PLASMA ARC CUTTING: PENGERTIAN, PRINSIP KERJA, KELEBIHAN DAN KEKURANGAN

Plasma Arc Machining - Manusia selalu berusaha untuk menjadi lebih baik. Teknologi-teknologi baru terus diciptakan untuk mempermudah pekerjaan yang dilakukan. Semakin hari teknologi yang digunakan manusia menjadi semakin canggih, baik itu teknologi yang digunakan untuk keperluan sehari-hari maupun teknologi yang digunakan di industri.

Dengan adanya peran dari teknologi, perkembangan dunia industri dapat terjadi dengan begitu pesat. Semua jenis material dapat diproses dan diolah berkat adanya teknologi.

Salah satu proses pengolahan material yang dilakukan di industri yaitu proses pemotongan. Proses pemotongan dapat dilakukan dengan cara konvensional maupun nonkonvensional.

Proses pemotongan yang dilakukan dengan cara konvensional dapat dilakukan dengan mesin bubut, mesin frais, mesin gerinda dan lain-lain.

Proses pemotongan nonkonvensional dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi canggih seperti Laser Beam Machining (LBM), Plasma Arc Machining (PAM), Abrasive Jet Machining (AJM), Ultrasonic Machining (UM),  Chemical Machining (CM), Electro Chemical Machining (ECM), Electro Discharge Machining (EDM), Ion Beam Machining (IBM) dan masih banyak lagi teknologi lainnya.

Dari jenis-jenis pemotongan nonkonvensional yang sudah dituliskan di atas, pada tulisan ini akan dijelaskan mengenai Plasma Arc Machining (PAM) mulai dari pengertian, prinsip kerja, kelebihan dan kekurangannya.

Pengertian Plasma Arc Machining (PAM)

Plasma Arc Machining (PAM) atau dikenal juga dengan Plasma Arc Cutting (PAC) adalah proses penghilangan bagian logam tertentu di mana logam dihilangkan dengan memfokuskan pancaran kecepatan tinggi dari gas terionisasi bersuhu tinggi (11.000 °C hingga 30.000 °C) pada benda kerja.

Plasma adalah gas yang mengalir dan dipanaskan sampai suhu yang cukup tinggi sehingga menjadi terionisasi. Plasma terdiri dari campuran elektron bebas, ion bermuatan positif dan atom netral.

Plasma merupakan bentuk fase ke empat setelah fase padat, cair dan gas. Es yang merupakan benda padat akan berubah wujud menjadi cair jika diberi kalor. Zat cair jika diberikan kalor maka akan berubah wujud menjadi uap dan jika uap ini diberikan lagi kalor maka uap tersebut akan menjadi plasma.

Prinsip Kerja Plasma Arc Cutting

Perhatikan gambar berikut ini.

Dalam torch plasma yang dikenal sebagai pistol atau plasmatron, volume gas seperti H2, N2, 02, dan lain-lain dialirkan melalui ruang kecil di mana percikan berfrekuensi tinggi (busur) dipertahankan antara elektroda tungsten (katoda) dan nosel tembaga (anoda) di mana keduanya memiliki pendingin air.

Dalam torch tertentu, aliran gas inert yang mengelilingi nyala api utama digunakan untuk melindungi gas dari atmosfer.

Elektron berkecepatan tinggi yang dihasilkan oleh busur bertabrakan dengan molekul gas dan menghasilkan disosiasi molekul diatomik gas yang mengakibatkan ionisasi atom dan menyebabkan sejumlah besar energi panas dibebaskan.

Gas pembentuk plasma dialirkan dengan paksa melalui saluran nosel torch sedemikian rupa untuk menstabilkan busur.

Pemanasan gas terjadi di zona terkompresi dari saluran nosel yang menghasilkan kecepatan gas keluar yang hampir tinggi dan suhu inti yang tinggi hingga 16.000 °C.

Pancaran plasma akan melelehkan material benda kerja dan aliran gas berkecepatan tinggi secara efektif meniup logam cair.

Kedalaman zona yang terkena panas tergantung pada bahan kerja, ketebalannya dan kecepatan potong. Pada benda kerja dengan ketebalan 25 mm, zona yang terkena panas sekitar 4 mm dan lebih kecil pada kecepatan potong tinggi.

Laju aliran tipikal gas adalah 2 hingga 11 m/jam. Arus searah, dengan nilai sekitar 400 V dan output 200 kW biasanya diperlukan.

Arus arc berkisar antara 150 dan 1000 A untuk kecepatan pemotongan 250 hingga 1700 mm/menit.

Kelebihan dan Kekurangan Plasma Arc Cutting

Pemotongan benda kerja dengan menggunakan Plasma Arc Cutting memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut:

Kelebihan

• Dapat digunakan untuk memotong berbagai jenis logam seperti besi cor, baja karbon, tembaga, kuningan, aluminium, stainless stell, titanium, paduan nikel dan zirconium
• Dapat digunakan untuk memotong logam hingga ketebalan 150 mm
• Pengoperasiannya mudah sehingga dapat digunakan oleh operator yang baru menggunakannya
• Biaya operasional dan perawatan lebih murah

Kekurangan

• Heat Affected Zone (HAZ) atau zona efek pemanasan yang luas
• Permukaan hasil pemotongan kasar
• Sulit untuk mendapatkan titik fokus pemotongan yang tajam
• Asap yang ditimbulkan dapat menimbulkan polusi udara dan dapat menyebabkan penyakit jika terhirup

Tingkat Ketepatan Pemotongan

Pemotongan dengan menggunakan Plasma Arc Cutting adalah proses pengerjaan kasar dengan akurasi sekitar 1,5 mm dengan permukaan akhir yang sesuai. Akurasi lebar selot dan diameter lubang biasanya dari +0,8 mm pada pelat dengan tebal 6 hingga 30 mm, dan + 3,0 mm pada pelat dengan tebal 100 hingga 150 mm.

Itulah penjelasan mengenai Plasma Arc Cutting yang dapat dijelaskan pada tulisan kali ini, semoga bermanfaat.