PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
PEMBUATAN FLANGE PERANTARA PADA WINDOWMBE ke V/20 mA UNTUK INDUSTRI LATEKS
300
Bambang Lusmiyanto, Setyo Atmojo, Tony Rahardjo, Suhartono Puslitbang Teknologi Maju - BATAN Yogyakarta
ABSTRAK PEMBUATAN FLANGE PERANTARA PADA WINDOW MBE 300 KEV/20MA UNTUK INDUSTRI LA TEK. Telah dilakukan pembuatan flange (flen) perantara pada window mesin berkas elektron 300 KeV/20 mA untuk industri latek. VWndow mesin berkas elektron berfungsi untuk melewatkan berkas elektron dari dalam mesin berkas elektron ke udara luar. Karena di dalam mesin berkas elektron pada kondisi vakum tinggi, maka window harus dapat menahan tekanan atmosfir dan dapat melewatkan berkas elektron dengan sedikit hambatan sehingga kehilangan energi berkas elektron pada window dapat diminimalkan. Karena fungsi window tersebut, maka dalam konstruksinya pada corong pemayar di pertukan flange perantara yang digunakan untuk menempatkan window dari bahan titanium foil. Disamping untuk menempatkan window, flange perantara juga berfungsi sebagai penahan agar window mampu menahan tekanan atmosfir. Untuk kepertuan ini telah dilakukan pembuatan flange perantara untuk tempat pemasangan window pada corong pemayar. flange dibuat menggunakan bah3n plat stainless steel tebal 12 mm, lebar 200 mm, panjang 700 mm. Pembuatan dilakukan di BEM (Balai Elektro Mekanik) penunjang sarana operasional dengan menggunakan fasilitas mesin mekanik yang ada. ABSTRACT FABRICA TION OF FLANGE WINDOW FOR LA TEX INDUSTRY ELECTRON BEAM MACHINE 300KEV/20MA. Fabrication of flange window fOff latex industry electron beam machine has been done. VWndowof Electron Beam Machine has function to pass through electron beam from the machine to the atmosphere. Since the inner of the machine is in a high vacuum condition, the window has to hold the atmospheric pressure and pass through electron beam with a little hindrance, so the energy lost can be minimized. Because of the window function, the flange is needed to stack on in the scanning construction. Besides that, the flenge has function as a holder so that the window is able to hold the atmosphere pressure. For this purpose, fabrication of flange will be done to fit on the window in the scanning hom. The type of flange to be made is intermediation flange. The flange is made of stainless steel with 12 mm of thickness, 200 mm of width, and 700 mm of length. The fabrication is done in the Electromechanical Utility with the existing machine and equipment tools.
PENDAHULUAN
PTrancang-bangun APB-BA TAN
telah mesin melaksanakan berkas elektron program (MBE 350 keV/IO mA dan telah selesai pada tahun 2003. Untuk program berikutnya yaitu akan merancangbangun Mesin Berkas Elektron (MBE) untuk industri khususnya industri lateks. Pada umumnya MBE mempunyai komponen-komponen utama yaitu sumber elektron, tabung akselerator,
454
generator tegangan tinggi, sistem optik, pengarah dan pemayar, sistem vakum serta sistem instrumentasi dan kendali. Berkas elektron dihasilkan oleh sumber elektron secara emisi termionik pada filamen yang dipanaskan. keluar dari sumber elektron berkas
Setelah elektron
dilewatkan melalui tabung akselerator untuk dinaikkan energinya hingga mencapai energi yang diinginkan. Agar berkas e1ektron dapat mengenai seluruh permukaan material yang diiradiasi, maka
ISSN 1410 - 8178
Bambang Lusmiyanto, dkk
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKAT
NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
berkas elektron setelah keluar dari tabung pemercepat kemudian dimayarkan menggunakan sistem pemayar (scanning system) dan difokuskan oleh lensa pemfokus dan dikeluarkan melalui window menuju target yang diiradiasi. Corong pemayar merupakan salah satu bagian utama Mesin Berkas Elektron, corong pemayar terdiri dari komponen pokok yaitu flange bagian atas dan flange untuk jendela pemayar. Secara garis besar konstruksi corong pemayar ditampilkan pada Gambar 1. MBE dioperasikan pada kondisi kevakuman yang cukup tinggi (sekitar 10.6 torr) sehingga kemungkinan terjadi tumbukan elektron dengan atom-atom gas atau udara di dalamnya. dapat diminimalkan. Oleh karena itu corong pemayar diperlukan agar sistem pemayar dapat divakumkan sesuai dengan yang disyaratkan sehingga harus diperhatikan jenis bahan serta cara pengerjaannya. Corong pemayar harus dapat memenuhi persyaratan terutama laju pelepasan gas (outgassing) rendah dan tahan terhadap korosi. Dari sekian banyak jenis bahan, stainless steel merupakan bahan dengan laju pelepasan gas rendah, yaitu antara 10.9 hingga 10.8 torr.lt/dt.cm2 dan tahan terhadap korosi.[3]Bagian akhir dari sistem pemayar adalah jendela pemayar (window). Disamping sebagai penyekat ruang vakum sistem pemayar dengan udara luar, jendela pemayar berfungsi sebagai fasilitas untuk lewat berkas elektron menuju material yang diiradiasi dan untuk memisahkan/mengisolasi kevakuman di dalam corong pc~mayaryaitu dalam orde 10-6 torr dengan tekanan atmosfir diluar corong pemayar. Oleh karena itu jendela pemayar harus mampu menahan beban yang disebabkan oleh tekanan atmosfir. Sedangk:;n akibat berkas elektron yang kehilangan sebagian energinya dan terdisipasi menjadi panas menyebabkan kenaikan suhu jendela pemayar. Hal ini dapat mengurangi kekuatan mekanis dari jendela pemayar tersebut, oleh karena itu kriteria bahan untuk jendela pemayar adalah tahan panas, tahan korosi dan juga laju outgassing rendah. Dengan kriteria tersebut maka bahan titanium tipis umumnya dipakai sebagai bahan jendela pemayar. Karena fungsi jendela pemayar tersebut, maka dalam konstruksinya pada corong pemayar diperlukan flens perantara yang digunakan untuk menempatkanjendela pemayar (window) dari bahan titanium foil. Disamping untuk menempatkan jendela pemayar, flens perantara tersebut juga berfungsi sebagai penahan agar jendela pemayar mampu menahan tekanan atmosfir. Untuk keperluan ini telah dilakukan pembuatan flange perantara untuk pemasangan jendela pemayar pada corong pemayar, letak konstruksi flange perantara pada corong pemayar ditunjukkan pada Gambar
2YJ Sedangkan detail susunan konstruksi flens perantara ditunjukkan pada Gambar 3[1].
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Tabung hampa Elektromagnet Flange penghubung Corong pemayar Dinding corong pemayar Flange corong pemayar Gambar 1. Skema corong pemayar
Untuk menyelesaikan permasalahan dalam pembuatan flange perantara ini supaya didapatkan hasil yang optimal maka dilakukan pemilihan bahan yang harus memenuhi kriteria persyaratan yang telah dijelaskan di antaranya adalah ketahanan yang baik terhadap korosi, kekuatan mekanik yang bagus serta tekanan penguapan yang rendah.
I. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Flange perantara (yang dibuat) Flange corong pemayar Foil window Flenge penyangga gasket dinding corong pemayar mur baut
Gambar 2. Letak konstruksi flens perantara pada corong pemayar tingkat
Bambang Lusmiyanto, dkk.
ISSN 1410 - 8178
Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kevakuman akhir adalah sifat-sifat 455
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta,
28 Agustus 2008
pengerjaan bahan flange, pelepasan gas terutama ditentukan oleh pengerjaannya, permeasi, penguapan dan kebocoran, terutama pada permukaan flange yang bersinggungan dengan kevakuman pembuatannya di tuntut kehalusan yang sangat tinggi (tingkat kehalusannya hingga N6).12]
r-----.--- . ,.f~ t..!.l.U..LllJ
m.
-"-lm
Gambar 3. Konstruksiflange perantara window Untuk lebih jelasnya pembacaan Gambar 3 tersebut dapat dibaca pada Lampiran. TAT A KERJA Pembuatan flange perantara window pada corong pemayar agar dapat berhasil dan berdaya gun a sesuai dengan kebutuhan maka ada hal pokok yang harus dilakukan dalam pengeJjaan, yaitu melakukan perencanaan pengerjaan meliputi : • mempelajari gambar kerja • menginventarisasi bahan • perencanaan penggunaan mesin dan peralatan yang sesuai Penggunaan Bahan dan Mesin •
Bahan yang digunakan adalah plat stainless steel tebal 12 mm, lebar 200 mm dan panjang 700 mm.
diagonal untuk menentukan titik tengah dalam penyetelan pisau frais, untuk mendapatkan ukuran yang sesuai dengan gambar kerja yaitu lebar 200 mm dan panjangnya 700 mm. 3. Pengerjaan dengan mesin fTais,setelah diperoleh ukuran yang ditentukan bahan kerja di stel diatas meja mesin fTais pada posisi permukaan tegak lurus (90°) terhadap meja mesin frais maupun pisau fTais. Kemudian bahan flange di klem terhadap meja mesin fTais dengan keras, hal ini jika bahan mendapatkan gaya penyayatan dari pisau fTais maupun bor tidak berubah posisinya. Setelah diyakinkan pengekleman kuat, kemudian dilakukan penyerpih,Ulfinishing pada bagian luar dari bahan flange tersebut untuk memperoleh ukuran yang presisi yaitu lebar 200 mm dan panjangnya 700 mm. Setelah mendapatkan ukuran yang tepaf dilanjutkan dengan pembuatan gambar garis terhadap permukaan bahan, dengan menggunakan penitik yang dipasangkan pada houwer (pemegang pisau fTais), penggambaran dilakukan diatas meja mesin fTais, dengan menggunakan cindn skala yang ada pada meja mesin frais. Dari gambar garis tersebut dicek ulang ukuranukuran yang pasti, jika sudah diyakinkan benar maka dari persilangan gambar garis diberi tanda titik lubang kecil dengan menggunakan senter bor, yang nantinya akan diperlakukan pengeburan dan penyayatan untuk penyerpihan bagian-bagian bahan yang tidak dipakai, hal ini ditunjukkan seperti pada foto Gambar 4.
Mesin yang digunakan : • mesin plasma cutting • mesin skarp • mesin frais • mesin bor • mesin gerinda Urutan Pengerjaan I. Pemotongan bahan berbentuk persegi panjang dengan ukuran lebar 210 mm dan panjang 710 mm, bahan yang digunakan adalah plat stainless steel tebal 12 mm menggunakan mesin plasma cutting 2. Hasil pemotongan untuk mendapatkan ukuran yang lebih mendekati ukuran yang dikehendaki (berdasarkan gambar kerja) yaitu lebar 200 mm dan panjang 700 mm, dilakukan penyerpihan dengan menggunakan mesin skrap, pengerjaan ini untuk memperoleh ukuran lebar 205 mm, panjang 705 mm. Kemudian dibuat garis 456
Keterangan : I Spindel mesin fTais
4
Meja mesin fTais,
2 3
5 6
Handle pengunci meja Cincin skala
Bahan flange Klem
Gambar 4. Foto pengerjaan pada mesin frais Pada foto tampilan Gambar 4 bahwa pada meja mesin fTais terlihat bahan flange perantara yang sudah terlihat lubang pengeboran dengan mata bor 30 mm, dari lubang-Iubang ini pisau frais akan memulai penyayatan melebar dan memanjang untuk
ISSN 1410 - 8178
Bambang Lusmiyanto, dkk
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusal Teknologi Akseleralor don Proses Bahan Yogyakarta,
memperoleh lubang tengah yang berbentuk persegi panjang dengan ukuran lebar 95 mm, panjang 600 mm dan kecepatan penyayatan pisau frais dapat ditentukan dengan persamaan, sebagai berikut[4]: v = --d.n.n
1000
(1 )
Faktor utama daya pengerjaan adalah kecepatan kecepatan (v) secara umum ditempuh (s) (dalam m, cm, satuan waktu (t) ( jam, Persama'1nnya sebagai berikut :
. mm . rpm . mm/put sayat sayat. adalah mm ), men it,
dan hasil Pengertian jarak yang dalam satu detik ).[4]
S
v=-t
(2)
dengan: v = kecepatan penyayatan S = jarak tempuh t = waktu Tabel 1. Data pengerjaan pengefraisan pada mesin frais 1.
tinggi yaitu di amplas (waterproof Abrasive paper Type DCC 360 CC-CW) dipasang pada mesin slep. HASIL DAN PEMBAHASAN
(Im menl't)
dengan: d = diameter pisau frais n = kecepatan putar mesin v = kecepatan penyayatan
m)
28 Agustus 2008
halus 2(mm) Mesin 100 60 140,8 12 !;O 130 20 12 kasar halus Diameter Tebal 0,01 setengah 0,0125 pisau frais Kec. penyayatan (mm) Hasil bahan ke~a halus
Pemberian bentuk dengan pengelupasan serpih pada mesin perkakas merupakan cara kerja yang menyangkut nilai ekonomi, karena dengan demikian bahan baku terbuang dalam bentuk serpih. Prosedur pengefraisan yang tepat dan perkakas mesin frais yang cocok akan menghasilkan flange perantara window corong pemayar pada mesin berkas elektron dengan ketepatan yang tinggi dan ekonomis. Gerakan penyayatan dilakukan oleh pisau frais, gcrakan laju oleh benda kerja, sedangkan gerakan efeklif adalah gabungan antara gerakan penyayatan dan gerakan laju. Karena kecepatan gerakan utama adalah kecepatan sayat dan ini bekerja pada keliling pisau frais yang bentuknya lingkaran, maka kecepatan sayat merupakan kecepatan keliling, hal ini dapat digunakan untuk menentukan kecepatan penyayatan pada mesin frais. Jika dari Tabel 1 data pengerjaan pengefraisan harus dihitung kecepatan penyayatan dengan persamaan I pada nomor 1 adalah: 20.3,14.50 =, 314 mm /mnt v = ---1000 Untuk menghitung kecepatan penyayatan berdasarkan data pengerjaan pengefraisan dengan persamaan yang sarna, jika ditabelkan hasilnya adalah pada Tabel 2 kecepatan penyayatan, sebagai berikut: Tabel 2 Hasil perhitungan kecepatan penyayatan
No. (Rem) 4. Pembuatan 2.lubang baut pengikat flange adalah 3. 4. 1. diameter mata bor 9 mm, jarak garis tengah lubang baut pengikat 25 mm. Agar diperoleh garis tengah jarak lubang yang sarna presisi ditentukan titik jarak lubang dengan menggunakan mata center bor diameter 2,5 mm dan perpindahan antara titik satu ke titik yang lain dengan memutarkan cincin skala yang ada pada meja mesin frais yaitu setiap satu putaran cincin skala meja mesin frais, meja mesin frais bergerak 2,5 mm. Sehingga setiap akan mengebor satu titik lubang baut pengikat cincin skala meja mesin frais harus diputar sebanyak sepuluh putaran. Cara pengeboran agar diperoleh hasil yang memenuhi persyaratan maka pengeboran secara bertahap yaitu dengan menggunakan mata bor 5 mm, kemudian 9 mm.
5. Proses pengerjaan akhir (finishing) untuk memperoleh tingkat kehalusan permukaan yang Bambang
Lusmiyanto,
dkk.
100 80 50 Diameter 12 Tebal 60 12 14 202 Mesin 0,8 3,14 0,01 34,68 26,376 0,0125 30,144 Kecepatan pisau penyayatan frais sayat Kec. (mm/mnt\ (mm) (mm)
Sehingga pembuatan flange perantara window pada corong pemayar untuk mesin berkas elektron 300KeV/20mA untuk industri lateks telah dapat diselesaikan dengan menggunakan bahan yang tepat, baik sifat maupun kekuatan yang diperlukan untuk menjamin kehandalan dan pencapaian unjuk kerja yang optimum. Proses pengerjaan diperlukan kemampuan dan ketrampilan yang cukup tinggi karena untuk memperoleh hasil kerja yang sesuai dengan perancangan serta harus dihindari adanya
ISSN 1410 - 8178
457
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi
Akselerator
Yogyakarta,
alur/goresan yang dalam, perlu diperhatikan kebersihan/ kehalusan terutama bagian yang dihampakan. KESIMPULAN
Kegiatan pembuatan flange perantara window pada corong pemayar untuk mesin berkas elektron 300KeV/20mA untuk industri lateks, dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut: I. Pembuatan flange perantara window pada corong pemayar telah dapat diselesaikan, penggunaan bahan dan ukuran yang tepat sesuai gambarrancangan. 2. Faktor yang dapat mempengaruhi tingkat kehampaan akhir yaitu cara pengerjaan pada pennukaan yang dihubungkan dengan sistem vakum, kebersihan inasing-masing pennukaan yang berhubungan dengan pompa vakum pada instalasi sistem vakum. UCAPAN
TERIMAKASIH
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : I. Bapak Jr. Suprapto dan kawan-kawan yang memberi kepercayaan kepada penulis. 2. Bapak Ka. Balai Elektromekanik (BEM) dan Ka. Pok. Penunjang Sarana OperasionaJ (PSO) yang telah mengijinkan untuk penggunaan fasilitas peralatan untuk kegiatan. 3. Staf PSO yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu kegiatan ini dalam hal penyetelan mesin dan pekerjaan finishing. Semoga segala amal baik yang berupa saran, tenaga, bimbingan, petunjuk serta bantuan lain mendapatkan balasan dan Allah SWT. DAFT AR PUST AKA
4. SURBAKTY, B.M., "Ketrampilan Mengefrais", CV Sinar Harapan Madiun, Edisi ke dua (] 984). 5. ROL PK., "Pengantar Teknik Vakum"., diterjemahkan oleh Peter Sodoyo. Gajahmada university Press. Yogyakarta, 1977. 6. ROTH, A., "Vacuum Technologi", Nort-Holand Publishing Company, New York, (1977)
TANYA JAWAB Sriyono
~ Tadi dijelaskan bahwa kecenderungan baut-baut harus diperhatikan, apakah kekencangan baut yang satu dengan yang lain berbeda-beda atau sarna? ~ Kemudian apakah ada alat ukur untuk menentukan kekencangan baut tersebut ? Bambang Lusmiyanto ~ Kekencangan haut herheda-heda, tetapi haut yang digunakan untuk b/ok mesin harus sama, kekencangannya tergantung fungsi masingmasing baut. ~ A/at ukur kekencangan baut ada tetapi dihengke/ sampai sekarang be/urn punya, maka kekencangannya dengan fee!ing/perasaan. Giri Siamet
~ Bagaimana cara mengatasi agar poros dan bantalan usianya bisa tahan lama selain perawatan yang dilakukan ? Bambang Lusmiyanto ~ Minyak pe/umasnya harus baik dan secara rutin, air pendingin untuk pisau bubut harus dicampur dengan Cutting Oil, Corium yang dapat me!indungi permukaan bahan. Agus Tri Purwanto
I. SUKAR YONO, dkk, "Desain dan Konstruksi Sistem Window Mesin Berkas Elektron 350kev/IOmA", Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Akselerator VI , Puslibang Teknologi Maju, BATAN, Yogyakarta, 15 Oktober 2003. 2. SUPRAPTO, dkk, "Desain dan konstruksi Corong Pemayar Untuk Mesin Berkas Elektron", Proseding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar Iptek Nuklir, Puslitbang Teknologi Maju BATAN, Yogyakarta, 8 Juli 2003. 3. DJOKO S. PUDJORAHARDJO., "Dasar-dasar Teknologi dan Aplikasi Mesin Berkas Elektron." Batan Accelerator School 2006., Yogyakarta, ] 1-22 September 2006.. 458
don Proses Bahan
28 Agustus 2008
~ Apakah telah dilakukan uji presisi untuk hasil pembubutan ? ~ Bila sudah hasilnya bagaimana ? Bambang Lusmiyanto ~ l.lji presisi be/um dilakukan, karena kepresisian mesin huhut ada beberapa factor antara lain : • Tingkat putaran mesin. • Kedudukan mesin. • Kepala lelap. • Eretan perkakas. • Eretan !intang (paras eretan !intang). • Seperti ekor hurung.
ISSN 1410 - 8178
Bambang Lusmiyanto, dkk
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
Edy Karyanto }> Apakah bahan paras sarna dengan bahan paras sebelllmnya? }> Apabila tidak sarna, pertimbangan apa yang mendasari pemilihan bahan tersebllt (apa keunggulannya) ? Bambang Lusmiyanto ~ Bahan paras yang digunakan tidak sama dengan aslinya, berdasarkan pengalaman
Bambang Lusmiyanto, dkk.
bahwa baja spiral mempunyai kekualan yang baik, karena paras lersebul tidak menerima beban yang kual. ~ Pertimbangan yang mendasari adalah baja spiral ex Serpang lersebul masih lersedia, tidak perlu membeli, unluk tingkal kualilas kita membual calalan berapa lama paras yang dibual berlahan digunakan.
ISSN 1410 - 8178
459
