Kelompok 2_Abrasive Water Jet Machining.pdf

Kelompok 2_Abrasive Water Jet Machining.pdf

1. B ABRASIVE WATER JET

2. OUTLINE
1. Sejarah dan Pengertian
2. Mekanisme Kerja
3. Jenis - Jenis Abrasive Water Jet
4. Material Pembentuk Abrasive
Water Jet
5.Kesimpulan

3. Proses pemesinan modern yang menggunakan
energi kinetik dari aliran air bertekanan sangat
tinggi yang dicampur dengan partikel abrasif. Aliran
berkecepatan tinggi ini disalurkan melalui sebuah
nozzle kecil untuk mengikis material dan
membentuk geometri yang diinginkan.
Abrasive Water Jet Machining
PENGERTIAN : ABRASIVE WATER JET MACHINING
APA YANG DIMAKSUD DENGAN ABRASIVE WATER JET MACHINING

4. Proses ini bukan hanya untuk memotong material,
tetapi juga dapat digunakan untuk:
Drilling (pengeboran)
Milling (pembentukan alur)
Pocketing (pembuatan kantong)
Abrasive Water Jet Machining
PENGERTIAN : ABRASIVE WATER JET MACHINING
APA YANG DIMAKSUD DENGAN ABRASIVE WATER JET MACHINING
Water Jet Machining (WJM)
menggunakan air murni,
sementara Abrasive Water Jet
Machining (AWJM)
menggunakan air yang
dicampur dengan partikel
abrasif.

5. Awal mula (Pra-1970-an)
Konsep pemotongan air bertekanan telah ada sejak
lama, terutama di industri pertambangan. Namun,
tekanan yang digunakan masih rendah dan hanya
efektif untuk material lunak. Pada dekade ini, teknologi pompa bertekanan tinggi
mulai dikembangkan. Norman Franz, seorang
insinyur kehutanan, melakukan penelitian dasar
yang menunjukkan bahwa air bertekanan tinggi bisa
memotong material padat. Sistem ini mulai
dikomersialkan untuk memotong material non-
logam yang lunak seperti kertas, tekstil, dan
makanan.
Inilah titik balik yang mengubah Water Jet Cutting menjadi
sebuah proses machining. Para peneliti menyadari bahwa
air murni tidak memiliki energi yang cukup untuk memotong
material keras. Pada tahun 1984, perusahaan Ingersoll-
Rand memperkenalkan sistem Abrasive Water Jet komersial
pertama. Mereka menambahkan partikel abrasif, seperti
garnet, ke dalam aliran air, yang secara drastis
meningkatkan daya kikisnya.
Water Jet Murni (1970-an)
Terobosan Abrasif (1980-an):
SEJARAH : ABRASIVE WATER JET MACHINING

6. 1.Air Diberi Tekanan Super Tinggi: Sebuah pompa khusus menaikkan
tekanan air hingga 60.000 psi, atau bahkan lebih.
2.Air Difokuskan: Air bertekanan ini kemudian ditembakkan melalui
lubang kecil (orifice) dari batu safir atau intan, membentuk aliran air
setipis jarum dengan kecepatan supersonik (hingga 3 kali
kecepatan suara).
3.Abrasif Dicampurkan: Saat aliran air melesat, ia menciptakan ruang
hampa yang menyedot partikel-partikel abrasif ke dalam aliran
tersebut.
4.Proses Pemotongan: Campuran air dan abrasif ini kemudian
dipercepat melalui sebuah nozzle dan diarahkan ke benda kerja.
Energi kinetik yang dahsyat dari partikel abrasif inilah yang
mengikis dan memotong material dengan presisi tinggi.
Mekanisme
MEKANISME: ABRASIVE WATER JET MACHINING

7. Klasifikasi paling fundamental dalam teknologi Abrasive Water Jet (AWJ) didasarkan pada metode atau cara partikel
abrasif dicampurkan ke dalam aliran air bertekanan tinggi. Perbedaan mendasar ini membagi teknologi AWJ menjadi
dua jenis utama, yang dapat diidentifikasi dari jumlah fasa yang terlibat dalam prosesnya: satu jenis menggunakan tiga
fasa (air, udara, dan abrasif), sementara jenis lainnya hanya menggunakan dua fasa (air dan abrasif). Meskipun
keduanya memiliki tujuan yang sama untuk mengikis material, cara kerja dan karakteristik alirannya sangat berbeda, di
mana tipe injeksi menjadi yang paling banyak diterima dan digunakan secara luas oleh para peneliti dan industri untuk
berbagai aplikasi.
Jenis-Jenis Abrasive Water Jet

8. Ini adalah tipe AWJ yang paling
umum, bekerja dengan prinsip tiga
fasa (air, udara, abrasif).
Mekanismenya dimulai saat jet air
berkecepatan tinggi menciptakan
vakum di dalam ruang pencampur
(mixing chamber), yang kemudian
menyedot partikel abrasif kering ke
dalam aliran. Di dalam nozzle, terjadi
transfer momentum yang
mengakselerasi partikel abrasif
untuk mengikis material target
Tipe ini bekerja dengan prinsip dua
fasa (air dan abrasif), di mana
partikel abrasif dicampur terlebih
dahulu dengan air untuk membentuk
suspensi atau slurry. Seluruh
campuran slurry ini kemudian
dipompa secara langsung hingga
bertekanan tinggi dan keluar melalui
nozzle. Karena tidak ada udara, aliran
jet yang dihasilkan lebih padu
(coherent), sehingga menghasilkan
kualitas potongan yang lebih baik
dan presisi tinggi, cocok untuk
micromachining.
Jenis-Jenis Abrasive Water Jet

9. Tabel Perbandingan AIWJ dengan ASWJ
Karakteristik Abrasive Injection Water Jet (AIWJ) Abrasive Suspension Water Jet (ASWJ)
Prinsip Kerja
Abrasif kering diisap (efek Venturi) ke dalam aliran air
berkecepatan tinggi di dalam ruang pencampur.
Abrasif dicampur terlebih dahulu dengan air menjadi slurry,
lalu seluruh campuran dipompa bersama.
Komposisi Fasa Tiga Fasa: Air, Udara, dan Abrasif. Dua Fasa: Air dan Abrasif.
Tekanan Operasi Sangat Tinggi (30.000−90.000 PSI). Sedang (5.000−20.000 PSI).
Kualitas Aliran Jet
Aliran jet lebih cepat menyebar karena adanya fasa udara,
mengurangi presisi.
Aliran jet lebih padu (coherent) karena tidak ada udara,
memungkinkan presisi yang lebih tinggi.
Efisiensi & Hasil
Efisiensi pemotongan lebih rendah; hasil potongan cenderung
lebih kasar.
Efisiensi pemotongan sangat tinggi; mampu menghasilkan
permukaan yang lebih halus dan akurasi geometri yang lebih
baik.
Kompleksitas Sistem Relatif sederhana dan lebih mudah dioperasikan. Sangat kompleks dan lebih sulit untuk ditangani.
Keausan Komponen
Terutama pada orifice dan nozzle. Komponen utama (pompa)
lebih awet.
Terjadi pada semua komponen bertekanan tinggi (pompa,
katup, selang) karena kontak langsung dengan slurry.
Aplikasi Utama Pemotongan umum, fabrikasi logam, batu, dan komposit.
Micromachining, pemotongan presisi tinggi, dan material yang
sangat keras.
Status Komersialisasi Sangat umum digunakan di seluruh industri. Jarang dikomersialkan dan lebih sering dalam tahap riset.

10. MEKANISME KERJA INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Langkah Usaha / Pembakaran (Power Stroke)
Saat piston di TMA, pembakaran terjadi. Mesin bensin
menggunakan percikan busi, sementara mesin diesel
menyemprotkan bahan bakar ke udara panas hasil
kompresi. Pembakaran menghasilkan tekanan tinggi
(30–100 atm) yang mendorong piston ke TMB,
menghasilkan tenaga mekanik.
Langkah Kompresi (Compression Stroke)
Setelah langkah usaha, piston kembali naik dari TMB ke
TMA dengan katup buang terbuka. Gas hasil pembakaran
didorong keluar menuju knalpot, sementara katup masuk
tetap tertutup. Suhu gas buang berkisar 500–900°C.
Langkah ini memastikan silinder bersih untuk memulai
siklus berikutnya tanpa sisa pembakaran yang
mengganggu.

11. MATERIAL PEMBENTUK ABRASIVE WATER JET MACHINING

12. Komponen Material Pembentuk Alasan
Orifice
Synthetic Sapphire, Ruby
atau Lab-grown Diamond
Dibutuhkan material sangat keras untuk menjaga diameter lubang tetap
presisi dan mengurangi keausan. Diamond> sapphire/ruby untuk umur
pakai dan kohesi stream tetapi sapphire/ruby lebih ekonomis.
Focusing
Tube
Composite Tungsten-
Carbide atau Tungsten-
Carbide
Memerlukan material dengan kekuatan mekanik tinggi + ketahanan
erosi. Composite carbide memberikan kombinasi kekerasan &
ketangguhan sehingga umur fokus-nozzle lebih panjang dan kerf tetap
stabil.
Mixing
Chamber
Luar: Stainless Steel /
Hardened Steel.
Dalam: Hardened
Tungsten-Carbide
Dibutuhkan korosi-resistansi & ketahanan struktur. Serta, bagian dalam
bertemu aliran abrasif sehingga dipasangi insert wear-resistant
(carbide) yang dapat diganti untuk menghemat biaya perawatan.
Abrasive
Inlet
Luar: Stainless steel (SS
304/316).
Dalam: Hardened
Tungsten-Carbide
SS dipilih karena ketahanan korosi terhadap kelembapan dan partikel
abrasif. Pada area yang paling banyak terpapar gesekan liner wear-
resistant carbide dapat ditambahkanuntuk memperpanjang umur inlet.
High-
Pressure
Water Inlet
High-Strength Stainless
Steel (316/316L, 17-4PH)
Stainless steel 316/316L dipakai karena kombinasi strength, ketahanan
fatigue, dan korosi resistance. Pada beberapa sistem digunakan 17-4PH
stainless steel (precipitation-hardened) yang memiliki yield strength
tinggi.
MATERIAL PEMBENTUK ABRASIVE WATER JET MACHINING

13. KESIMPULAN
AWJM merupakan proses pemesinan modern non-konvensional yang memanfaatkan energi
kinetik air bertekanan tinggi bercampur abrasif untuk memotong, mengebor, atau membentuk
material dengan presisi tinggi.
Mekanisme utama AWJM mencakup peningkatan tekanan air, pemfokusan melalui orifice,
pencampuran abrasif di mixing chamber, dan pengikisan material oleh jet abrasif supersonik.
Terdapat dua jenis utama AWJM, yaitu Abrasive Injection Water Jet (AIWJ) yang sederhana
dan umum digunakan, serta Abrasive Suspension Water Jet (ASWJ) yang lebih presisi namun
kompleks dan jarang dikomersialkan.
Material komponen AWJM dipilih sesuai kebutuhan fungsi dan ketahanan, misalnya orifice dari
sapphire/diamond, focusing tube dari tungsten-carbide, serta inlet dan chamber dari stainless
steel dengan insert wear-resistant.
Keunggulan AWJM meliputi fleksibilitas aplikasi, presisi tinggi, serta minimnya efek termal
pada benda kerja, menjadikannya unggul dalam pemotongan berbagai jenis material.

14. DAFTAR PUSTAKA
Natarajan, Y., Murugesan, P. K., Mohan, M., & Khan, S. a. L. A. (2019). Abrasive Water Jet Machining process: A state
of art of review. Journal of Manufacturing Processes, 49, 271–322. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.11.0
dti - Waterjet Orifice Materials & Design. (2022, September 23). Dti Inside. https://www.dtiinside.com/support-
information/waterjet-orifice-materials-design/
TM
FineMetalWorking. (2021, May 28). Abrasive water jet machining. How water jet cutter works? Fine MetalWorking.
https://finemetalworking.com/water-jet-cutter
Deng, Y. (2025, July 23). A comprehensive guide to water jet cutting. Proleantech | Custom Parts On-Demand.
https://proleantech.com/water-jet-cutting-guide/
Perotti, F., Annoni, M., Calcante, A., Monno, M., Mussi, V., & Oberti, R. (2021). Experimental study of abrasive
waterjet cutting for managing residues in No-Tillage techniques. Agriculture, 11(5), 392.
https://doi.org/10.3390/agriculture11050392
Llanto, J. M., Tolouei-Rad, M., Vafadar, A., & Aamir, M. (2021). Recent Progress Trend on abrasive waterjet cutting of
Metallic Materials: A review. Applied Sciences, 11(8), 3344. https://doi.org/10.3390/app11083344
Bañon, F., Sambruno, A., González-Rovira, L., Vazquez-Martinez, J. M., & Salguero, J. (2021). A review on the
abrasive Water-Jet machining of Metal–Carbon fiber hybrid materials. Metals, 11(1), 164.
https://doi.org/10.3390/met11010164

15. TERIMA KASIH KELOMPOK 2