PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DAPUR PELEBUR UNTUK
KUNINGAN DENGAN KAPASITAS 50 KG UNTUK
KEPERLUAN INDUSTRI
RUMAH TANGGA
(DETAIL : KONSTRUKSI DAPUR)
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ANDY HAKIM NIM. 050401025
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DAPUR PELEBUR UNTUK
KUNINGAN DENGAN KAPASITAS 50 KG UNTUK
KEPERLUAN INDUSTRI
RUMAH TANGGA
(DETAIL : KONSTRUKSI DAPUR)
ANDY HAKIM 050401025
Diketahui / Disyahkan : Disetujui oleh :
DepartemenTeknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU
Ketua,
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DAPUR PELEBUR UNTUK
KUNINGAN DENGAN KAPASITAS 50 KG UNTUK
KEPERLUAN INDUSTRI
RUMAH TANGGA
(DETAIL : KONSTRUKSI DAPUR)
ANDY HAKIM 050401025
Telah Disetujui Oleh : Pembimbing/Penguji
Ir. Raskita S. Meliala NIP. 194508171971062001
Penguji I, Penguji II,
Ir. Syahrul Abda, M.Sc. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc.
NIP. 195708651988111007 NIP. 195609101987011001
Diketahui Oleh : Depertemen Teknik Mesin
Ketua,
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DAPUR PELEBUR UNTUK
KUNINGAN DENGAN KAPASITAS 50 KG UNTUK
KEPERLUAN INDUSTRI
RUMAH TANGGA
(DETAIL : KONSTRUKSI DAPUR)
ANDY HAKIM 050401025
Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-554, pada tanggal 5 Juni 2010
Pembanding I, Pembanding II,
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU M E D A N
AGENDA : 918/TS/2009
DITERIMA TGL :
PARAF :
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DAPUR
PELEBUR UNTUK KUNINGAN DENGAN
KAPASITAS 50 KG UNTUK KEPERLUAN
INDUSTRI RUMAH TANGGA (DETAIL :
KONSTRUKSI DAPUR)
PERANCANGAN MELIPUTI :
- PERHITUNGAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
Sub. Program Studi : Proses ProduksiBidang Studi : Pengecoran Logam
Judul Tugas : Rancangan Dapur Crucible Untuk Peleburan Paduan Kuningan Diberikan Tgl. : 1 Desember 2009 Selesai Tanggal : 5 April 2010 Dosen Pembimbing : Ir.Raskita S. Meliala Nama Mhs : Andy Hakim
N.I.M : 050401025
Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Tanda Tangan Dosen Pemb. 1. 01-12-2009 Pengambilan spesifikasi tugas
2. 03-12-2009 Survey ke Laboratorium
3. 10-12-2009 Asistensi Pendahuluan dan Tinjauan pustaka
4. 09-02-2010 Lanjutkan
5. 16-02-2010 Asistensi perencanaan dapur
6. 18-02-2010 Perbaiki perencanaan dapur
7. 23-02-2010 Asistensi konstruksi dapur
8. 25-02-2010 Perbaiki konstruksi dapur
9. 02-03-2010 Perbaiki
10. 04-03-2010 Lanjutkan
11. 09-03-2010 Lanjutkan gambar teknik
12. 05-04-2010 Selesai, Siap diseminarkan
CATATAN: Diketahui,
1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Ketua Departemen Teknik Mesin
Dosen Pembimbing setiap asistensi FT. U.S.U.
2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi 3. Kartu ini harus dikembalikan ke
Departemen, bila kegiatan Asistensi
telah selesai. Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri
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 berjudul “Perancangan Dan Pembuatan Dapur Pelebur Untuk Kuningan Dengan Kapasitas 50 Kg Untuk Keperluan Industri Rumah Tangga (Detail : Kontstruksi Dapur)” yang merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dalam menyelesaikan pendidikan untuk meraih gelar Sarjana Teknik.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ayahanda Akhmad Suleman Nasution dan Ibunda Nurhasanah Aritonang 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. Teman – teman sejawat dan seperjuangan, yaitu Doli Martua Lubis, Irham Fadillah Tanjung, Ika Suryani Nasution, Ira Suryani Panjaitan, Harri Mufti serta semua pihak yang telah mendukung.
Akhir kata semoga Tugas Sarjana ini dapat bermanfaat. Dan penulis menyadari bahwa tugas sarjana ini jauh dari kesempurnaan, karena keterbatasan pengetahuan dan referensi maka penulis berharap saran dan kritik yang membangun untuk kesempurnaan tugas sarjana ini.
Medan , Juni 2010
Andy Hakim
ABSTRAK
Saat ini hasil pengecoran logam industri rumah tangga di Indonesia masih kalah saing dengan hasil pengecoran industri di luar negeri. Hal ini dikarenakan masih rendahnya kualitas serta tingginya biaya dalam pengoperasian produk pengecoran logam di Indonesia. Tujuan dari perencanaan ini adalah merancang sebuah dapur crucible untuk peleburan kuningan dengan kapasitas 50 kg guna menekan biaya yang tinggi dan meningkat kualitas hasil coran. Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah kajian literatur, rancang ulang dapur, dan pembahasan. Hasil yang diperoleh yaitu sebuah dapur crucible dengan kapasitas peleburan 50kg dengan ukuran tinggi dapur 800mm dan diameter dapur 816mm, diameter ruang bakar 416mm dan tinggi ruang bakar 600mm yang menggunakan bahan bakar minyak tanah. Kesimpulan dari rancangan ini adalah dapur crucible ini sesuai digunakan untuk industri rumah tangga.
DAFTAR ISI
1.4 Metode Penulisan ………3
1.5 Sistematika Penulisan ……….3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 4
2.1 Logam Bukan Besi ( Non Ferrous Metal ) ………4
2.2 Tembaga dan Paduannya ………..5
2.2.1 Kuningan ………... 8
2.2.2 Brons………... 10
2.3 Seng dan Paduannya ………11
2.4 Magnesium dan Paduannya ………..11
2.5 Dapur Crucible ………12
2.6 Pemilihan Bahan Batu Tahan Api ………17
2.6.1 pemilihan Batu Tahan Api ………..17
2.6.2 Bahan Batu Tahan Api ………18
2.7 Semen Tahan Api ……….20
2.8 Konstruksi Dapur Pelebur ………21
BAB III. PERENCANAAN DAPUR ... 22
3.1 Dapur Pelebur ……….22
3.2 Cawan Lebur ……….23
3.3 Batu Tahan Api ………..25
3.4 Penumpu Cawan Lebur ……….25
3.5 Semen Tahan Api ………..……….26
3.6 Ruang Bakar ……….27
3.7 Dinding Luar ………27
3.8 Pemilihan Alat Pemanas ………28
BAB IV. PEMBAHASAN... 29
4.1 Konstruki Dapur Pelebur ……….29
4.2 Kapasitas Cawan Lebur ... 29
4.3 Batu Tahan Api ………32
4.4 Penumpu Cawan Lebur ……….36
4.5 Ruang Bakar ………37
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.6 Diagram Fasa Magnesium 12
Gambar 2.7 Dapur Kedudukan Tetap 13
Gambar 2.8 Dapur Crucible Yang Bisa Dimiringkan 13
Gambar 2.9 Tanur Udara Terbuka Penampang Melintang 14
Gambar 2.10 Penampang Tanur Udara 15
Gambar 2.11 Tanur Induksi 16
Gambar 3.1 Konstruksi dapur pelebur 22
Gambar 3.2 cawan lebur 23
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Berat jenis beberapa jenis logam 4
Tabel 2.2 Paduan tembaga utama tempaan 7
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL KETERANGAN SATUAN
ABSTRAK
Saat ini hasil pengecoran logam industri rumah tangga di Indonesia masih kalah saing dengan hasil pengecoran industri di luar negeri. Hal ini dikarenakan masih rendahnya kualitas serta tingginya biaya dalam pengoperasian produk pengecoran logam di Indonesia. Tujuan dari perencanaan ini adalah merancang sebuah dapur crucible untuk peleburan kuningan dengan kapasitas 50 kg guna menekan biaya yang tinggi dan meningkat kualitas hasil coran. Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah kajian literatur, rancang ulang dapur, dan pembahasan. Hasil yang diperoleh yaitu sebuah dapur crucible dengan kapasitas peleburan 50kg dengan ukuran tinggi dapur 800mm dan diameter dapur 816mm, diameter ruang bakar 416mm dan tinggi ruang bakar 600mm yang menggunakan bahan bakar minyak tanah. Kesimpulan dari rancangan ini adalah dapur crucible ini sesuai digunakan untuk industri rumah tangga.
BAB I
PENDAHULUAN
Saat ini hasil pengecoran logam industri rumah tangga di Indonesia masih kalah saing
dengan hasil pengecoran industri di luar negeri. Hal ini dikarenakan masih rendahnya kualitas
serta tingginya biaya dalam pengoperasian produk pengecoran logam di Indonesia.
Pada industri pengecoran logam pada umumnya masih menggunakan dapur pelebur yang
sangat sederhana, yaitu hanya berupa cawan pelebur yang kecil dan terbuat dari baja, yang
ditumpu kemudian dibakar / dipanasi dengan kompor minyak tanah atau arang kayu.
Dengan kondisi seperti itu , maka dalam pengoperasiannya banyak sekali energi panas
yang terbuang dan keselamatan kerja yang kurang terjamin di samping tingkat produksinya juga
rendah.
Dari keadaan tersebut diatas maka timbul beberapa masalah antara lain:
1. Bagaimana mengurangi jumlah panas yang terbuang
2. Meningkatkan kapasitas
3. Meningkatkan keselamatan kerja
Berkaitan dengan masalah tersebut di atas, maka dalam membuat tugas sarjana ini diambil
judul yaitu “ Perancangan dan pembuatan dapur pelebur untuk kuningan dengan kapasitas 50 kg
untuk keperluan industri rumah tangga (detail : Konstruksi Dapur) “ berbahan bakar minyak
tanah.
Alat pelebur ini merupakan modal yang amat penting di dalam menunjang peningkatan
produksi barang-barang coran khususnya kuningan. Oleh sebab itu dalam pembuatannya harus
teliti sesuai dengan tuntutan kondisi kerja.
Dapur cruicible ini mempunyai kapasitas 50 kg dan memakai bahan bakar minyak tanah.
Dapur crucible ini juga terdiri dari beberapa komponen yang dalam perancangannya memerlukan
pertimbangan-pertimbangan yang meliputi perhitungan perpindahan panas, pemilihan bahan,
gambar serta pengoperasiannya yang mana semua ini merupakan penerapan pengetahuan secara
teori dan praktek.
1.1 Latar belakang
Perlunya pembinaan ini jelas terlihat, oleh karena itu ahli ilmu pengecoran harus mampu mengembangkan industri pengecoran di Indonesia.
Dengan mempertimbangkan hal di atas maka diperlukan adanya sarana yang memadai, yang mana salah satu alat utama dalam pengecoran adalah Dapur Crucible. Dalam pertimbangan hal tersebut maka direncanakan sebuah dapur Crucible dengan kapasitas kecil.
1.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dari perencanaan dan pembuatan dapur pelebur kuningan dengan kapasitas kecil ini adalah membantu memantapkan penguasaan teori mengenai rancang ulang dapur atau kontruksi dapur. Tujuan dari perencanaan ini adalah merencanakan konstruksi dapur crucible.
1.3 Batasan Masalah
Berhubung dengan sangat luasnya persoalan dalam masalah pengecoran, maka akan dibatasi ruang lingkup tugas sarjana ini yaitu tentang perancangan ulang sebuah dapur crucible yang akan melebur kuningan dengan kapasitas kecil. Agar dapur crucible nantinya dapat bekerja dengan baik, maka perencanaan dari dapur ini meliputi perencanaan konstruksi 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 : Perancangan Dapur, berisikan gambaran umum dapur pelebur, kapasitas
cawan lebur, pemilihan alat pemanas, penggunaan batu bata, penumpu cawan
lebur, ruang bakar, pemakaian bahan bakar serta kalor yang terjadi pada
dapur.
4. BAB IV : Detail daripada dapur crucible yaitu Perancangan Konstruksi Dapur Crucible.
5. BAB V : Kesimpulan dan saran, berisikan secara garis besar hasil perencanaan dan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Logam Bukan Besi (Nonferrous Metal)
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 nonbesi adalah mempunyai daya tahan terhadap korosi yang tinggi, Daya hantar listrik yang baik dan dapat berubah bentuk secara mudah. Pemilihan dari peduan logam non besi ini tergantung pada banyak hal antara lain kekuatan, kemudahan dalam pemberian bentuk, berat jenis, harga bahan baku, upah pembuatan dan penampilannya.
Logam bukan besi ini dibagi dalam dua golongan menurut berat jenisnya, yaitu logam berat dan logam ringan. Logam berat adalah logam yang mempunyai berat jenis di atas 5 kg/m3...(lit 1hal 64)
Berat jenis dari masing-masing non 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 tembaga, paduan alumunium, paduan magnesium, dan paduan timah. Tabel 2.1 ini memperlihatkan perbandingan berat jenis serta berbagai logam bukan besi. ... (lit 1 hal 64)
Tabel 2.1 Berat jenis beberapa jenis logam (lit 1 hal 64)
Logam Berat Jenis (Kg/m3)
Secara industri sebagian besar penggunaan tembaga dipakai sebagai kawat atau bahan untuk penularan panas dalam memanfaatkan hantaran listrik dan panasnya yang baik.
Gambar 2.1 Diagram fasa tembaga...(lit 4 hal 36)
Gambar 2.2 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 hidrogen dan belerang.
Tembaga cair mengabsorb hidrogen bersama-sama oksigen. Banyak H2 yang terkandung membentuk gas pada waktu pendinginan. Kalau pencairan tembaga dilakukan pada atsmosfir yang lembab terjadi desosiasi H2O pada permukaan tembaga cair. Jumlah hidrogen yang larut di dalam tembaga cair sebanding lurus dengan akar 2 dari konsentrasi hidrogen, dan hidrogen masuk ke dalam tembaga dalam keadaan atom.
Dalam keadaan padat kelarutan hidrogen menurun banyak, tetapi hidrogen dengan jumlah besar yang cukup dapat terlarut dalam keadaan padat di antara kisi atom. Menurut pengukuran yang sebenarnya dalam keadaan padat terkandung H sebanyak 1/2 - 1/3 dari O.
Gambar 2.3 Diagram fasa Cu – O
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.
Tabel 2.2 Paduan tembaga utama tempaan
Paduan Komposisi kimia (%)
Sifat –sifat mekanik setelah pengujian
(kgf/mm Perpanjangan(%)
Kuningan 70-30
Gambar 2.4 Diagram Fasa Cu
2.2.1. kuningan
Kuningan berasal dari zaman Romawi. 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.
Gambar 2.5 Diagram fasa Cu – Zn
Kuningan khusus
Kuningan yang dicampur unsur ketiga untuk memperbaiki ketahanan korosi, ketahanan aus, mampu mesin, dsb, disebut kuningan khusus khusus. Unsur-unsur yang dipadukan terutama Mn, Sn, Fe, Al, Ni, Pb, dsb. Unsur-unsur ini larut padat dalam α dan β, sehingga tidak membentuk
fasa baru hanya mengubah perbandingan antara fasa α dan β.
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.
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, dsb.
2.2.2. Brons
demikian juga ketahanan ausnya dan ketahanan korosinya oleh karena itu banyak dipergunakan untuk berbagai komponen mesin, bantalan, pegas, coran artistik, dsb.
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.
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 Cu-Ag, Cu-Cd, Cu-Zr, Cu-Cr, Cu-Ti, Cu-Fe2P, Cu-Ni2 Si, Cu-Be Co, Cu-Ti-Sn-Cr, dsb. Di antara semua itu paduan Cu-be
mempunyai kekuatan yang paling tinggi dengan pergeseran presipitasi, penggunaannya bukan saja untuk pegas-pegas yang dapat dialiri listrik dan elektroda-elektroda untuk pengelasan titik, tetapi juga untuk palu-palu yang dipergunakan di dalam pabrik-pabrik yang mengolah produk yang bisa menyala, yang menyebabkan percikan api pada waktu yang dipukul.
2.3 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 4 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.
2.4 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°C karena kekuatannya akan berkurang dengan naiknya suhu. Sedangkan pada suhu rendah kekuatan magnesium tetap tinggi.
... (lit 4 hal 373)
Magnesium dan paduannya lebih mahal daripada alumunium atau baja dan hanya digunakan untuk industry pesawat terbang, alat potert, teropong, suku cadang mesin dan untuk peralatan mesin yang berputar dengan cepat dimana diperlukan nilai inersia yang rendah. Logam magnesium ini mempunyai temperature 650°C yang perubahan fasanya dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Diagram fasa magnesium
Karena ketahanan korosi yang rendah ini maka magnesium memerlukan perlakuan kimia atau pengecekan khusus segera setelah benda dicetak 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.
2.5 Dapur Crucible
Dapur Crucible adalah dapur yang paling tua digunakan. Dapur ini mempunyai konstruksi
paling sederhana. Dapur ini ada yang menggunakan kedudukan tetap dimana penmgambilan
logam cair dengan memakai gayung. Dapur Ini sangat Fleksibel dan serba guna untuk peleburan
yang skala kecil dan sedang. Bahan bakar dapur Crucible ini adalah gas atau bahan bakar
sehingga pengambilan logam dengan menampung dibawahnya. Dapur ini biasanya dipakai untuk
skala sedang dan skala besar. Dapur Crucible jenis ini ada yang dioperasikan dengan tenaga listrik
sebagai alat pemanasnya yaitu dengan induksi listrik frekuensi rendah dan juga dapat dengan
bahan bakar gas atau minyak, sedangkan dapur Crucible yang memakai burner sebagai alat
pemanas dengan kedudukan tetap dapat dilihat pada gambar 2.7. ... (lit 9 hal 141)
Gambar 2.7 Dapur kedudukan tetap
Tanur udara terbuka adalah tanur yang bentuknya seperti tungku yang agak rendah dan
logam cair akan akan melebur dan dangkal. Pada bagian bawah tanur dipasang 4 buah ruang
pemanas (regenerator ). Tanur juga disangga oleh dua buah rol yang memungkinkan untuk
dimiringkan pada saat pengeluaran terak atau logam cair. Burner diletakkan pada kedua sisi tanur
dan dioperasikan secara periodik untuk mendapatkan panas yang merata. Bahan bakar yang
digunakan 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 udara terbuka dapat dilihat pada gambar 2.10 di bawah
ini.
Gambar 2.9 Tanur udara terbuka penampang melintang
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.
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
Gambar 2.10 Penampang tanur udara
Tanur induksi listrik adalah tanur yang melebur logam dengan medan elektromagnet yang
dihasilkan oleh induksi listrik, baik yang berfrekuensi rendah maupun yang berfrekuensi tinggi.
Tanur induksi biasanya berbentuk crucible yang dapat dimiringkan. Tanur ini dipakai untuk
melebur baja paduan tinggi, baja 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
(b) (c)
2.11 Tanur Induksi (a) Penampang (b) Kumparan yang bias diangkat (c) Garis gaya pada Tanur
Induksi
2.6 Pemilihan Bahan 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 978 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.
2.6.1 Pemilihan Batu Bata
Batu bata tahan api yang umum digunakan unuk dapur pelebur tipe Crucible adalah Batu
bata tahan api SK32, 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.
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 ).
2. Bahan Batu Bata Jenis Basa
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 ...(lit 4 hal 135)
2.6.2 Bahan Batu Bata
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 industri 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
menentukan besarnya derajat panas yang dibutuhkan . Untuk menggantikan struktur asli dalam
struktur batu bata atau untuk melebur batu bata.
Tanah Napal atau tanah tawas asam kersik atau batu bata mengandung veldspaat,
susunannya adalah :
- Tanah tawas 39,56 %
- Asam kersik 46,50 %
- air 13,94 %
Dimana asam kesik itu sendiri melebur pada suhu 1800 0 C. Untuk itu tanah tawas
meleburnya dibutuhkan suhu yang tinggi lagi, jadi jika asam kersik dan tanah tawas bersenyawa
dengan asam kersik menjadi tanah tawas asam kersik maka persenyawaan ini pada suhu 1200 0 C
sudah merupakan kaca.
Kualitas hasil yang didapat bertalian rapat dengan susunan. Tanah liat ,zat bakar ,panas
yang terjadi jika membakar dan lamanya membakar.
Bahan tahan panas yang dipakai untuk apur ini adalah batu bata deli clay dan biasa juga
disebut dengan batu bata pakam yang termasuk golongan bahan batu bata jenis asam dimana
konduktivitas dari batu bata ini adalah 0,69 W/m 0C. 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.
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 SK32 relatif 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.
2.7 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.
Untuk dapur peleburan ini dipakai bahan pengikat yaitu semen tahan api yang dijual
• SiO2 dengan kadar 96,33 %
Sebagai bahan pengikat, semen ini dicampur dengan air dan pasir silica. 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 batadengan 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 faktor 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.
Jadi karakteristik dari bahan batu bata dari dapur ini yaitu:
a. Bahan Penyekat panas: Batu Bata SK32
Titik cair : 1400 oC atau 1673 K
Konduktivitas panas : 0,69 W/m oC
Berat Jenis : 2,1 g/cm3
b. Bahan Penyekat panas: Semen Tahan Api
Titik cair : 1400 oC atau 1673 K
Konduktivitas panas : 1,16 W/m oC
Berat Jenis : 1,75 g/cm3
2.8Konstruksi Dapur Pelebur
Sesuai dengan judul perencanaan, maka berikut yang akan dijelaskan adalah dapur pelebur
pelebur yang terletak ditengah-tengah sebuah silinder grafit yang dilapisi dengan penyekat panas,
terdapat ruang bakar diantara cawan pelebur dan dinding penyekat panas. Di bagian bawah
terdapat unit pembangkit untuk mencukupi kebutuhan energi panas untuk mengambil kuningan
BAB III
PERANCANGAN DAPUR
3.1 Dapur Pelebur
Dapur Crucible ini dirancang untuk melebur logam secara fisik. Selanjutnya setelah logam
mencair dan diketahui komposisi yang dikehendaki, logam cair tersebut dituang ke dalam cetakan
kemudian dilakukan proses permesinan.
Pada gambar 3.1 dapat dilihat bentuk 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 kebutuhan energi panas.
Gambar 3.1. Konstruksi dapur pelebur
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
3. Cocok digunakan untuk melebur logam bukan besi yang mempunyai temperatur cair yang
cukup tinggi seperti kuningan.
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 di tengah-tengah sebuah silinder baja yang dilapisi dengan batu bata, di mana antara cawan lebur dan batu bata tersebut terdapat ruang bakar.
3.2 Cawan Lebur
Fungsi cawan lebur adalah tempat untuk logam cair selama proses peleburan berlangsung.
Cawan tersebut 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.
Gambar 3.2 Cawan lebur
Pemilihan silinder grafit ini sebagai cawan lebur didasarkan pada logam yang akan dilebur
yaitu kuningan dengan temperatur cair 1200°C, sedangkan silinder grafit mempunyai titik lebur
3600°C. Cawan lebur yang akan direncanakan ini juga harus mempunyai ruang volume cawan
yang mampu menampung logam cair kuningan sesuai dengan spesifikasi tugas yaitu kurang lebih
50 kg metal cair.
Cawan lebur yang dipergunakan adalah silinder grafit yang pembuatannya melalui proses
pengecoran. Dapat diketahui temperatur cair dari cawan lebur yaitu grafit berkisar 3600°C.
Sedangkan dapur ini hanya bekerja pada temperatur maksimum 1200°C dan masih berada di
bawah batas temperatur kerja dari grafit.
Gambar 3.3 Bentuk dan ukuran cawan lebur
3.3 Batu Bata Tahan Api
Batu bata tahan api adalah bahan yang dapat menahan temperatur tinggi dari panas yang
terjadi di dalam dapur selama beroperasi.
Untuk dinding dan alas dapur diperlukan kombinasi tipe empat persegi panjang dan tipe
segitiga lancip sedangkan untuk pendukung cawan pelebur digunakan tipe lurus. Batu bata
disusun dan sebagai bahan pengikat dipakai semen tahan api dengan karakteristik sebagai berikut
:
Titik lebur : 1400°C
Konduktivitas : 1,16 W/m°C ... (lit 6 hal 767)
Gambar 3.4 Dimensi batu bata tahan api
3.4 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 : 100 mm
Panjang : 50 mm
Gambar 3.5 Penumpu cawan lebur
3.5 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 terhadap suhu tinggi.
Ketahanan temperatur dari semen tahan api ini adalah 1400oC. Sebagai bahan pengikat,
semen ini dicampur dengan air dan pasir silica.
3.6 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 83 mm sedangkan tinggi ruang bakar adalah tinggi cawan lebur ditambah tinngi
dudukan dari cawan lebur yaitu 83 mm maka dimensi ruang bakar dapat dilihat pada gambar 3.6
Gambar 3.6 Luas ruang bakar
3.7 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
816 mm. untuk dinding penahan bagian bawah dipasang baja karbon dengan ketebalan 3 mm. • Diameter dinding luar : 0,821 m
• Tinggi dinding : 0,8 m • Tebal dinding samping : 0,0025 m • Tebal dinding bawah : 0,003 m
Karakteristik dari dinding luar ini adalah:
Bahan : Baja
Titik cair : 1170°C
Konduktivitas thermal : 54 W/m°C
Kekuatan tarik : 47 kg/mm2 ... (lit 12 hal 472)
3.8 Pemilihan Alat Pemanas
Alat pemanas ini berfungsi untuk mencukupi kebutuhan panas yang dibutuhkan untuk
dengan merata dalam dapur. Dan untuk pelebur yang direncanakan ini, alat pemanas yang
digunakan adalah burner yang menggunakan bahan bakar minyak tanah.
Banyak yang menjadi pertimbangan mengapa burner minyak tanah ini yang digunakan.
Salah satunya adalah karena pertimbangan biaya dimana harga dari burner minyak tanah ini lebih
murah dibandingkan dengan penggunaan alat pemanas dengan bahan bakar lainnya.
Pertimbangan lainnya yaitu minyak tanah yang digunakan sebagai bahan bakar lebih aman
dan mudah juga untuk disimpan dan diangkut.
Karakteristik dari alat pemanas yang digunakan adalah :
Alat pemanas : Burner
Bahan bakar : Minyak tanah (kerosene)
Berat jenis kerosene : 0,82 gr/cm3
Nilai pembakaran (HHV) : 45940 kJ/Kg
Tekanan uap kerosene adalah (Pk) : 0,201 atm
Temperatur penguapan kerosene (Tk) : 297,8°K
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 Konstruksi Dapur Pelebur
Dapur Crucible ini dirancang untuk melebur logam secara fisik. Selanjutnya setelah logam
mencair dan diketahui komposisi yang dikehendaki, logam cair tersebut dituang ke dalam cetakan
kemudian dilakukan proses permesinan.
Gambar 4.1 Dapur Pelebur
Dapur Crucible ini memakai bahan bakar minyak tanah yang memanasi sebuah cawan lebur yang terletak di tengah-tengah sebuah silinder grafit yang dilapisi dengan batu bata, dimana antara cawan lebur dan batu bata tersebut terdapat ruang bakar.
4.2 Kapasitas 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 grafit 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.
Volume dari cawan lebur adalah:
V =
jenis berat
=
Maka volume dari cawan lebur adalah 5,71 liter.
Supaya cairan tidak tumpah maka ditambahkan 25 % dari dimensi cawan lebur:
Volume Crucible = 5,71 +
Untuk mendapatkan tinggi yang sesuai pada cawan lebur ini, maka untuk diameter luar
dan tebal dari cawan lebur ini ditentukan dengan besar yaitu:
• Diameter luar : 250 mm
• Tebal : 30 mm
Maka dari volume cawan lebur yang mempunyai volume sebesar 8 liter dapat ditentukan
ukuran dari tinggi cawan lebur yaitu:
Volume 8 liter = 0,008 m3
Dari hasil perhitungan maka didapat tinggi dari dimensi cawan lebur sebagai berikut:
• Tinggi : 282 mm
Dari data di atas maka dapat dihitung masa cawan lebur:
. .(0,125 0,095 ).7150
Pemilihan silinder grafit ini sebagai cawan lebur didasarkan pada logam yang akan dilebur
yaitu kuningan dengan temperatur cair 1200°C, sedangkan silinder grafit mempunyai titik lebur
3600°C. Cawan lebur yang akan direncanakan ini juga harus mempunyai ruang volume cawan
yang mampu menampung logam cair kuningan sesuai dengan spesifikasi tugas yaitu kurang lebih
50 kg metal cair.
Cawan lebur yang dipergunakan adalah silinder grafit yang pembuatannya melalui proses
pengerolan panas yang berbentuk lembaran serta kandungan logam rendah. Dapat diketahui
temperatur cair dari cawan lebur yaitu grafit berkisar 3600°C. Sedangkan dapur ini hanya bekerja
pada temperatur maksimum 1200°C dan masih berada di bawah batas temperatur kerja dari baja
paduan ini.
Maka dapat dibuat sifat-sifat Crucible yang digunakan yaitu:
Bahan : grafit
Titik Cair : 3600°C atau 3873 K
Koefisien Pemuaian Panas : 10 × 10-6/°C
Kekuatan tarik : 95 kg/mm2
Gambar 4.2 Bentuk dan ukuran cawan lebur
4.3 Batu Bata Tahan Api
Batu bata tahan api adalah bahan yang dapat menahan temperatur tinggi dari panas yang
terjadi di dalam dapur selama beroperasi.
Gambar 4.3 Batu tahan api
Untuk dinding dan alas dapur diperlukan kombinasi tipe empat persegi panjang dan tipe
segitiga lancip sedangkan untuk pendukung cawan pelebur digunakan tipe lurus.
Jika : tinggi dapur : 800 mm
Diameter ruang bakar : 416 mm
Tinggi ruang bakar : 600 mm
Tipe empat persegi panjang =
Tebal alas dapur yang dipakai adalah 200 mm dan selebihnya dilapisi dengan pasir, maka
jumlah bata yang dipakai adalah:
=
Gambar 4.4 Penyusunan batu tahan api ke dalam dinding silinder
Batu bata disusun dan sebagai bahan pengikat dipakai semen tahan api dengan
Titik lebur = 1710°C ...(lit 6 hal 767 )
Konduktivitas = 1,1 W/m°C
Masa dapur ini adalah :
m2 = π . Db . Xbi . tb .ρ +
Maka masa dapur adalah
m2 = π . Db . Xbi . tb .ρ +
Gambar 4.5 Dimensi batu bata
4.4 Penumpu Cawan Lebur
Penumpu cawan lebur berfungsi untuk menumpu cawan lebur pada ruang bakar. Penumpu
ini terbuat dari batu bata tahan api yang mampu menahan temperatur 1710°C sedangkan
temperatur ruang bakar hanya sampai sekitar 1200°C.
Penumpu yang digunakan berjumlah tiga buah dengan ukuran :
Tinggi : 200 mm
Lebar : 100 mm
Panjang : 50 mm
Massa dari penumpu cawan lebur yaitu:
mp = ρ. (volume)
= 1600 (0,20 × 0,10 × 0,05)
= 1,6 kg
Massa dari ketiga penumpu ini adalah 3 . 1,6 kg = 4,8 kg
Penumpu ini akan menahan berat dari logam yang akan dilebur dan berat dari cawan lebur
dimana total berat yang akan ditumpu yaitu :
m = 50 kg + 58,18 kg
= 108,18 kg
A = Luas penampang penumpu
= 230 mm . 115 mm
= 26450 mm2
Beban total yang diterima oleh satu penumpu yaitu 1/3 (108,18) = 36,06 kg
4.5 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 83 mm sedangkan tinggi ruang bakar adalah tinggi cawan lebur ditambah tinggi
Gambar 4.6 Luas ruang bakar
Ukuran dari ruang bakar dapat dilihat dari:
Lebar ruang bakar antara cawan lebur dan penyekat panas adalah(lit 11 hal 263)
1. Lebar = 2 . 1/3 . diameter cawan lebur + diameter cawan lebur
= 2 . 1/3 . 250 + 250
= 416 mm
2. Tinggi = tinggi cawan lebur + tinggi penumpu + tebal batu bata tahan api dasar
= 282 + 230 + 100
= 612 mm
3. Volume = Volume πd2 t – volume cawan lebur
= π (0,416)20,7 - π (0,25)20,282
4.6 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
816 mm. untuk dinding penahan bagian bawah dipasang baja karbon dengan ketebalan 3 mm.
Gambar 4.7 Bentangan plat
Massa dinding luar adalah :
m3 = berat dinding samping
m3 = π . Dd . t . xd1 . ρ
dimana :
Dd = diameter dinding luar
= 0,821 m
t = tinggi dinding
= 0,8 m
xd1 = tebal dinding samping
= 0,0025 m
xd2 = tebal dinding bawah
= 0,003 m
ρ = berat jenis dinding = 7833 kg/m3
Maka :
m3 = π . 0,821 . 0,8 . 0,0025 .7833 + 2 .
4
π . 0,8212
= 65,27 kg
Karakteristik dari dinding luar ini adalah:
Bahan : Baja
Titik cair : 1538°C
Konduktivitas thermal : 54 W/m°C
Kekuatan tarik : 47 kg/mm2
4.7 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 :
q3 =
(
T2 T1)
x kA
−
∆ ……….……(lit.5 hal 26)
Dimana: K = konduktivitas cawan lebur = 43 W/ m oC
Waktu yang dibutuhkan untuk kuningan padat menjadi cair pada dapur pelebur ini dapat
diketahui dari besarnya angka perbandingan antara kalor yang dibutuhkan logam kuningan untuk
t =
Dapur pelebur ini sebelum mulai melebur logam kuningan harus mengalami panas terlebih
dahulu.Untuk pemanasan mula diperlukan waktu 45menit,maka dengan demikian untuk melebur
50 kg kuningan diperlukan lamanya waktu peleburan harus ditambahkan dengan pemanasan
mula,yaitu:
t = ( 218,58 + 45 ) menit
= 263,58 menit
= 4,39 jam
Dengan demikian didapatinya waktu peleburan maka banyaknya kalor yang terbuang
selama proes peleburan dapat diperoleh dengan :
Qt2 = qt . t
= 5939,042 kJ/Jam x 4,393 Jam
= 26090,211 kJ
4.8 Tabel Perancangan
Setelah didapat hasil perancangan maka berat total dari bahan dapur dapat dilihat pada
tabel 4.1
Tabel 4.1.Berat total dapur
Bahan dapur Cawan lebur
Batu bata
Plat dinding bagian samping
25,065 kg
746,44 kg
44,39 kg
4.9 Hasil Pengujian Dapur
Hasil pengujian dapur berupa cairan logam kuningan setengah jadi yang selanjutnya akan
dibentuk / ditempa sesuai bentuk yang diinginkan, hasil peleburan dapat dilihat pada gambar 4.8
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari perhitungan pada bab-bab sebelumnya dapat disimpulkan bahwa telah berhasil
dirancang dan dibuat sebuah dapur crucible dengan kapasitas 50 kg untuk peleburan kuningan
yang sesuai digunakan untuk industri rumah tangga, dengan karakteristik sebagai berikut:
a.konstruksi dapur Crucible:
- Jenis dapur
Dapur yang digunakan adalah dapur pelebur jenis Crucible - Kapasitas
Kapasitas peleburan 50 kg - Dimensi dapur
b. Bahan penyekat panas
- Bahan Dapur c. efisiensi pemakaian bahan bakar
5.2.1 Saran
Bagi siapa saja yang akan merancang ulang kembali dapur crucible, disarankan agar
konstruksi dapur dibuat lebih kreatif dan inovatif namun tetap pada tujuan utama yaitu
DAFTAR PUSTAKA
1. Archie W. Culp, Jr, Darwin Sitompul, “ Prinsip – Prinsip Konversi Energi “, Mc Graw Hill, New York, 1976.
2. B. H. Amstead, Sriati, “ Teknologi Mekanik, Jilid 1 ”, Erlangga, Jakarta, 1989. 3. George E Dieter, ” Metallurgi Mekanik, Jilid 2 ”, Erlangga, Jakarta, 1986. 4. Holman, J. P. “ Perpindahan Kalor “ , Erlangga, Jakarta, 1986.
5. Incropera, Frank. P. “ Fundamentals Of Heat Transfer “, Jhons Winsley and Sons, New York, 1973.
6. Joseph E. Shingley, “ Perencanaan Teknik Mesin “, Erlangga, Jakarta, 1986.
7. Kiyokatsu Suga, Sularso, “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan elemen Mesin ”, PT.Pradnya Paramita, Jakarta, 1978.
8. Lithel Richard, “ Metal Working Technology “,Mc Graw Hill Inc, New York, 1982. 9. Tata Surdia, Kenji Chijiwa, “ Teknik Pengecoran Logam “, PT.Pradnya Paramita,
Jakarta, 1975.
10.Tata Surdia, Shinroku Saito, “ Pengetahuan Bahan Teknik “, PT.Pradnya Paramita, Jakarta, 1995.
11.S. K. Kulshrestha, “ Thermodinamika Terpakai Teknik Uap dan Panas “, Jakarta, UI Press, 1989.
