untuk mengetahui kombinasi nilai parameter optimal serta model matematis untuk menjadi dasar pertimbangan dalam menghasilkan proses serta hasil permesinan ECM yang optimal Dalam penelitian ini akan dilakukan analisis mengenai pengaruh konsentrasi larutan elektrolit (5%, 10%, dan 15%), tegangan (11V, 12,5V, dan 14V), dan gap permesinan (3 mm, 4 mm, dan 5 mm) dalam memproduksi microfilter dengan replikasi sebanyak tiga kali untuk setiap run-nya dan menggunakan pendekatan taguchi dengan metode permesinan ECM statis. Run keseluruhan berjumlah 27. Respon yang diuji dalam penelitian ini adalah material removal rate (MRR), overcut, dan surface roughness (Ra). Optimasi single-objective dilakukan menggunakan rasio S/N, sedangkan optimasi multi-objcetive dilakukan menggunakan metode Grey Relational Analysis. Nilai MRR tertinggi didapatkan pada kombinasi 15%, 14V, dan 3 mm. Untuk overcut, nilai terendah didapatkan pada kombinasi 5%, 11V, dan 5 mm. Nilai surface roughness optimal terendah pada kombinasi 5%, 11V, dan 5 mm. Faktor yang paling berpengaruh dalam menghasilkan ketiga respon tadi adalah konsentrasi larutan elektrolit. Untuk nilai MRR, overcut, dan surface roughness optimal secara simultan (bersama-sama) didapatkan pada kombinasi 5%, 12,5V, dan 4 mm. Ketika dianalisis secara simultan, faktor konsentrasi tetap menjadi faktor paling berpengaruh dalam mengasilkan respon yang optimal. Persamaan regresi juga dirumuskan untuk setiap responnya sehingga dapat digunakan untuk memprediksi nilai respon.

Electrochemical machining (ECM) is an alternative to do machining process of small workpiece that has complex structure without causing thermal effects and mechanical stress in the workpiece. ECM is often used to process material with good conducting property, but difficult to machine, such as super alloys, Ti-alloys, alloy steel, tool steel, stainless steel, etc. For this reason ECM is very suitable for machining small workpiece with hard material, complex shape, and requires corrosion resistant properties, one of which is multilayered microfilters. Unfortunately high initial investment cost, power consumption costs, operating costs, maintenance costs and tooling costs associated with the use of ECM make this process expensive, in addition to its uniqueness and advantages. The parameters involved in ECM are quite a lot and affecting product quality. The use of optimal parameter values in the ECM process can significantly improve product quality. Therefore, it is needed to do further analysis to determine the optimum combination of parameter values as well as the mathematical model to be a basic consideration in generating optimal process and machining results. This study will analyze the effect of the electrolyte concentration (5%, 10% and 15%), voltage (11V, 12,5V and 14V), and the machining gap (3 mm, 4 mm and 5 mm) in manufacturing microfilters with three times replication for each run, and using the Taguchi approach with static machining method, so it has 27 runs in total. Responses that were tested in this study is the material removal rate (MRR), overcut, and surface roughness (Ra). Single-objective optimization is performed using the S/N ratio, while the multi-objective optimization is performed using the Grey Relational Analysis. The highest MRR value was obtained on a combination of 15%, 14V, and 3 mm. For overcut value, the lowest value was obtained in the combination of 5%, 11V, and 5 mm. Lowest optimal surface roughness value was obtained in the combination of 5%, 11V, and 5 mm. The most influential factor in generating three earlier response is the concentration of the electrolyte solution. While MRR, overcut, and surface roughness was analyzed simultaneously, the optimal value was obtained on a combination of 5%, 12,5V, and 4 mm. When analyzed simultaneously, the concentration factor remains the most influential factor in generating optimal machining result. The regression equation is also formulated for each response so it can be used to predict the response value.

Kata Kunci : Electrochemical Machining, Taguchi, S/N Ratio, Grey Relational Analysis, Regression, Microfilters, Optimization