PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DAPUR
PELEBUR UNTUK KUNINGAN DENGAN
KAPASITAS 50 KG UNTUK KEPERLUAN
INDUSTRI RUMAH TANGGA
(DETAIL : PEMILIHAN BAHAN)
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DOLI MARTUA NIM: 050401059
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT. atas rahmat dan karunia-Nya yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana ini berjudul “Perancangan Dan Pembuatan Dapur Pelebur Untuk Kuningan Dengan Kapasitas 50 Kg Untuk Keperluan Industri Rumah Tangga (Detail : Pemilihan Bahan)”. Tugas sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dalam menyelesaikan pendidikan untuk meraih gelar Sarjana Teknik.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ayahanda Sutan Lembang Alam Lubis dan Ibunda Masrifah Nasution yang membesarkan serta mendidik penulis, dan dengan doa-doanya yang selalu menyertai penulis setiap saat.
2. Ibu Ir.Raskita S Meliala selaku dosen pembimbing tugas sarjana yang telah memberi arahan, bimbingan dan pelajaran berharga dari awal hingga selesainya tugas sarjana ini.
3. Bapak Dr.Ir.Ing.Ikhwansyah Isranuri, M.Eng dan bapak Ir.Tulus
Burhanuddin Sitorus,MT Selaku Ketua jurusan dan Sekretaris Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Jurusan Teknik Mesin di Universitas sumatera Utara, Yang telah banyak membantu penulis dan memberikan bimbingan selama perkuliahan.
5. Semua teman – teman sejawat dan seperjuangan, yaitu Andy Hakim Nasution, Mukti Batubara, Adek Nisa, Marjan Lubis, Sutan Lubis, Ahmad Hudawi Lubis dan teman – teman anggota Ikatan Mahasiswa Mandailing Julu (IMA-MAJU) atas motivasi – motivasinya yang luar biasa.
Akhir kata semoga Tugas Sarjana ini dapat bermanfaat. Dan penulis menyadari bahwasanya tugas sarjana ini jauh dari kesempurnaan, karena keterbatasan pengetahuan dan referensi maka penulis berharap saran dan kritik yang membangun untuk kesempurnaan tugas sarjana ini.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih atas waktu dan perhatian yang
telah diberikan kepada penulis.
Medan , juni 2010
ABSTRAK
Saat ini hasil pengecoran logam industri rumah tangga di indonesia masih kalah saing dengan hasil pengecoran buatan luar negeri.Ini disebabakan kualitas benda –benda coran kurang baik, kemampuan produksi dan biaya dalam proses memproduksi benda-benda coran kurang efektif. Tujuan dari perencanaan ini adalah merancang dapur crucible kapasitas 50 kg dengan pemilihan bahan agar biaya pembuatan dapur dan kualitas bahan hasil coran dapat bersaing dengan industri luar negeri. Metode yang digunakan dalam perancangan ini meliputi kajian literature, perancangan, dan pembahasan. Hasil yang diperoleh yaitu pemilihan bahan dapur crucible kapasitas 50 kg dengan batu tahan api jenis SK 32 berbentuk persegi dan segitiga, kemudian sebagai bahan pengikat batu tahan api digunakan semen tahan api, sebagai dinding luar dari dapur digunakan baja karbon berukuran 2.5 mm,Cawan lebur yang terbuat dari grafit berbentuk silinder dengan kapasitas 50 kg yang menggunakan bahan bakar minyak tanah. Kesimpulan dari rancangan ini adalah dapur crucible ini sesuai digunakan untuk industri rumah tangga sebagai sarana untuk indutri kecil.
DAFTAR ISI
DAFTAR SIMBOL ………vii
DAFTAR LAMPIRAN ………..viii
BAB I. PENDAHULUAN ………..1
1.1 Latar Belakang ………..1
1.2 Maksud dan Tujuan ………1
1.3 Batasan Masalah ………2
1.4 Metode Penulisan ………2
1.5 Sistematika Penulisan ……….3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ………...4
2.1 Dasar Pemilihan Bahan...………4
2.2 Tembaga dan Paduannya ………..5
2.2.1 Tembaga Murni ………...5
2.2.2 Paduan Tembaga………..………..…9
2.3 Seng dan Paduannya ………14
2.4 Magnesium dan Paduannya ………..15
2.5 Alumunium dan Paduannya ……….16
2.6 Dapur Crucible ………17
2.7 Pemilihan Bahan Batu Tahan Api ………21
2.7.1 Pemilihan Batu Tahan Api ………..21
2.7.2 Bahan Batu Tahan Api ………22
2.8 Semen Tahan Api ……….23
2.9 Konstruksi Dapur Pelebur ………24
BAB III. PERENCANAAN DAPUR ………25
3.1 Dapur Pelebur………..………..25
3.1.1 Batu Tahan Api………26
3.1.2 Semen Tahan Api……….27
3.1.3 Dinding Luar………28
3.2 Cawan Lebur ……….28
3.3 Penumpu Cawan Lebur……….….29
3.4 Ruang bakar………..…30
BAB IV. BAHAN DAPUR PELEBUR………..………..32
4.1 Batu Tahan Api………….. ……….32
4.2 Semen Tahan Api …… ………...………34
4.3 Dinding Luar…….………...36
4.4 Cawan Lebur…………...……….37
4.6 Perhitungan pemilihan bahan bakar………40
4.6.1 Kalor Untuk Melebur kuningan (Q1)...42
4.6.2 Kalor Yang Diserap Batu Bata (Q2)……….43
4.6.3 Panas Yang Diserap Dinding Plat Luar (Q3)...44
4.6.4 Panas Yang Diserap Cawan Lebur (Q4)………...………45
4.6.5 Panas yang Diserap Plat Atas (Q5)………...45
4.6.6 Kalor Total Yang Terserap (Qtot)...46
4.6.7 Laju Aliran Panas ke Dinding Samping (q1)...46
4.6.8 Panas Yang Terbuang Melalui Plat Atas ( q2 )...49
4.6.9 Panas yang terbuang melalui lubang cawan peleburan (q4)...51
4.6.10 Waktu peleburan...52
4.6.11 Kebutuhan bahan bakar...54
4.7. Tabel Hasil Perhitungan...54
4.8 Proses pembuatan dapur...55
4.8.1 Membuat dinding luar...55
4.8.2 Membuat dinding dalam...58
4.8.3 Pengikatan dinding dalam...59
4.8.4 Pengecatan dinding luar...59
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ……….60
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Hubungan antara laju pengaruh dan
ketidk murnian dalam hantaran listrik 10
Gambar 2.2 Diagram fasa Cu-O 11
Gambar 2.10 Dapur crucible yang bias dimiringkan 25
Gambar 2.11 Tanur udara terbuka 26
Gambar 2.12 Penampang tanur udara 27
Gambar 2.13 Tanur induksi 28
Gambar 3.1 Konstruksi dapur pelebur 25
Gambar 3.2 Dimensi batu tahan api 27
Gambar 4.8 Dinding luar yang dilubangi 56
Gambar 4.9 Proses pengerolan dinding luar 57
Gambar 4.10 Dinding luar yang telah dibentuk slinder 57
Gambar 4.11 Penyusunan batu tahan api kedalam diding slinder 58
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Berat jenis beberapa jenis logam 7
Tabel 2.2 Paduan utama tembaga tempaan 10
Tabel 4.1 Titik cair tembaga (Cu) dan ( Zn) 32
Tabel 4.2 karaktersistik bata tahan api 33
Tabel 4.3 karakteristik semen taha api 34
Tabel 4.4 Berat total dapur 54
Tabel 4.5 Total kalor yang terserap bahan dapur 55
DAFTAR SIMBOL
ho Koefisien perpindahan panas konveksi W/m.oC
HHV Nilai pembakaran atas minyak tanah KJ/kg
kb Konduktivitas thermal batu bata W/m.oC
kp Konduktivitas thermal dinding plat W/m.oC
L Tinggi ruang bakar m
mb Massa batu bata kg
mbb Massa bahan bakar kg
mpl Massa plat dinding luar kg
mcl Massa cawan lebur kg
mal Massa kuningan yang akan dilebur kg
Nu Bilangan Nusselt -
Pr Bilangan Prandal -
q1 Kalor yang terbuang dari dinding dapur KJ/jam
q2 Kalor yang terbuang dari lubang cawan lebur KJ/jam
Q1 Kalor yang diserap untuk melebur kuningan KJ
Q2 Kalor yang diserap batu tahan api KJ
Q3 Kalor yang diserap dinding plat luar KJ
Q4 Kalor yang diserap cwan lebur KJ
Qt1 Kalor total yang diserap KJ
Qt2 Kalor yang terbuang selama proses KJ
r3 Jari-jari dalam bata m
r4 Jari-jari luar bata m
r5 Jari-jari luar dinding m
Re Bilangan Reynold -
tb Tinggi bata yang menerima panas m
tp Tinggi plat yang mengalami prubahan suhu m
tf Suhu film oK
Ta Temperatur ruang bakar oK
T1 Temperatur suhu lingkungan oK
Uo Koefisien perpindahan panas total W/m.oC
V Viskositas Kinematika Cst
Xp Ketebalan plat dinding m
ABSTRAK
Saat ini hasil pengecoran logam industri rumah tangga di indonesia masih kalah saing dengan hasil pengecoran buatan luar negeri.Ini disebabakan kualitas benda –benda coran kurang baik, kemampuan produksi dan biaya dalam proses memproduksi benda-benda coran kurang efektif. Tujuan dari perencanaan ini adalah merancang dapur crucible kapasitas 50 kg dengan pemilihan bahan agar biaya pembuatan dapur dan kualitas bahan hasil coran dapat bersaing dengan industri luar negeri. Metode yang digunakan dalam perancangan ini meliputi kajian literature, perancangan, dan pembahasan. Hasil yang diperoleh yaitu pemilihan bahan dapur crucible kapasitas 50 kg dengan batu tahan api jenis SK 32 berbentuk persegi dan segitiga, kemudian sebagai bahan pengikat batu tahan api digunakan semen tahan api, sebagai dinding luar dari dapur digunakan baja karbon berukuran 2.5 mm,Cawan lebur yang terbuat dari grafit berbentuk silinder dengan kapasitas 50 kg yang menggunakan bahan bakar minyak tanah. Kesimpulan dari rancangan ini adalah dapur crucible ini sesuai digunakan untuk industri rumah tangga sebagai sarana untuk indutri kecil.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang
Ilmu teknik Pengecoran Logam adalah salah satu teknik produksi dimana di indonesia masih memerlukan banyak usaha dalam pembinanya yang lebih terarah, sehingga kualitas produk, kemampuan produksi dan biaya produksi dalam proses memproduksi benda-benda coran akan dapat menyaingi benda-benda coran buatan luar negeri.
Dalam hal ini Perlu pembinaan dilakukan, oleh karena itu ahli ilmu pengecoran harus mampu mengembangkan industri pengecoran di Indonesia yang mana salah satu caranya adalah dengan memberikan dasar ilmu pengetahuan yang baik kepada Perguruan Tinggi yang mengambil program studi teknik produksi.
Dengan mempertimbangkan hal diatas, maka diperlukan adanya sarana praktek yang memadai, yang mana salah satu alat utama dalam pengecoran adalah Dapur Crusible.
Dengan adanya Dapur Crusible maka diharapkan agar dapat mempraktekkan ilmu yang diperolehnya selama dibangku perkuliahan dan membandingkannya dengan ilmu praktek untuk lebih memantapkan pemahaman dalam bidang ilmu teknik pengecoran.
Saat ini pabrik pengecoran kuningan yang besar dan masih berproduksi sangat sedikit, salah satunya adalah Baja Jaya Jl.Metal No.15/9.sedangkan pengecoran logam yang berbentuk bukan industri atau berproduksi kecil sangat banyak bertebaran, yang mana mutunya masih perlu diperhatikan untuk dapat ditingkatkan agar dapat bersaing dipasaran.
1.2 Maksud dan Tujuan
membantu dalam membuat cetakan-cetakan logam sendiri yang selanjutnya dapat menghasilkan benda-benda cor yang kualitasnya dapat terus ditingkatkan.
Tujuan dari perencanaan ini adalah merancang dapur crucible dengan kapasitas 50 kg dengan pemilihan bahan agar biaya dan kualitas coran dapat bersaing denga benda coran luar negeri
1.3 Batasan Masalah
Berhubung dengan sangat luasnya persoalan dalam masalah pengecoran, maka akan dibatasi ruang lingkup tugas sarjana ini yaitu tentang rancang sebuah dapur Crusible yang akan melebur kuningan dengan kapasitas kecil sehingga cocok untuk sarana industri rumah tangga..
Karena pada perencanaan dapur crucble ini diharapkan agar nantinya dapat bekerja dengan baik, maka perencanaan dari dapur ini meliputi pemilihan bahan dapur crucible,bahan penyekat panas,bahan cawan lebur, besar kalor yang dibutuhkan dan pemakaian bahan bakar. proses pembuatan dapur.
1.4 Metode Penulisan
Dalam menyelesaikan perencanaan dapur crucible ini dipakai tiga dasar metode dasar penyelesaian yaitu:
1. Survey Lapangan
Disini dilakukan peninjauan pada Laboratorium Foundry yang menggunakan dapur pelebur untuk memperoleh data-data serta membandingkan dengan dapur crucible yang telah beroperasi yang dipakai di industri-industri pengecoran logam.
2. Studi Literatur
Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan yang berhubungan dengan hal yang dibahas
3. Diskusi
1.5 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan tugas sarjana ini adalah:
1. BAB I : Pendahuluan, berisikan latar belakang. maksud dan tujuan perencanaan,batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.
2. BAB II : Tinjauan Pustaka, berisikan tentang teori-teori yang mendasari perencanaan pengecoran logam.
3. BAB III : Perencanaan Dapur, berisikan gambaran umum dapur, bata tahan api, semen tahan api, penumpu cawan lebur, cawan lebur, kapasitas cawan lebur ,ruang bakar
4. BAB IV : Pemilihan bahan dapur crucble,berisikan tentang bata tahan api, seman tahan api, cawan lebur, ,penumpu cawan lebur, pemakaian bahan bakar serta kalor yang terjadi pada dapur, proses pembuatan dapur crucible.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Logam Bukan Besi
Negara kita merupakan negara penghasil logam bukan besi yaitu penghasil timah putih, tembaga, nikel, alumunium dan sebagainya. Dalam keadaan murni logam bukan besi ini memiliki sifat yang sangat baik namun untuk meningkatkan kekuatan umumnya dicampur dengan logam lain sehingga membentuk paduan. Ciri dari logam bukan besi adalah mempunyai daya tahan terhadap korosi yang tinggi, daya hantar listrik yang baik dan dapat berubah bentuk secara mudah. Pemilihan dari peduan logam bukan besi ini tergantung pada banyak hal antara lain kekuatan, kemudahan dalam pembentukan, berat jenis, harga bahan baku, upah pembuatan dan penampilannya.Logam bukan besi ini di bagi dalam dua golongan menurut berat jenisnya, yaitu logam berat dan logam ringan. Logam berat adalah logam yang mempunyai berat jenis diatas 5 kg/m3...(lit 2 hal 64)
Berat jenis dari masing-masing bukan besi ini dapat dilihat pada tabel 2.1. Secara umum dapat dinyatakan bahwa makin berat suatu logam bukan besi maka makin banyak daya tahan korosinya. Bahan logam bukan besi yang sering dipakai adalah paduan tembag, paduan alumunium, paduan magnesium, dan paduan timah. Tabel 2.1 ini memperlihatkan perbandingan berat jenis serta berbagai logam bukan besi...(lit 2 hal 64)
Tabel 2.1 Berat jenis beberapa jenis logam ... (Lit 2 hal 64)
Logam Berat Jenis (kg /m3)
2.2 Dasar pemilihan bahan
Pada industri rumah tangga khususnya industri pengecoran logam masih belum banyak di indonesia.ini disebabakan karena biaya bahan dalam pembuatan dapur crucible sangat mahal,sehingga masyarakat banyak yang tidak sanggup membuka usaha dalam industri pengecoran rumah tangga.
Dasar pemilihan bahan adalah bahan yang akan dilebur yaitu kuningan.adapu pembuatan dapur ini karena besarnya biaya bahan dasar dari dapur mahal dan juga masih sedikitnya industri pengecoran logam khususnya pengecoran logam kuningan.hasil pengecoran logam kuningan dipasaran sangat sedikit, sementara banyak hasil pengecoran yang terbuat dari kuningan dibutuhkan masyarakat untuk keperluan sehari hari.
2.3 Tembaga dan paduannya
2.3.1 Tembaga Murni
Secara industri sebagian beasr penggunaan tembaga dipakai sebagai kawat atau bahan untuk penularan panas dalam memanfaatkan hantaran listrik dan panasnya yang baik .sejak tahun 1913 sebagai satuan hantaran listrik digunakan % IACS (International Annealed Copper Standard) yang mempunyai nilai rata-rata 100% untuk tembaga teknis.dalam standar ini suatu hantaran dinyatakan 100% kalau tahanan spesifi pada 20°C adalah 1,7241 µΩcm atau 0,153280Ω/g.m(pada masa jenis 8,89 g/cm³).sesuai dengan perkembangan dalam teknologi pemurnian ,kemurnian tembaga telah sangat diperbaiki dan sekarang tembaga yang paling murni mempunyai konduktifitas listrik 103 %.hantaran panas pada 20ºC telah juga diperbaiki dari 0.923 cal/(cm.derajat.detik)dalam tahun 1950-an sampai 0.941cal/cm.derajat .detik)dalam tahun 1970-an……...(lit 10 hal 121)
Tembaga murni untuk keperluan industri dicairkan dari tembaga yang diproses dengan elektrolisa,dan klasifikasi menjadi tiga macam menurut kadar oksigen dan cara deoksidasi,yaitu tembga ulet,tembaga deoksidasi dan tembaga bebas oksidasi.kalau O terkandung dalam tembaga unsur-unsur pengotor dapat mengendap sebagai oksidasi maka jumlah larutan padat untuk menaikan hantaran lisrtik ,jadi berkurang dengan oksida yang banyak pada temperatur tinggi dapat menyebabkan kegetasan hydrogen ,untuk mencegah ini dipergunakan tembaga deoksidasiatau tembaga bebas oksigen .dalam tembaga murni untuk keperluan industri biasa terdapat unsur-unsur gas yang memberikan pengaruh terhadap berbagai sifat.oksigen adalah unsur yang penting yang berhubungan erat dengan kadar hydrogen dan belerang...(lit 10 hal 121)
Secara industry sebagian besar penggunaan tembaga dipakai untuk kawat atau bahan penukar panas karena sifat tembaga yang mempunyai sifat hantaran listrik dan panas yang baik. Tembaga ini jika dipadukan dengan logam lain akan menghasilkan paduan yang banyak dibutuhkan oleh manusia. D%an yang paling sering dipakai adalah campuran antara tembaga dan timah, mangan yang biasa disebut perunggu digunakan untuk bagian-bagian mesin khusus dimana diperlukan sifat-sifat yang luar biasa.Paduan antara tembaga dengan unsur-unsur lain dapat membentuk paduan lain seperti:
1. Brons
Brons adalah paduan antara tembaga dengan timah dimana kandungan dari timah kurang dari 15% karena mempunyai titik cair yang kurang baik maka brons biasanya ditambah seng, fosfor, timbal dan sebagainya.
2. Kuningan
Kuningan adalah paduan antara tembaga dan seng, dimana kandungan seng sampai kira-kira 40%. Dalam ketahanan terhadap korosi dan aus kurang baik disbanding brons tetapi kuningan mampu cornya lebih baik dan harganya lebih murah.
3. Brons Alumunium
Untuk diagram fasa dan paduannya dapat dilihat pada gambar 2.1 kesetimbangan fasa tembaga dimana pada diagram ini dapat dilihat temperature terbentuknya fasa cairan, fasa α dan fasa β pada logam tembaga serta mengetahui
temperatur cair dari kadar komposisi tembaga dengan kadar 100% Cu atau tembaga murni adalah 1084°C...(lit 10 hal 122)
2.3.1.1 Pengaruh oksigen
Gambar 2.2 menunjukkan diagram fasa untuk sistem Cu-O jumlah larutan padat maksimum dari O pada titik eutektik 10650C, adalah 1,008%. Tembaga ulet mengandung sampai 0,04% O terdiri dari struktur berfasa ganda dengan Cu dan Cu 2O. Dalam coran, struktur eutektik dari Cu-Cu2O dapat dilihat, tetapi dengan
pengerjaan berubah menjadi struktur dimana partikel-partikel Cu2O mengarah dalam arah pengerjaan. Cu2O merupakan fasa berbentuk piringan diharapkan memberikan pengaruh yang kurang buruk terhadap sifat-sifat mekanik, tetapi kalau jumlahnya banyak akan menyukarkan dalam pengerjaan dingin, jadi lebih baik mengontrol kadar oksigen agar rendah walaupun tembaga ulet...(lit 10 hal121)
Gambar 2.2 Ketak Murnian Dalam Hantaran Listrik (lit 10 hal 122)
2.3.1.2 Pengaruh hidrogen
Gambar 2.3. Diagram Fasa Cu – O (lit 10 hal 123)
H dalam tembaga yang mengandung O bereaksi dengan Cu2O membentuk
H2O, yang tidak bisa lagi tinggal di dalam kisi atom dan membentuk
gelembung-gelembung yang mengakibatkan berbagai cacat dalam batas butir. Jadi tembaga liat mengandung jumlah O yang cukup menjadi getas karena pemanasan dalam atmosfir tereduksi, hal ini sering dinamakan penyakit hidrogen. Untuk keadaan tersebut tidak dapat dipergunakan tembaga ulet kecuali tembaga deoksidasi, tembaga bebas hidrogen atau tembaga deoksidasi fosfor...(lit 10 hal 123)
2.3.1.3 Tembaga deoksidasi
P sering dipergunakan untuk deoksidasi Cu. Karena kegetasan yang disebabkan hidrogen merupakan kerugian, maka tembaga deoksidasi faktor dipergunakan untuk pengelasan dan penyolderan. Jumlah P tersisa adalah 0,004-0,04% yang mengurangi konduktifitas listrik. Sebagai tambahan CaB6 dan Li
Di Amerika Serikat tembaga oksigen dibuat dari tembaga elektronik yang sangat murni dengan mempergunakan tungku induksi frekuensi rendah, dalam atmosfir gas CO dengan pengecoran kontinu, hasilnya dinamakan tembaga hantaran tinggi bebas oksigen (tembaga OFHC). Di Jerman tembaga dibuat sampai 0,013%O yang dihilangkan gasnya dengan Li dan dituang dalam atmosfir CO di dapat tembaga bebas oksigen. Di Jepang tembaga dibuat dengan mencairkannya dalam vakum atau dalam gas CO. Dengan demikian O menjadi lebih rendah dari 0,001% kadar H lebih rendah, tidak terjadi penggetasan hidrogen. Tembaga tersebut dipergunakan untuk katoda tabung sinar X dan magnetron...(lit 10 hal 123)
2.3.2 Paduan Tembaga
Tembaga membentuk larutan padat dengan unsur-unsur logal lain dalam daerah yang luas, dan dipergunakan untuk berbagai keperluan. Tabel 2.2 menunjukkan contoh dari paduan tembaga untuk proses pembentukan.
Paduan untuk coran hampir mempunyai komposisi kimia yang sama tetapi memmperbaiki mampu cornya dan mampu mesinnya komposisi kimianya agak berbeda dalam beberapa komponen...(lit 10 hal 124)
Table 2.2 Paduan Tembaga Utama Tempaan (lit 10 hal 124)
Paduan Komposisi kimia (%)
Sifat –sifat mekanik setelah pengujian
(kgf/mm Perpanjangan(%) Kuningan 70-30
Poros baling baling kapal
Gambar 2.4 Diagram Fasa Cu
2.2.2.1 Kuningan
Kuningan berasal dari zaman Romawi, Gb.2.3 menunjukkan diagram fasa Cu-Zn. Dalam sistem ini terdapat 6 fasa yaitu: α, β, γ, δ, ε, dan η, dari semua fasa itu yang penting secara industri adalah dua, yaitu α dan β. Α mempunyai struktur
fcc dan β mempunyai struktur bcc. Ada juga fasa β’ dengan kisi super. Seperti telah diketahui dari diagram fasa untuk kuningan 70-30, fasa α merupakan fasa yang lunak dan mudah dikerjakan, sedangkan kuningan 60-40, adalah fasa α+ β yang mempunyai kekuatan tinggi. Paduan dengan kira-kira 45%Zn mempunyai kekuatan yang paling tinggi akan tetapi tidak dikerjakan, jadi hanya dipergunakan untuk paduan coran.
(1) Kuningan khusus
ini larut padat dalam α dan β, sehingga tidak membentuk fasa baru hanya mengubah perbandingan antara fasa α dan β...(lit 10 hal 125)
Pb larut padat dalam kuningan hanya sampai 0,4%, dan kelebihannya mengendap dalam batas butir dan di dalam butir terdipersikan secara halus yang hal ini memperbaiki mampu mesin dan membuat permukaan yang halus oleh karena itu dipergunakan untuk roda gigi pada jam yang dibebani secara ringan.
Sn memperbaiki ketahanan korosi dan sifat-sifat mekaniknya kalau ditambahkan dalam daerah larutan padat...(lit 10hal 125
Al adalah efektif untuk memperhalus butir kristal dan memperbaiki ketahanan korosi terhadap air laut jadi paduan ditambah 1,5 sampai 2,5% Al dapat dipergunakan untuk pipa kondensor, dan lainya...(lit 10 hal 125) 2.2.2.2 Perunggu (brons)
Paduan ini dikenal oleh manusia sejak lama. Perunggu merupakan paduan antara Cu dan Sn dalam arti yang sempit. Tetapi dalam arti yang luas perunggu berarti paduan Cu dengan unsur logam lainnya selain dari Zn. Dibandingkan dengan tembaga murni dan kuningan, perunggu merupakan paduan yang mudah dicor dan mempunyai kekuatan yang lebih tinggi, demikian juga ketahanan ausnya dan ketahanan korosinya oleh karena itu banyak dipergunakan untuk berbagai komponen mesin, bantalan, pegas, coran artistik, dsb...(lit 10 hal 125)
(1) Perunggu timah putih
Gambar. 2.4 menunjukkan diagram Cu-Sn. Ada delapan fasa, yaitu α, β, η,
γ, δ, ε, ζ, dan Sn. Fasa α merupakan struktur fcc pada 520oC larut pada 15,8% Sn, dan kalau temperatur diturunkan batas kelarutan padatnya juga menurun akan tetapi memerlukan waktu yang sangat lama untuk mengendapkan fasa Sn, oleh karena itu tidak perlu lagi memperhatikan perubahan batas kelarutan padat. Selanjutnya komposisi dari paduan praktis adalah 4-12%Sn, oleh karena itu tidak perlu memperhatikan fasa-fasa di daerahpaduan tinggi...(lit 10 hal 125)
dengan 8-12%Sn dinamakan metal, paduan dengan 10%Sn dan 23%Sn dinamakan admiralty gun metal, sedangkan yang mengandung 18-23%Sn disebut “brons bell” dan paduan yang mengandung 30-32% disebut ‘brons kaca’ ( lit 10
hal 126)
Gambar 2.5 Diagram Fasa Cu - Sn
(2) Perunggu posfor (brons posfor)
Pada paduan tembaga posfor berguna sebagai penghilang oksida, oleh karena itu penambahan posfor 0,05-0,5% pada paduan memberikan kecairan logam yang lebih baik. Brons posfor mempunyai sifat-sifat lebih baik keelastisannya, kekuatan dan ketahanan terhadap aus. Ada tiga macam brons posfor yang dipergunakan dalam industri yaitu brons biasa yang tidak mempunyai kelebihan P yang dipakai dalam proses menghilangkan oksida, brons posfor untuk pegas dengan kadar 0,05-0,15% yang ditambahkan kepada brons yang mengandung Sn kurang dari 10% dan brons posfor untuk bantalan yang mengandung 0,3-1,5%P ditambahkan kepada brons yang mengandung lebih dari 10%Sn...(lit 10hal 126)
(3) Brons
mampu bentuk yang lebih dan ketahanan korosi yang baik, sehingga penggunaannya lebih luas. Tetapi mampu coran kurang baik sehingga memerlukan teknik yang khusus pada pengecorannya...( lit 10 hal 126)
2.3.2.2 Paduan tembaga yang dapat dikeraskan dengan presipitasi
Ada beberapa macam paduan tembaga yang mempunyai diagram fasa di mana kelarutan pada larutan padat di daerah Cu meningkat menurut temperatur. Kalau paduan ini didinginkan secara tiba-tiba dari larutan padat yang homogen pada temperatur tinggi dan kemudian dituangkan pada temperatur yang cocok, maka akan terjadi pergeseran oleh adanya fasa presipitasi yang halus yang terdispersikan. Sebagai tambahan terhadap paduan biner yaitu Ag, Cd, Cu-Zr, Cu-Cr, Cu-Ti, Cu-Fe2P, Cu-Ni2 Si, Cu-Be Co, Cu-Ti-Sn-Cr, dsb.
Gambar 2.6 Diagram Fasa Tembaga (lit 10 hal 127)
2.4 Seng dan paduannya
Seng adalah logam bukan besi kedua setelah tembaga yang diproduksi secara besar yang mana lebih dari 75% produk cetak tekan terdiri dari paduan seng. Logam ini mempunyai kekuatan yang rendah dengan titik cair yang juga rendah dan hamper tidak rusak di udara biasa. Dan dapat digunakan untuk pelapisan pada besi, bahan baterai kering dan untuk keperluan percetakan...(lit 10 hal 150)
Selain itu seng juga mudah dicetak dengan permukaan yang bersih dan rata, daya tahan korosi yang tinggi serta biaya yang murah. Dikenal seng komersial dengan 99,995 seng disebut special high grade. Untuk cetak tekan diperlukan logam murni karena unsure-unsur seperti timah, cadmium dan tin dapat menyebabkan kerusakan pada cetakan cacat sepuh...(lit 10 hal 150)
Paduan seng banya digunakan dalam industry otomotif, mesin cuci, pembakar minyak. Lemari es, radio, gramafon, televisI, mesin kantor dan sebagainya.
2.5 Magnesium dan paduannya
Paduan magnesium (mg) merupakan logam yang paling ringan dalam hal berat jenisnya. Magnesium mempunyai sifat yang cukup baik seperti alumunium, hanya saja tidak tahan terhadap korosi. Magnesium tidak dapat dipakai pada suhu diatas 150°Ckarena kekuatannya akan berkurang dengan naiknya suhu. Sedangkan pada suhu rendah kekuatan magnesium tetap tinggi...( lit 10 hal 143)
Gambar 2.7 Diagram Fasa Magnesium (lit 10 hal 143)
Karena ketahanan korosi yang rendah ini maka magnesium memerlukan perlakuan kimia atau pengecekan khusus segera setelah benda decetak tekan. Paduan magnesium memiliki sifat tuang yang baik dan sifat mekanik yang baik dengan komposisi 9% Al, 0,5% Zn, 0,13% Mn, 0,5% Si, 0,3% Cu, 0,03% Ni dan sisanya Mg. kadar Cu dan Ni harus rendah untuk menekan korosi..(lit 10 hal 143)
2.6 Alumunium dan paduannya
Alumunium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahan korosi yang sangat baik karena pada permukaannya terhadap suatu lapisan oksida yang melindungi logam dari korosi dan hantaranlistriknya cukup baik sekitar 3,2 kali daya hantar listrik besi. Berat jenis alumunium 2,643 kg/m3 cukup ringan dibandingkan logam lain.
Kekuatan alumunium yang berkisar 83-310 MPa dapat dilipatkan melalui pengerjaan dingin atau penerjaan panas. Dengan menambah unsur pangerjaan panas maka dapat diperoleh paduannya dengan kekuatan melebihi 700 MPa paduannya.
Alumunium dapat ditempa, ekstruksi, dilengkungkan, direnggangkan, diputar, dispons, diembos, dirol dan ditarik untuk menghasilkan kawat. Sipanasan dapat diperolah alumunium denganbentuk kawat foil, lembaran pelat dan profil. Semua paduan alumunium ini dapat di mampu bentuki (wrought alloys) dapat di mesin, di las dan di patri...(lit 10 hal 131)
2.7 Dapur Crucible
Gambar 2.8 Dapur Kedudukan Tetap
Gambar 2.9 Dapur Crucible Yang Bisa Dimiringkan
adalah gas atau minyak. Udara pembakaran dan bahan bakar biasanya dipanaskan mula dengan melewatkan pada ruang pemanas dibawah tanur. Pemanasan ini bertujuan untuk mempeercepat terjadinya pembakaran dan menjaga agar tidak terjadi perubahan suhu yang mencolok didalam tanur. Pintu pengisian terletak di sisi depannya . Tanur udara terbuka biasanya digunakan untuk peleburan baja. Tanur………(lit 11 hal 125)
Tanur udara adalah bentuk yang dimodifikasi dari tanur udara terbuka. Bentuknya hampir sama dengan tanur udara terbuka, penampang tempat logam cair berbentuk lebar dan dangkal. Tanur dipanaskan dengan alat pemanas dengan bahan bakar minyak . Burner dan udara pembakaran ditempatkan pada salah satu ujung tanur dan udara sisa pembakaranakan keluar dari ujung yang lain. Komposisi kimia dapat dikontrol lebih baik pada dapur ini dibanding dengan dapur kupola. Bila ingin melakukan penambahan dilakukan dengan membuka tutup tanur dan menuangkannya dari atas...(lit 11 hal 125)
Tanur ini biasanya digunakan untuk melebur besi cor putih dan besi cor mampu tempa, dan kadang juga digunakan untuk peleburan logam non besi. Biaya operasi tanur ini lebih tinggi dibandingkan dengan kupola . Sering juga tanur ini dikombinasikan dengan kupola dalam operasinya. Mula-mula peleburan dilakukan dengan kupola kemudian cairan dipindahkan ke tanur udara untuk diatur komposisinya. Skema tanur udara dapat dilihat pada gambar 2.10
Gambar 2.11. Penampang tanur udara (lit 4 hal 126)
perkakas, baja untuk cetakan,baja tahan karat,dan baja tahan panas yang tinggi. Tanur ini bekerja berdasarkan arus induksi yang timbul dalam muatan yang menimbulkan panas sehingga memanasi crucible dan mencairkan logam di dalam crucible. Bentuk dari tanur induksi listrik dapat dilihat pada gambar 2.12. di bawah ini.
Gambar 2.12. Tanur Induksi (a) Penampang (b) Kumparan yang bias
2.8 Pemilihan Bahan Batu Bata Tahan Api
Pemilihan bahan batu bata yang akan digunakan untuk dapur pelebur tipe Crucible dengan bahan bakar minyak tanah ini, ditentukan dengan memperhatikan sifat-sifta dapur tersebut seperti dapur yang bekerja sampai temperatur 750 0C serta perhitungan biaya dari banyaknya batu bata yang digunakan.
Diharapkan pada suhu yang direncanakan tersebut bahan dari dapur tidak akan berubah sifatnya akibat pembebanan panas sehingga terjadi perubahan struktur dari bahan. Koefisien dari daya hantar panas juga tergantung dari suhu karena koefisien ini akan berkurang nilainya bila suhu dinaikkan.
Oleh karena itu dalam pemilihan batu bata untuk lapisan dinding dapur dan alas dapur bahannya haruslah ditentukan dan dipilih sebaik mungkin agar dapat bertahan lama, tidak mudah pisah dan dapat meningkatkan efisiensi dapur. 2.8.1 Pemilihan Batu Bata
Batu bata yang umum digunakan unuk dapur pelebur tipe Crucible adalah Batu bata yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
• Tidak melebur pada suhu yang relatif tinggi
• Sanggup menahan lanjutan panas yang terjadi tiba-tiba ketika pembebanan suhu
• Tidak hancur di bawah pengaruh tekanan yang tinggi ketika digunakan pada suhu yang tinggi.
• Mempunyai koefisien thermal yang rendah sehingga dapat memperkecil suhu yang keluar
• Memiliki tekanan listrik yang tinggi jika digunakan untuk dapur listrik.
Bahan batu bata ini diklasifikasikan dalam beberapa jenis yaitu golongan Asam, Basa dan Netral. Pemilihan ini sesuai dengan dapur apa yang akan dipergunakan . Adapun bahan-bahan dari bahan batu bata ini adalah:
1. Bahan Batu Bata Jenis Asam
Biasanya terdiri dari pasir silika dan tanah liat tahan api. Silika dalam bentuk murni melebur pada suhu 1710 oC bahan ini terdiri dari hidrat alumina silica (Al2O3, 2SiO2, 2H2O ). s
Biasanya terdiri dari magnesia, clionic magnesia, dan dolomite magnesia mempunyai titik lebur tinggi dan baik untuk melawan korosi, bahan-bahan ini terdiri dari 20 -30 % MgO dan 70 -80 % cliromite dolomite terdiri dari kalsium karbinat dan magnesia (CaCO3, MgCO3).
Dolomite stabil yang terdiri dari CaCO3, SiO3,, MgO adalah bahan yang
lebih baik daripada dolomite biasa sehingga lebih tidak mudah retak. 3. Bahan Batu Bata Jenis Netral
Terdiri dari karbon, grafit, cliromite, dan silimanite. Bahan ini tidak membentuk fasa cair pada pemanasan penyimpan kekuatan pada suhu tinggi jenis cliromite terbuat dari biji cliromite yang komposisinya terdiri dari 32 % FeO dan 68 % CrO3 dan mempunyai titik cair sekitar
2180 0C silimate terdiri dari 63 % Al2O3, dan 37 % SiO2 dan mempunyai titik cair sekitar 1900 0C .
2.8.2 Bahan Batu Bata Tahan Api
Bahan dasar untuk pembuatan batu bata yang dibakar adalah tanah liat. Tanah liat itu terjadi dari tanah napal ( tanah tawas asam kersik) yang dicampur dengan bahan yang lain seperti pasir. Bahan dasar tanah liat didapat di alam dalam berbagai susunan yang dapat dipakai begitu saja untuk industri batu bata. Dua sifat menyebabkan tanah liat cukup dipakai untuk inustri bakar:
1. Keadaan liat atau dapat diremas yang perlu untuk tetap berada dalam bentuk yang sekali diberikan
2. Struktur seperti batu bata yang baru terjadi setelah hasil pembakaran. Jika panas terlampau tinggi dalam pembakaran maka bahan bakar dapat melebur. Tidak semua jenis tanah liat melebur pada saat yang sama. Dasar dan susunan bahan-bahan menentukan besarnya derajat panas yang dibutuhkan . Untuk menggantikan struktur asli dalam struktur batu bata atau untuk melebur batu bata. Kualitas hasil yang didapat bertalian rapat dengan susunan. Tanah liat ,zat bakar ,panas yang terjadi jika membakar dan lamanya membakar
Pemilihan batu bata ini berdasarkan penelitian yaitu batu bata dipanasi sampai suhu kurang lebih 1000 0C di dalam oven pemanas dilakukan berulang kali dan diteliti keadaannya. Ternyata batu bata ini tidak mengalami perubahan bentuk struktur mekanis dan fisiknya secara besar atau batu bata ini mampu dan sesuai untuk digunakan pada dapur peleburan ini... (lit 11 hal 136)
Dengan tahannya batu bata ini dipanasi sampai suhu sekitar 1000 0C, sedangkan suhu dapur yang direncanakan hanya lebih kurang 800 0C sehingga batu bata deli clay ini dapat digunakan untuk dapur pelebur, selain itu harga dari tiap batu bata deli clay relative murah dari batu bata jenis lain serta mempunyai kekuatan yang baik sehingga dapat menahan beban yang akan ditumpu oleh batu bata ini , keuntungan yang lain adalah konduktivitas dari batu bata ini juga kecil sehingga dapat mengurangi panas yang keluar dari ruang bakar sehingga efisiensi panas dapat lebih ditingkatkan... (lit 11 hal 136)
2.8 Semen Tahan Api
Bahan pengikat berfungsi untuk mengikat batu bata serta untuk menutup celah yang terjadi dari penyusunan batu bata. Bahan pengikat yang dipakai ini adalah semen tahan api yang juga dapat menambah ketahanan batu bata terhadapa suhu tinggi... (lit 11 hal. 526)
Untuk dapur peleburan ini dipakai bahan pengikat yaitu semen tahan api yang dijual dipasarandengan komposisi kimia :
• SiO2 dengan kadar 96,33 % ...…....(lit 11hal. 526)
berlebihan akan menyebabkan gelembung gas dan lubang-lubang kecil sedangkan bila air terlalu sedikit semen akan kehilangan sifat lekatnya sehingga tidak dapat mengikat batu bata dengan baik dan akibatnya batu bata dapat ambruk atau beerlepasan. Selain kadar air yang berlebihan menyebabkan air berusaha melepaskan diri sehingga akibatnya permeabilitas permukaan yang besar.
Pemakaian bahan pengikat juga memerlukan teknik yang baik karena tidak boleh terjadinya retak dan harus dipadatkan sepadat mungkin.Kadar semen dan pasir silica juga menjadi factor yang penting karena bila kadar semen yang terlalu sedikit selain menyebabkan kehilangan sifat lekatnya juga dapat membentuk gumpalan-gumpalan pasir serta menyebabkan konstruksi batu bata susah dibongkar.
2.9 Konstruksi Dapur Pelebur
BAB III
PERENCANAAN DAPUR 3.1 Dapur Pelebur
Pada Dapur crucble dapat dilihat bentuk dari dapur konstruksi dapur pelebur yaitu sebuah cawan pelebur yang terletak di tengah-tengah sebuah silinder baja yang dilapisi dengan penyekat panas kemudian terdapat ruang bakar di antara cawan pelebur dan dinding penyekat panas. Di bagian bawah terdapat unit pembangkit untuk mencukupi kebutuha nenergi panas.
Gambar 3.1. Konstruksi Dapur
Alasan pemilihan dapur Crucible yang akan digunakan dibanding dengan memakai dapur pelebur jenis lainnya karena:
1. Dapur pelebur ini tidak memerlukan teknik pengoperasian yang terlalu rumit dibanding dapur pelebur jenis lainnya, sehingga cocok digunakan untuk penelitian dan pengetahuan untuk industri rumah tangga.
2. Dapur Crucible ini dapat menggunakan bahan bakar yang aman seperti minyak tanah.
3. Cocok digunakan untuk melebur logam bukan besi yang mempunyai
4. Mudah dalam pengoperasiannya terutama untuk pengambilan terak pada logam kuningan.
Dapur Crucible ini memakai bahan bakar minyak tanah yang memanasi sebuah cawan lebur yang terletak ditengah-tengah sebuah silinder baja yang dilapisi dengan batu bata, di mana antara cawan lebur dan batu bata tersebut terdapat ruang bakar.
3.1.1 Batu Bata Tahan Api
Batu bata tahan api adalah bahan yang dapat menahan temperatur tinggi dari panas yang terjadi didalam dapur selama beroperasi.
Pada batu bata tahan api terdapat dua jenis bata yang di pergunakan yaitu: 1 . Bata tahan api empat persegi panjang .
Dimana ukuranya sebagai berikut:
Panjang = 200 mm
Lebar = 100 mm
Tinggi = 50 mm
2 . Bata tahan api segitiga lancip
Dimana ukuranya sebagai berikut:
Panjang = 140 mm
Lebar = 70 mm
Tinggi = 50mm
Dimensi batu bata dapat dilihat pada gambar 3.2
Pada perancangan dapur,batu bata tahan api yang dua tipe ini digunakan untuk dinding dan alas dapur, dimana kombinasi tipe empat persegi panjang dan tipe segitiga lancip sedangkan untuk pendukung cawan pelebur digunakan tipe lurus
3.1.2Semen Tahan Api
Seme tahan api adalah bahan yang dapat menahan temperatur tinggi dari panas yang terjadi didalam dapur selama beroperasi. Pemakaian bahan pengikat juga memerlukan teknik yang baik karena tidak boleh terjadinya retak dan harus dipadatkan sepadat mungkin.
Kadar semen dan pasir silica juga menjadi factor yang penting karena bila kadar semen yang terlalu sedikit selain menyebabkan kehilangan sifat lekatnya juga dapat membentuk gumpalan-gumpalan pasir serta menyebabkan konstruksi bata tahan api susah dibongkar.
Jadi karaktristik dari semen tahan api dari dapur ini yaitu: Bahan Penyekat panas: Semen Tahan Api
Titik cair : 1400 oC atau 1673 K
Konduktivitas panas : 1,16 W/m oC Berat Jenis : 1,5 g/cm3
3.1.3 Dinding Luar
Dinding luar yang dipakai terbuat dari baja karbon dengan pengerjaan tempa. Ketebalan dinding adalah 2,5 mm. Plat baja karbon dirol untuk membentuknya menjadi silinder berdiameter 900 mm. untuk dinding penahan bagian bawah dipasang baja karbon dengan ketebalan 2,5 mm.
• Diameter dinding luar : 0,9025 m
• Tinggi dinding : 0,8 m
• Tebal dinding samping : 0,0025 m
Gambar 3.3 plat dinding luar
3.2 Cawan Lebur
Fungsi cawan lebur adalah tempat untuk logam cair selama proses peleburan berlangsung. Cawan tersebut harus mempunyai titik cair yang jauh lebih tinggi dari titik cair logam yang akan dilebur. Pada perencanaan ini cawan lebur yang dipakai adalah silinder dari baja paduan yang dapat menampung 50 kg logam cair. Silinder grafit ini bagian atasnya dibuat berlubang.
Dari kapasitas cawan lebur yang mempunyai kapasitas sebesar 50 kg maka bisa didapat volume dari cawan lebur : 8 liter.
Supaya cairan tidak tumpah maka ditambahkan 25% dari dimensi cawan lebur menjadi 8 liter. Berikut ini spesifikasi dari Cawan Lebur:
• Diameter luar : 250 mm
• Volume : 8 Liter
• Tebal : 30 mm
• Tinggi : 282 mm
Gambar 3.4.Bentuk dan ukuran cawan lebur
3.3. Penumpu Cawan Lebur
Penumpu cawan lebur berfungsi untuk menumpu cawan lebur pada ruang bakar. Penumpu ini terbuat dari batu bata tahan api SK32 yang mampu menahan temperatur 1400°C sedangkan temperatur ruang bakar hanya sampai sekitar 1200°C.
Penumpu yang digunakan berjumlah tiga buah dengan ukuran : Tinggi : 200 mm
Lebar : 50 mm Panjang : 100 mm
Gamabar 3.5 Penumpu Cawan Lebur
3.4 Ruang Bakar
Ruang bakar adalah tempat nyala api untuk membakar dinding cawan. Ruang cawan mempunyai ukuran 1/3 dari ukuran diameter cawan lebur, dengan demikian maka lebar dari ruang bakar ini adalah 100 mm sedangkan tinggi ruang bakar adalah tinggi cawan lebur ditambah tinngi duduka n dari cawan lebur yaitu 200 mm maka dimensi ruang bakar dapa dilihat pada gambar 3.6
BAB IV
PEMBAHASAN BAHAN
Pada dapur crucble bahan yang akan dilebur adalah kuningan. Adapun bahan yang akan dilebur dalam dapur crucible ini berupa campuran tembaga (Cu) dengan Seng (Zn) pada beberapa komposisi dan titik cair, standar titik cair pada paduan kuningan adalah sebagai berikut.
Tabel 4.1 Titik Cair Tembaga (Cu) Dan Seng (Zn)
Bahan Titik Cair Temperatur Tuang
85 % Cu – 15 % Zn 1.150 – 1.200 0C 1.250 – 1.300 0C
70 % Cu – 30 % Zn 1.080 – 1.130 0C 1.160 – 1.230 0C
60 % Cu – 40 % Zn 1.030 – 1.080 0C 1.080 – 1.160 0C
Sumber :Tata Surdia, Kenji Chijiwa, “ Teknik Pengecoran Logam “, PT.Pradnya Paramita, Jakarta, 1975.
Proses peleburan kuningan dalam hal ini menggunakan komposisi Cu 85 % dan Zn 15 %.karena titik cair dan temperatur tuang kuningan yang Cu 85% dan Zn 15% lebih tinggi sehingga memungkinkan untuk melakukan peleburan kuningan yang Zn nya 30%,40% pada dapur crucible dapat dilakukan
4.1 Bata Tahan Api
Batu bata yang umum digunakan untuk dapur pelebur tipe Crucible adalah Batu bata yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
• Tidak melebur pada suhu yang relatif tinggi
• Sanggup menahan lanjutan panas yang terjadi tiba-tiba ketika pembebanan suhu
• Tidak hancur di bawah pengaruh tekanan yang tinggi ketika digunakan pada suhu yang tinggi.
• Mempunyai koefisien thermal yang rendah sehingga dapat memperkecil suhu yang keluar
Bata tahan api adalah bahan yang dapat menahan temperatur tinggi dari panas yang terjadi di dalam dapur selama beroperasi.,bata tahan api yang digunakan adalah bata SK 32.
Gambar 4.1 Bata Tahan Api Sk 32
Pada dapur ini batu bata tahan api yang dipilih adalah SK 32 karena titik cair dari bata tahan api yaitu 1400 0
C, sedangkan titik cair kuningan yang akan dilebur adalah 1200 0
C dan temperatur tuangnya 12500
C – 1300 0
C Tabel 4.2 Karakteristik Bata Tahan Api
Temp. Kerja Max. Porositas Berat Jenis Kuat Tekan Perubahan Tetapan
Sumber :Tata Surdia, Kenji Chijiwa, “ Teknik Pengecoran Logam “, PT.Pradnya Paramita, Jakarta, 1975
.Batu bata tahan api disusun dan sebagai bahan penahan temperatur tinggi dari panas dengan karakteristik sebagai
Titik cair : 1400 oC atau 1673 K...……….(lit 6 hal 767) Konduktivitas panas : 0,69 W/m oC
Berat Jenis : 2,1 g/cm3
Batu bata tahan api yang diperlukan adalah sebagai berikut:
Tipe empat persegi panjang =
=
Tebal alas dapur yang dipakai adalah 200 mm dan selebihnya dilapisi dengan pasir, maka jumlah bata yang dipakai adalah:
=
50 21 200 x
= 84 buah
Sesuai dengan perhitungan banyaknya perencanaan bahan batu bata tahan api yang dibutuhkan dalam pembuatan dapur crucble ini adalah 432 buah
4. 2. Semen Tahan Api
Bahan pengikat berfungsi untuk mengikat batu bata tahan api serta untuk menutup celah yang terjadi dari penyusunan batu bata. Bahan pengikat yang dipakai ini adalah semen tahan api yang juga dapat menambah ketahanan batu bata tahan api terhadap suhu tinggi.
Tabel 4.3 Karakteristik Semen Tahan Api
Temp. Kerja Max. Material Requarired Chemical Composition
Tata Surdia, Kenji Chijiwa, “ Teknik Pengecoran Logam “, PT.Pradnya Paramita, Jakarta, 1975
Pada pembuatan dapur crucible semen yang dipilih adalah semen tahan api
memungkinkan semen tahan api SK32 sebagai bahan pengikat dalam penyusunan bata tahan api. Untuk dapur peleburan ini dipakai bahan pengikat yaitu semen tahan api yang dijual di pasaran dengan komposisi kimia :
SiO2 dengan kadar 96,33 % ………....(lit 4 hal. 526)
Sebagai bahan pengikat, semen ini dicampur dengan air dan pasir silica dengan perbandingan 1 : 2 : 3 . Campuran semen dan pasir silica ini kemudian diaduk selama kurang lebih 2 menit dan kemudian ditambahkan air dan diaduk kurang lebih 3 menit. Kadar air harus dijaga sebaik mungkin karena bila kadar air berlebihan akan menyebabkan gelembung gas dan lubang-lubang kecil sedangkan bila air terlalu sedikit semen akan kehilangan sifat lekatnya sehingga tidak dapat mengikat batu bata tahan api dengan baik dan akibatnya batu bata tahan api dapat ambruk atau berlepasan. Selain kadar air yang berlebihan menyebabkan air berusaha melepaskan diri sehingga akibatnya permeabilitas permukaan yang besar.
Pemakaian bahan pengikat juga memerlukan teknik yang baik karena tidak boleh terjadinya retak dan harus dipadatkan sepadat mungkin.Kadar semen dan pasir silica juga menjadi faktor yang penting karena bila kadar semen yang terlalu sedikit selain menyebabkan kehilangan sifat lekatnya juga dapat membentuk gumpalan-gumpalan pasir serta menyebabkan konstruksi bata tahan api susah dibongkar.
Jadi karakteristik dari bahan batu bata dari dapur ini yaitu: Bahan Penyekat panas: Semen Tahan Api
Titik cair : 1400 oC atau 1673 K
Konduktivitas panas : 1,16 W/m oC
Gambar 4.2 Semen Tahan Api
4.3 Dinding Luar
Pada dapur crucible ini digunakan plat pada bagian luar dimana kegunaan dari plat ini yaitu sebagai dinding penguat dapur dan juga sebagai bahan penyekat panas.Bahan plat yang dibuat adalah dari baja carbon rendah .baja carbon rendah memiliki titik cair 1538 0C,sedangkan bata tahan api 14000C .Sehingga pada konstruksi dapur baja carbon rendah cocok digunakan dibandingkan dengan bahan yang lainya.
Pada dinding luar dapur di buat plat dari baja carbo rendah berfungsi sebagai bahan penahan konstruksi dapur dan juga sebagai penahan panas.adapun pengerjaannya adalah pengerolan dengan mesin rol,kemudian dilakukan pengelasan.
Karakteristik dari dinding luar ini adalah:
Bahan : Baja Karbon Rendah AISI 1109
Titik cair : 1538°C
Konduktivitas thermal : 54 W/m°C
Kekuatan tarik : 47 kg/mm2
Gambar 4.3 Dinding Luar
Dinding luar yang dipakai terbuat dari baja karbon dengan pengerjaan tempa. Ketebalan dinding adalah 2,5 mm. plat baja paduan dirol untuk membentuknya menjadi silinder berdiameter 900 mm.
4.2 Cawan lebur
Fungsi cawan lebur adalah tempat untuk logam cair selama proses peleburan berlangsung. Cawan tersebut harus mempunyai titik cair yang jauh lebih tinggi dari titik cair logam yang akan dilebur. Pada perencanaan ini cawan lebur yang dipakai adalah silinder dari grafit yang dapat menampung 50 kg logam cair. Silinder yang berbahan grafit ini bagian atasnya dibuat berlubang. Cawan tuang ini dibuat dari grafit dengan kadar karbon kurang dari 1% dengan konduktivitas panas 30W/m ºC. Cawan lebur ini mempunyai ukuran – ukuran sebagai berikut :
Diameter luar : 250 mm
Tebal : 30 mm
Gambar 4.4 Cawan Lebur
Pemilihan grafit ini sebagai cawan lebur didasarkan bahwa logam yang akan dilebur dalah kuningan temperatur cair 1200ºC, sedangkan grafit mempunyai titik lebur 3.600 – 3.700ºC. Grafit yang direncanakan ini juga harus mempunyai ruang volume cawan yang mampu menampung logam cair kuningan sesuai dengan spesifikasi tugas yang kurang lebih 50 kg metal cair.
Cawan lebur yang dipergunakan dalah silinder yang terbuat dari grafit yang pembuatannya melalui proses pengolahan panas dengan berbentuk lembaran kandungan karbon rendah. Dapat diketahui temperatur cair dari bahan cawan lebur yaitu grafit berkisar 3.600 – 3.700ºC. Sedangkan dapur ini hanya berkerja pada temperatur maksimum 1400ºC dan masih berada di bawah batas temperatur kerja dari baja karbon ini.
alat-alat seperti penukar panas, setelah pemanasan, grafit perlu diberi bahan aditif impregnasi (misalnya dempul dan serbuk grafit). Setelah proses impregnasi, ketahanan temperaturnya turun menjadi 165°C.
Sifat-sifat: Grafit adalah penghantar listrik dan panas yang cukup baik tetapi bersifat rapuh. Pada temperatur yang lebih tinggi, grafit teroksidasi oleh asam nitrat berasap, khlor atau oksigen. Grafit hanya dapat dilarutkan dalam besi leleh. Ditinjau dari segi ketahanan terhadap korosi, grafit merupakan bahan yang bidang penggunaannya sangat luas.
Maka dapat dibuat sifat –sifat cawan lebur yang digunakan yaitu :
Bahan : grafit
Titik cair : 3.600 – 3.700ºC
Konduktivitas panas : 43 W/m ºC Batas mulur : 40 kg /mm²
Kekerasan : 170 HB
4.4 Penumpu Cawan Lebur
Pada penumpu cawan lebur bahan yang di gunakan adalah batu bata tahan api,dimana pada penumpu cawan ini haru tahan pada temperatur tinggi.adapun bahan yang di rancang adalah batu bata taha api SK32.
Penumpu cawan lebur berfungsi untuk menumpu cawan lebur pada ruang bakar. Penumpu ini mampu menahan temperatur 1400°C sedangkan temperatur ruang bakar hanya sampai sekitar 1200°C
yang digunakan berjumlah tiga buah dengan ukuran :
Tinggi : 200 mm
Lebar : 50 mm
Gambar 4.5 penunpu cawan lebur
4.5. Perhitungan Pemilihan Bahan Bakar
Bahan bakar yang dipakai untuk dapur pelebur ini adalah memakai bahan bakar minyak yaitu minyak tanah. Dapur-dapur crucible pada umumnya menggunakan bahan bakar minyak. Tetapi ada juga yang menggunakan bahan bakar lain seperti kayu ataupun batu bara. Sifat-sifat yang penting dari bahan bakar ini adalah nilai pembakaran, berat atom, berat jenisnya dan titik nyalanya. Nilai pembakaran tinggi (HHV) yaitu jumlah energi kimia yang terdapat di dalam suatu massa bahan bakar atau volume bahan bakar. Dinyatakan dalam satuan kJ/kg ataupun British Thermal Unit/per-pound-massa. Untuk minyak tanah nilai HHVnya adalah 45940 kJ/kg.
Untuk mendapatkan jumlah bahan bakar maka harus diketahui jumlah panas yang terpakai dan terbuang. Saat proses peleburan panas yang dibutuhkan meliputi:
- Kalor yang dibutuhkan untuk melebur kuningan - Kalor yang diserap batu bata
- Kalor yang diserap plat luar - Kalor yang diserap cawan lebur
- Laju aliran panas yang keluar melalui dinding samping
Batu bata yang akan digunakan sebagai alat penyekat panas akan menyerap panas sehingga panas dari ruang bakar hanya sedikit yang akan sampai ke dinding luar dapur. Suhu tertinggi pada dinding luar plat dapur adalah 45°C. tetapi tidak seluruh batu bata akan menyerap dan menerima panas, hal ini disebabkan karena kalor yang keluar dari kompor akan naik ke atas. Panas sebagian akan keluar dari atas secara konduksi dan sebagian akan merambat keluar melalui dinding, sehingga suhu dinding yang tertinggi adalah pada bagian atas. Pada bagian bawah dinding tidak mengalami penambahan suhu. Suhu dan laju aliran kalor yang terjadi di dapur dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Suhu dan laju aliran panas yang terjadi di dapur selama proses
peleburan
Keterangan dari gambar 4.3 adalah :
- A adalah suhu didalam cawan lebur yang diukur dengan menggunakan thermocouple yaitu 1123°C, B adalah suhu pada bagian atas yaitu 1123°C, C adalah suhu rata-rata pada batu bata yaitu 36°C, D adalah suhu di ruang bakar yaitu 973°C serta E adalah suhu tertinggi pada plat dinding bagian samping yaitu 45°C.
- q1 adalah laju aliran kalor ke dinding samping, q2 adalah laju aliran kalor
3.5.1 Kalor Untuk Melebur kuningan (Q1)
Kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan kuningan meliputi:
- QA yaitu kalor yang menaikkan temperatur kuningan padat dari 27°C suhu
kamar hingga mancapai titik peleburan kuningan (1200°C)
- QB yaitu kalor yang berubah fasa kuningan padat menjadi cair ( kalor
latent) pada suhu 1200°C.
- QC yaitu kalor untuk menaikkan temperatur kuningan cair dari 1200°C ke
temperatur penuang 1250 -1300°C. Maka kalor yang dibutuhkan adalah:
Q1 = QA + QB + QC
Δt2 = perubahan suhu dari temperatur penuangan titik cair
= (953-1123)°C = 170°C
Maka kalor untuk melebur kuningan sebesar :
Q1 = (50 × 0,092 × 1123) + (50 × 124)+(50 × 0,435x170)
3.5.2 Kalor Yang Diserap Batu Bata (Q2)
Kalor yang diterima bata selama proses peleburan dapat dihitung dengan: Q2 = mb . CP3 . dt
= suhu rata-rata bata bagian luar adalah : = (27 + 45) / 2
= 36°C
Suhu rata-rata bata bagian dalam adalah 620°C, maka suhu rata-rata batu bata adalah:
= (1123 + 36) / 2 = 579,5°C
Dengan demikian maka perubahan suhu (dt) yang terjadi adalah :
= 597,5 – 27 =552,5°C
Berat bata menerima panas adalah :
Sehingga banyaknya panas yang diserap batu bata adalah : Q2 = 126.156 . 401,5 . 0,84
= 42.547,37kkal = 17869.89 kJ
3.5.3 Panas Yang Diserap Dinding Plat Luar (Q3)
Bidang yang mengalami perubahan suhu pada bidang dinding luar ini sama dengan yang dialami bata. Hanya 0,4 meter dari atas yang mengalami perubahan suhu.
Maka besarnya kalor yang diserap oleh dinding plat luar adalah: Q3 = mpl. CP4 . dt
massa plat yang mengalami perubahan suhu adalah : m = π . Dp. tp . xp . ρ
Maka suhu rata-rata yang dialami diding plat adalah :
3.5.4 Panas Yang Diserap Cawan Lebur (Q4)
Cawan lebur adalah bagian yang paling besar mengalami perubahan suhu. Besarnya kalor yang diserap cawan lebur ini adalah :
Q4 = mcl . CP5 . dt
Kalor yang diserap plat atas ini dapat dicari dengan rumus seperti yang di atas. Massa plat atas adalah : m = 1/4 . π . D pa2 . Xpa . ρ
Dimana : D pa = diameter plat atas = 0,5 m
Xpa = 0,003 m ; ρ = 7833 Kg/m3
= 4,6140 Kg
Plat akan mengalami perubahan suhu dari 27 0C sampai ke 821 0C. Maka besar perubahan suhu yang terjadi adalah :
dt = 821 – 27 = 794 oC Dengan demikian :
Q5 = 4,6140 Kg. 0,46 kkal/Kg 0C . 794 0C
= 2908,83 kkal = 12181,02 kJ
3.5.6 Kalor Total Yang Terserap (Qtot)
Banyaknya kalor total adalah jumlah dari keseluruhan kalor yang etrserap aleh bahan dapur yaitu :
Qtot = Q1 + Q2 + Q3 +Q4+Q5
= (25853.31 + 17869.89 + 34.89 + 10467.62+12181,02)kj = 66406.73 kJ
3.5.7 Laju Aliran Panas ke Dinding Samping (q1)
Laju aliran panas ke dinding samping harus diperkecil semaksimal mungkin, agar tidak banyak panas yang terbuang. Cara memperkecil laju aliran yang besar adalah dengan memakai alat penyekat yang baik. Alat penyekat yang baik tergantung pada jenis penyekat dan ketebalannya. Semakin kecil konduktivitas dan semakin besar ketebalan panas yang akan diisolasi akan semakin baik. Proses perpindahan panas adalah secara konduksi dan konveksi.
Perpindahan panas meliputi :
- perpindahan panas secara konduksi dari dinding bata sebelah dalam ke dinding bata sebelah luar.
- Perpindahan panas secara konduksi dari dinding plat sebelah dalam ke dinding plat sebelah luar.
Maka besar perpindahan kalor yang terjadi pada dinding dapur adalah: Q1 = U0 × A0 × Δt ………..….….(lit 5 hal 33)
Dimana :
U0 = koefisien perpindahan panas total (W/m2°C)
A0 = luas permukaan dinding luar dapur (m2)
Δt = selisih temperature udara ruang bakar dengan lingkungan = 953 – 27
= 926°C
Koefisien perpindahan kalor total (U0) dapat dicari dengan rumus
U0 =
(
)
L = tinggi ruang bakar yang menerima panas = 0,4 m
kp = konduktivitas thermal dinding plat baja...….(lit 5 hal 581)
= 54 W/m°C
h0 = koefisien perpindahan panas konveksi
h0 = Nu. k/d …...….….(lit 5 hal 261) konduktivitas thermal udara bergantung pada suhu,
suhu film (tf) = (tp + tI) / 2
= (45 + 27) / 2 = 36°C
Maka sifat-sifat udara pada 36°C adalah:
- Koefisien suhu konduktivitas thermal (β) = 1/tf
= 1/36°C = 1/305°K = 3,2 × 10-3/°C - Viskositas kinematika (v)
= 1,684 . 10-5 (m2/s) - Konduktivitas thermal (k)
= 0,02624 (w/m°C) - Bilangan prandal (pr)
=0,708 ...……...….(lit 5 hal 589) Bilangan nusselt dapat dicari dengan rumus :
Maka :
Maka bilangan nusselt : Nu = 77,255
3.5.8 Panas Yang Terbuang Melalui Plat Atas ( q2 )
Panas yang keluar melalui lubang cawan pelebur keluar secara konveksi. dt
dt = perubahan suhu ruang bakar dengan suhu lingkaran = 953-27
= 926ºC
U0=
h2 = koefisien konveksi udara dalam ruangan bakar h3 = koefisien konveksi udara bebas
h2dapt dicari dengan rumus
Nud= bilangan nusselt
Sifat udara pada suhu 926 oC atau 1199 K dari literature 5 hal 589 dapat diketahui antara lain:
Sehingga alirannya adalah turbulen
Untuk mencari h3dipakai rumus koefisien konveksi untuk bidang horizontal yaitu :
h = 1,32 ( dt/D )1/d dimana :
dt = perbedaan suhu plat dengan udara = 821 – 27
Maka q2=1,6226W/m² ºC.0,1963m².794ºC = 252,90 W
= 910,41 kj/jam
3.5.9 Panas yang terbuang melalui lubang cawan peleburan (q4)
q4= h4x A x dt Maka:
h4 = koefisien perpindahan panas konveksi
= 18278 W/ m o C
= π / 4. (0,294)2
Banyaknya laju aliran kalor yang terbuang dalam proses peleburan ini adalah : qt = q1 + q2 + q3
= (3485,90 + 910,41+3542,11) Kj/jam = 7938,42Kj/jam
3.5.10 Waktu peleburan
Untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk dapat meleburkan 50 kg kuningan dalam dapur pelebur ini maka harus mengetahui berapa besar laju aliran panas ke cawan lebur dapat dicari dengan rumus :
Q5 =
(
T2 T1)
K = konduktivitas cawan lebur = 43 W/ m oC
Maka : Q5 =
(
T2 T1)
Waktu yang dibutuhkan untuk logam kuningan padat menjadi cair pada dapur pelebur ini dapat diketahui dari besarnya angka perbandingan antara kalor yang dibutuhkan logam kuningan untuk dapat melebur dengan laju aliran kalor yang diterima oleh cawan lebur,yaitu:
t =
Dapur pelebur ini sebelum mulai melebur logam kuningan harus mengalami panas terlebih dahulu.Untuk pemanasan mula diperlukan waktu 57menit,maka dengan demikian untuk melebur 50kg kuningan diperlukan lamanya waktu peleburan harus ditambahkan dengan pemanasan mula,yaitu:
t = ( 117,05 + 57) menit = 174,05 menit
= 2 jam .90 menit
Dengan demikian didapatinya waktu peleburan maka banyaknya kalor yang terbuang selama proes peleburan dapat diperoleh dengan :
Q12 = qt . t
3.5.11 Kebutuhan bahan bakar
Bahan bakar yang dipakai dalam proses peleburan ini adalah minyak tanah, minyak tanah ini termasuk bahan bakar cair yang mempunyai nilai pembakaran tinggi (HHV) yaitu 45,940 Kj/Kg
Maka jumlah bahan bakar yang dibutuhkan adalah perbandingn dari jumlah kalor yang terserap dan jumlah keseluruhan laju aliran kalor dengan jumlah kandungan energi per massa bahan baker (HHV), yaitu :
mbb =
jika berat jenis minyak tanah = 0,88 Kg/dm3
maka : mbb = massa bahan bakar / berat jenis bahan bakar
= 11,19 x 100/18 = 62,16 liter
Maka kebutuhan bahan bakar untuk melebur 1 kg kuningan adalah : Kebutuhan bahan bakar = 62.16 liter / 50 kg
= 1.2432 liter
3.6. Tabel Hasil Perhitungan
Setelah didapat hasil perhitungan maka berat total dari bahan dapur dapat dilihat pada tabel 3.1
Tabel 3.1.Berat total dapur
Bahan dapur Berat
Cawan lebur 58.51 kg
Bata tahan api 59,449 kg
Plat dinding bagian samping 211, 232 kg
Berat total dapur 329.191kg
Table 3.2 Total kalor yang terserap bahan dapur
Bahan yang diserap Total kalor yang terserap
Kalor yang terserap kuningan (Q1) 25853.31 kJ
Kalor yang terserap batu bata tahan api(Q2) 17869.89 kJ
Kalor yang terserap dinding plat luar (Q3) 34.89kJ
Kalor yang terserap cawan lebur ( Q4) 10467.62kJ
Kalor yang terserap dinding luar atas(Q5) 12181,02kJ
Total kalor yang terserap ( Qt) 66406.73 kJ
Sedangkan untuk laju aliran panas yang terbuang didapur ini dapat dilihat pada tabel 3.3
Tabel 3.3. Total laju aliran panas
Bahan yang menerima kalor Laju Aliran Panas
Laju aliran kalor ke dinding plat samping 3485,90 kJ/jam Laju aliran kalor ke dinding plat atas 910,41 kj/jam Panas keluar melalui lubang cawan pelebur 3542,11 kJ/jam Total laju aliran kalor 7938,42 kj/jam
4.4. Proses pembuatan dapur
Setelah didapat hasil rancangan seperti diatas , maka langkah selanjutnya adalah proses pembuatan dapur crucible.
4.4.1 Membuat dinding luar
1) Membuat lubang pada plat
Gambar 4.8 Plat Dinding Luar
Plat dinding luar dilubangi berbentuk lingkaran pada bagian tengahnya sebagai tempat masuk alat pemanas. Proses pembuatan lubang dilakukan dengan menggunakan las asitelin dengan diameter 170 mm.
2) Pengerolan Plat
Plat dinding luar tersebut dirol untuk membentuknya menjadi silinder. Proses pengerolan dilakukan dengan menggunakan mesin rol.
Gambar 4.10 Proses Pengerolan Plat Dinding Luar
Setelah proses pengerolan kemudian dilakukan penyambungan pada dua sisi dari plat dinding luar tersebut dengan pengelasan. Pada proses ini penyambungan dilakukan dengan menggunakan las listrik. Alasan menggunakan mesin las listrik agar hasil pengerjaan lebih rapi.
4.6.3 Membuat Dinding Dalam
1) Menyusun batu tahan api
Setelah dinding plat luar terbentuk dengan sempurna, maka tahap selanjutnya adalah meletakkan dinding luar tersebut pada tempat yang akan kita tentukan sebagai tempat untuk membangun dapur crucible tersebut .
Kemudian kita mengisi dinding luar tersebut dengan batu tahan api sesuai perencanaan dengan ketentuan :
Tebal alas dapur : 200 mm
Tebal dinding dapur : 200 mm
Diameter dapur : 900 mm
Diameter ruang bakar : 500 mm
Tinggi ruang bakar : 600 mm
Diameter lubang burner : 170 mm
Namun perlu diingat untuk menyisakan sebuah lubang dengan ukuran diameter 170 mm sebagai tempat masuk alat pemanas pada bagian samping.dan menyusun tiga buah batu tahan api pada bagian tengah ruang bakar yang berfungsi sebagai penumpu cawan.
Posisi penyusunan batu tahan api dapat kita lihat pada gambar berikut:
4.4. Pengikatan Dinding Dalam
Dalam hal ini digunakan bahan pengikat semen tahan api. Bahan pengikat berfungsi untuk mengikat batu tahan api serta untuk menutup celah yang terjadi dari penyusunan batu bata. Bahan pengikat yang dipakai ini adalah semen tahan api yang tahan terhadap suhu tinggi. Ketahanan temperatur dari semen tahan api ini adalah 1400 oC. Semen ini dicampur dengan air dan pasir silica dengan perbandingan Air : Pasir : Semen Tahan Api = 1 : 2 : 3…………..( lit 6 hal 513 )
Semen dengan pasir dilakukan pencampuran ,setelah itu pasir dengan semen tadi diberi air secukupnya. Pemasangan bata harus bertahan tidak boleh sekaligus, agar hasil pemasangan lebih baik dalam pemasangan harus diperhatikan dengan baik,begitu juga pengikatan yang diberikan.
4.4.4 Pengecatan dinding luar
Setelah batu tahan api selesai disusun dan bahan pengikat kering selanjutnya kita lakukan tahapan pengecatan dinding luar yang bertujuan agar dinding luar tidak mudah terjadi korosi serta dapur crucible akan tampak lebih menarik. Dalam proses ini dipilih jenis cat semprot Pylox agar proses pengecatan dapat dilakukan lebih cepat dan rapi. Pemilihan warna cat sebaiknya berwarna alumunium juga dengan tujuan agar dinding luar tidak tampak kotor apabila terkena tumpahan alumunium cair yang akan dimasukkan kedalam cetakan. Dianjurkan untuk memilih cat yang tahan panas agar warna cat tidak cepat berubah akibat temperatur kerja yang tinggi. Setelah proses pengecatan selesai dan mengering maka tahap selanjutnya yaitu meletakkan cawan lebur pada bagian ruang bakar diatas penumpu cawan lebur . Serta memasang alat pemanas pada lubang yang telah ditentukan. Maka dapur crucible ini pun telah selesai dan siap untuk dioperasikan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari bab-bab sebelumnya dapat disimpulkan bahwa telah berhasil dirancang dan dibuat sebuah dapur crucible dengan kapasitas 50 kg untuk peleburan kuningan untuk industri rumah tangga. Dengan hasil pemilihan bahan dapat dikesimpulan:
a Jenis Dapur
- Dapur yang digunakan adalah dapur peleburan jenis crucible. b. Kapasitas
- Kapasitas peleburan : 50 kg
c. Bahan dapur
jenis :Bata Tahan Api SK32
Titik cair : 1400 oC atau 1673 K
Konduktivitas panas : 0,69 W/m oC
Berat Jenis : 2,1 g/cm3
-Bahan Pengikat
- Jenis : Semen Tahan Api SK32
Titik cair : 1400 oC atau 1673 K
Konduktivitas panas : 1,16 W/m oC
Berat Jenis : 1,5 g/cm3
Dinding luar
Bahan : Baja Karbon Rendah AISI 1109
Titik cair : 1538°C
Konduktivitas thermal : 54 W/m°C
Kekuatan tarik : 47 kg/mm2
d. Cawan Lebur (Crucible)
Jenis :Grafit
Titik cair : 3.600 – 3.700ºC
Konduktivitas panas : 43 W/m ºC
Kekuatan tarik : 2 kgf/mm2 (N/mm2)
Batas mulur : 40 kg /mm²
Kekerasan : 1 HB
g. Waktu Peleburan
Pemanasan mula : 57 menit
Waktu total peleburan :4 jam,39 menit h. Perhitungan pemakaian bahan bakar
- Total kalor yang terserap bahan dapur
Kalor yang terserap kuningan (Q1) 25853.31 kJ
Kalor yang terserap batu bata tahan api(Q2) 17869.89 kJ
Kalor yang terserap dinding plat luar (Q3) 34.89kJ
Kalor yang terserap cawan lebur ( Q4) 10467.62kJ
Kalor yang terserap dinding luar atas(Q5) 12181,02kJ - Total laju aliran panas
Laju aliran kalor ke dinding plat samping 3485,90 kJ/jam Laju aliran kalor ke dinding plat atas 910,41 kj/jam Panas keluar melalui lubang cawan pelebur 3542,11 kJ/jam 5.2 Saran
