BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Logam Bukan BesiNegara 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)
Aluminium 2.643 Tembaga 8.906 kuningan 8.750 Timah hitam 11.309 Magnesium 1.746 Nikel 8.703 Seng 7.144 Besi 7.897 Baja 7.769
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)
Gambar 2.1 menunjukkan perubahan % IACS oleh konsentrasi ,ketakmurnian (a)untuk kasus yang mengandung oksigen rendah dan(b)untuk yang mengandung 0.03% oksigen.pengaruh unsur paduan pada hantaran listrik umumnya banyak dipengaruhi oleh unsur-usur yang membentuk larutan padat ;yang memberikan pengaruh lebih kecil kalau terjadi presipitas.dengan adanya oksigen perbandingan penguranagan dari P,As,dsb,menurun ,hal ini disebabkan larutan pada jumlahnya menurun oleh adanya formasi oksidasi….(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
Brons alumunium ini adalah paduan dari tembaga dan alumunium dengan tambahan nikel dan mangan. Kandungan alumunium 8-15,5%, nikel kurang dari 6,5% mangan kurang dari 3,5% dan sisanya adalah tembaga.
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
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...(lit 10 hal 122)
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
dipergunakan juga untuk deoksidasi. Karena Li adalah efektif untuk deoksidasi dan untuk dihidrogenisasi tanpa menyebabkan penurunan hantaran listrik, maka dengan maksud yang sama dapat dipergunakan juga bagi tembaga bebas oksigen.
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 Penggunaan Kekeuatan tarik (kgf/mm) Kekuatan mulur (kgf/mm Perpanjangan(%) Kuningan 70-30 Kuningan 60-40 Kuningan bebas Kuningan admiralty Brons fosfor Brons mangan Brons aluminium Perak Brons berilium 70 Cu -30 Zn 60 Cu-30Zn 61,5Cu-35,5Zn-3Pb 71 Cu-28Zn -1,0Sn 94 Cu- 5Zn-0,25P 38,5Cu-39Zn-1,0Se-1,0Fe-0,3Ma 95Cu-5,o Al 56,Cu-17Zn-18Ni 98,0Cu-2,0Be 32,6 32,8 34,3 23,5 35,0 45,5 38,6 40,7 28,5 11,5 12,0 12,6 9,4 14,0 21,0 15,4 17,5 24,6 60 45 53 65 58 35 65 40 35 Emas tiruan Logam tipis Sekrap ,baut Kondensor,komponen kapal Roda gigi
Poros baling baling kapal Untuk indusrti kimia Perhiasan,alat ukur pegas
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
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...(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 520o
C 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)
Sn adalah lebih mahal dari kuningan. Oleh karena itu kuningan dipergunakan sebagai bahan baku dan selanjutnya bahan yang dicampur 4-5%Sn dipergunakan untuk keprluan khusus sedangkan hampir semua paduan perunggu ini dalam industri dipakai dalam industri dipakai dalam bentuk coran. Brons timah putih mempunyai sejarah yang lama, sehingga dari penggunaannya paduan dasar
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
Paduan yang dipergunakan dalam industri mengandung 6-7%Al dipergunakan untuk pabrikasi dan paduan dengan 9-10%Al dipergunakan untuk coran. Paduan ini mempunyai kekuatan yang baik dari pada brons timah putih dengan sifat
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)
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...(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)
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 2.7.
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
Dalam pengertian kimia alumunium merupakan logam yang reaktif. Apabila di udara terbuka ia akan bereaksi dengan oksigen, jika reaksi berlangsung terus maka alumunium akan rusak dan sangat rapuh. Permukaan alumunium sebenarnya bereaksi bahkan lebih cepat daripada besi. Namun lapisan luar alumunium oksida yang terbentuk pada permukaan logam itu merekat kuat sekali pada logam dibawahnya. Dan membentuk lapisan yang kedap. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk keperluan kontruksi tanpa takut pada sifat kimia yang sangat reaktif. Tapi jika logam bertemu dengan alkali lapisan oksidanya akan mudah larut. Lapisan oksidanya akan bereaksi secara aktif dan akhirnya akan mudah larut pada cairan sekali. Sebaliknya berbagai asam termasuk asam nitrat pekat pekat tidak berpengaruh terhadap alumunium karena lapisan alumunium kedap terhadap asam...(lit 10 hal 130)
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
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 minyak,karena akan mudah mengawasi operasinya. Ada pula dapur yang dapat dimiringkan 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 2.8....(lit 1 hal 133)
Gambar 2.8 Dapur Kedudukan Tetap
Gambar 2.9 Dapur Crucible Yang Bisa Dimiringkan
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………(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)
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 induksi listrik dapat dilihat pada gambar 2.12. di bawah ini.
Gambar 2.12. Tanur Induksi (a) Penampang (b) Kumparan yang bias diangkat (c) Garis gaya pada Tanur Induksi
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
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... (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)
• Al2O3 dengan kadar 0,28 %
• CaO dengan kadar 2,74 % • Fe2O3 dengan kadar 0,56 %
• Na2O dengan kadar 0,04 %
• K2O dengan kadar 0,04 %
• TiO2 dengan kadar 0,03 %.
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 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
Susuai dengan judul perencanaan, maka berikut yang akan dijelaskan adalah dapur pelebur dengan bahan bakar minyak. Konstruksi dapur pada dasarnya hanya merupakan sebuah cawan pelebur yang terletak ditengah-tengah sebuah silinder baja yang dilapisi dengan penyekat panas, terdapat ruang bakar diantara cawan pelebur dan dinding penyekat panas. Di bagian bawah terdapat unit pembangkit untuk mencukupi kebutuhan energy panas untuk mengambil kuningan cair digunakan gayung pengaduk.
