KONSTRUKSI DALAM PEMBUATAN DAPUR
CRUCIBLE UNTUK PELEBURAN ALUMINIUM
BERKAPASITAS 50 KG MENGGUNAKAN
BAHAN BAKAR PADAT
SKRIPSI
Skripsi yang Diajukan untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DADANG SUNARYO NIM. 050401058
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah SWT atas semua berkat dan rahmat-Nya, hingga saya dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana ini berjudul “ KONSTRUKSI DALAM PEMBUATAN DAPUR CRUCIBLE UNTUK PELEBURAN ALUMINIUM BERKAPASITAS 50 KG MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR PADAT". Tugas sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara guna menyelesaikan pendidikan untuk meraih gelar Sarjana Teknik.
Dalam penyelesaian tugas sarjana ini, penulis banyak mendapat bantuan, motivasi, serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ayahanda Ujang dan Umi Ponijah yang membesarkan serta mendidik penulis, Nenek, Paklek, serta Buklek dan dengan doa-doa mereka 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. Asisten Lab.Foundry Ir.Marlon, atas bimbingan dan bantuannya selama melakukan proses rancang bangun ataupun pengujian di Laboratorium Foundry.
6. Teman-temanku senasib dan sepenanggungan Stambuk 2005 yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu yang telah memberikan motivasi untuk menyelesaikan tugas sarjana ini.
7. Dhiny Arifah Saragih Amd yang banyak memberikan semangat kepada penulis.
8. Teman-teman satu kos, Alfredo Damanik SH, Panji Setio Putradi Amd, Azhari Pane, Gara Prasetyo Amd, Zulkarnaen Lubis, dan Untung Santoso. 9. Semua pihak yang telah mendukung dalam menyelesaikan tugas sarjana
ini.
Penulis berharap tugas sarjana ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Penulis juga menyadari bahwa tugas sarjana ini jauh dari kesempurnaan, maka penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan tugas sarjana ini.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.
Medan , 16 oktober 2010
NIM : 050401058 DADANG SUNARYO
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ………i
DAFTAR ISI ……….iv
DAFTAR GAMBAR ...vi
DAFTAR TABEL ………..vii
DAFTAR SIMBOL ………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
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ……….3
2.1 Logam Bukan Besi ( Non Ferrous Metal ) ………3
2.2 Tembaga dan Paduannya ………..4
2.3 Seng dan Paduannya ………5
2.4 Magnesium dan Paduannya ………..5
2.5 Alumunium dan Paduannya ……….6
2.5.1 Sejarah Penemuan Alumunium ...6
2.5.2 Sifat-sifat Alumunium ………7
2.5.3 Sisitem Penomoran Alumunium ………..8
2.5.4 Paduan-paduan Alumunium yang Utama ……….10
2.5.5 Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg ( 2017-2044) ……….11
2.5.6 Paduan Al-Si ( 4030-4039 ) ………13
2.5.7 Paduan Al-Mg-Si ( 6001- 6069 ) ……….14
2.5.8 Paduan Al-Mg-Zn ( 7075 ) ………15
2.6 Dapur Crucible ………16
2.7 Pemilihan Bahan Batu Tahan Api ………21
2.7.1 pemilihan Batu Tahan Api ………..21
2.7.2 Bahan Batu Tahan Api ………22
2.9 Konstruksi Dapur Pelebur ………24
2.10 Perpindahan Panas ………...………24
BAB III. PERENCANAAN DAPUR ………27
3.1 Konstruksi Dapur Pelebur ……….27
3.2 Cawan Lebur ……….28
3.3 Batu Tahan Api ………..29
3.4 Penumpu Cawan Lebur ……….30
3.5 Semen Tahan Api ………..……….31
3.6 Ruang Bakar ……….31
3.7 Dinding Luar ………32
3.8 Pemilihan Alat Pemanas ………33
BAB IV. KONSTRUKSI DAPUR PELEBUR ………..35
4.1 Konstruki Dapur Pelebur ……….35
4.2 Kapasitas Cawan Lebur ……….36
4.3 Batu Tahan Api ………39
4.4 Penumpu Cawan Lebur ……….41
4.5 Ruang Bakar ………42
4.6 Dinding Luar ………43
4.7 Analisa Biaya ………45
4.8 Perhitungan Kebutuhan Kalor untuk Aluminium ………46
4.8.1 Kalor Untuk Melebur Alumunium (Q1) ………..46
4.8.2 Kalor Yang Diserap Batu Tahan Api (Q2) ………..48
4.8.3 Panas Yang Diserap Dinding Plat Luar (Q3) ………49
4.8.4 Panas Yang Diserap Cawan Lebur (Q4) ………..51
4.8.5 Kalor Total Yang Terserap (Qtot) ...51
4.8.6 Laju Aliran Panas ke Dinding Samping (q1) ……….52
4.8.7 Panas yang Terbuang Melalui Lubang Cawan Pelebur ( q2 ) ..56
4.8.8 Waktu Peleburan ……….59
4.10 Proses Pembuatan Dapur ……….63
4.10.1 Membuat Dinding Luar ………63
4.10.2 Menyusun Batu Tahan Api ………65
4.10.3 Bahan Pengikat ………66
4.10.4 Pengecatan Dinding Luar ……….66
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ………..68
DAFTAR PUSTAKA ………..70 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram Fasa Tembaga 5
Gambar 2.2 Diagram Fasa Magnesium 6
Gambar 2.3 Diagram Fasa Al-Cu-Mg 12
Gambar 2.4 Diagram Al-Si 13
Gambar 2.5 Diagram Al-Mg-Si 15
Gambar 2.6 Diagram Fasa Al-Mg-Zn 16
Gambar 2.7 Dapur kedudukan tetap 17
Gambar 2.8 Tanur udara terbuka 18
Gambar 2.9 Penampang tanur udara 19
Gambar 2.10 Tanur induksi 20
Gambar 3.1 Konstruksi dapur pelebur 27
Gambar 3.2 Bentuk dan ukuran cawan lebur 29
Gambar 3.3 Dimensi batu tahan api 30
Gambar 3.4 Penumpu cawan lebur 30
Gambar 3.5 Luas ruang bakar 32
Gambar 3.6 Dinding luar 33
Gambar 3.7 Blower 34
Gambar 4.1 Konstruksi dapur crucible 35
Gambar 4.2 Bentuk dan ukuran cawan lebur 38
Gambar 4.3 Batu tahan api 41
Gambar 4.4 Luas ruang bakar 42
Gambar 4.5 Bentangan Plat 44
Gambar 4.6 Perpindahan panas secara konduksi dan konveksi 52
Gambar 4.7 Dinding dapur 53
Gambar 4.8 Perpindahan Panas pada Cawan 56
Gambar 4.9 Plat dinding luar 63
Gambar 4.10 Dinding plat luar yang telah dilubangi 64 Gambar 4.11 Proses pengerolan plat dinding luar 64 Gambar 4.12 Dinding plat luar yang telah berbentuk silinder 65
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Berat jenis beberapa jenis logam 3
Tabel 2.2 Alumunium Assosiasi Index System 8
Tabel 2.3 Sifat-sifat paduan Al-Cu-Mg 11
Tabel 2.4 Sifat-sifat paduan Al-Si 13
Tabel 2.5 Sifat-sifat paduan Al-Mg-Si 14
Tabel 2.6 Sifat-sifat paduan Al-Mg-Zn 16
Tabel 4.1 Berat total dapur 61
Tabel 4.2 Total kalor yang terserap bahan dapur untuk aluminium 61
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL KETERANGAN SATUAN
Cp1 Panas jenis alumunium padat KJ/kg.0K
Cp2 Panas jenis alumunium cair KJ/kg.0K
Cp3 Panas jenis batu tahan api KJ/kg.0K Cp4 Panas jenis dinding plat luar KJ/kg.0K
Cp5 Panas jenis cawan lebur KJ/kg.0K
Ddb Diameter dalam Batu bata m
Dlb Diameter luar batu bata m
Dp Diameter plat luar m
ho Koefisien perpindahan panas konveksi W/m.oC HHV Nilai pembakaran atas batubara 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 alumunium 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 alumunium 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
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
