BAB II
KAJIAN TEORI
2.1 Mesin Pemotong Logam (Electric Hacksaw)
Perkembangan teknologi pada dasarnya bertujuan untuk menjawab kebutuhan akan efesiensi peralatan, baik yang telah ada ataupun yang dirancang, maka suatu upaya pengembangan teknologi yang efektif, pertama-tama harus didasarkan pada permintaan dan kebutuhan.
Definisi mesin potong logam (electric hacksaw) adalah alat yang berfungsi untuk memotong suatu benda jenis logam alloy atau besi. Mekanisme kerja pada alat ini adalah memotong benda kerja, pada banyak penggunaan, mesin pemotong logam jenis
hacksaw digunakan pada jenis benda berbentuk kotak maupun bulat, dengan ukuran
yang sesuai pada spesifikasi tertentu pada setiap mesin gergaji.
Penggergajian pada logam dibutuhkan tenaga yang lebih, sehingga tentunya mesin gergaji dirancang untuk itu. Pengertian dari mekanisme alat ini dibagi menjadi beberapa bagian tergantung dari setiap fungsinya, bagian-bagian utama dari alat ini adalah:
1. Kerangka mesin. 2. Motor listrik. 3. Reduser. 4. Frame. 5. Blade. 6. Ragum. 7. Bearing. 8. Pillow block.
Beberapa elemen pendukung lainnya seperti baut, mur dan sabuk apabila menggunakan
Keuntungan penggunaan mesin ini adalah pekerjaan dapat dilakukan dengan lebih cepat, efesien dengan tingkat kepresisian lebih baik dibandingkan dengan pemotong secara manual.
2.2 LOGAM
2.2.1 Pengertian Logam
Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur. Bijih logam yang ditemukan dalam keadaan murni yaitu emas, perak, bismut, platina, dan ada yang bercampur dengan unsur-unsur seperti karbon, sulfur, fosfor, silikon, serta kotoran seperti tanah liat, pasir, dan tanah.
Bijih logam yang ditemukan dengan cara penambangan terlebih dahulu dilakukan proses pendahuluan sebelum diolah dalam dapur pengolahan logam dengan cara dipecah sebesar kepalan tangan, dipilih yang mengandung unsur logam, dicuci dengan air untuk mengeluarkan kotoran, dan terakhir dikeringkan dengan cara dipanggang untuk mengeluarkan uap yang mengandung air. Logam dibagi menjadi 2 macam:
1. Logam Fero
2. Non Logam Fero
2.2.2 Logam Fero
Pengertian Logam Ferro adalah logam besi (Fe). Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dlln. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang/karbon (C). Sebutan besi dapat berarti :
1. Besi murni dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia.
B. Besi teknik terbagi atas tiga macam yaitu :
1. Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%.
2. Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa. Disebut besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa secara kimia dengan besi melainkan sebagai karbon yang lepas yang memberikan warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih karena karbon mampu bersenyawa dengan besi.
3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonnya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa.
Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon ( C) , tetapi sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti : silisium, mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya relatif rendah. Unsur-unsur dalam campuran itulah yang mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi unsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya.
Pembuatan besi atau baja dilakukan dengan mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang akan menghasilkan besi kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh karena itu, besi kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja. Logam yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai besi atau baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi.
C. Contoh-contoh Logam Fero:
1. Baja carbon 2. Baja perkakas 3. Besi cor 4. Stasillnes steel 5. HSS D. Standarisasi
1. “1ASTM ( American Society for Testing Materials )
Strogen Steel (H3 9M-94)
Low and Intermediate tensile Strength carbon silicon, steel plate for machine pane and general construction (A 284M-38)
High Steel Strength. Quenhead and Temporal alloy steel plate euatable for andirum (A 514-94m)
Structural Steel mide 290 MPa minimum Yield point (BMM) maximum
High Strongth Low alloy alambium vanadium steel of structural quality (43,72m-94a)
Structural carbon steel plate of improved longers (AS 37M-93a)
High Strength Low alloy Structural Steel 345 MPa minimum yield point 100 mm thickness (AS 88M-94a)
Normalized high Strength Low alloy Structural Steel (A633-94a)
Low carbonate hardening, nikel copped evanium monodin, corombium and nikel copper columbion allow steel (A710M-94)
Hot road stuktural steel high Strength Low alloy plate with improved in ability (A 610 M-93a)
Quenhead and tempered carbon steel plates for structural aniration (A 678-94a)
2. AISI (Americal Iron and Steel Institute) and SAE (Society of Automotive
Engineers)
Baja menurut standarisasi AISI dan SAE merupakan spesifikasi dengan loxx digunakan untuk paduan yang sangat minimal. Contoh baja AISI, SAE 1445, ini berarti kandungan karbonnya adalah 0,4% dengan paduan uranium (0,4%-1,4%)
3. Menurut UNS (United Numbring System)
Baja menurut standar UNS hampir sama dengan standar AISI dan SAE, hanya saja menggunakan huruf di depan ditambah lima digit untuk jenis tambahan lainnya misalnya baja AISI,SAE A 0,70% UNS menjadi G41070 Dimana awalnya G merupakan baja paduan yang rendah.”1
2.2.3 Logam Non fero
Logam non fero atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium disamping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya. Logam non ferro juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan untuk paduan baja antara lain, nikel, kromium, molebdenum, wllfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya. sebagai contoh logam non ferro adalah:
A. Tembaga (cu)
Warna cokelat kemerah-merahan, sifatnya dapat ditempa, liat, baik untuk penghantar panas, listrik, dan kukuh. Tembaga digunakan untuk membuat suku cadang bagian listrik, radio penerangan, dan alat-alat dekorasi.
B. Alumunium (Al)
Warna biru putih, sifatnya dapat ditempa, liat, bobot ringan, penghantar panas dan listrik yang baik, mampu dituang. Alumunium digunakan untuk membuat peralatan masak, elektronik, industri mobil, dan pesawat terbang.
Gambar 2.2 Alumunium c. Timbal (Pb)
Warna biru kelabu, sifatnya dapat ditempa, sangat liat, tahan korosi, air asam, dan bobot sangat berat. Timbel digunakan sebagai bahan pembuat kabel, baterai, bubungan atap, dan bahan pengisi.
D. Timah (Sn)
Warna bening keperak-perakan, sifatnya dapat ditempa, liat, dan tahan korosi. Timah digunakan sebagai pelapis lembaran baja lunak (pelat timah) dan industri pengawetan.
Gambar 2.4 Timah
2. 3 Pulley
Pulley merupakan komponen mesin yang banyak dipakai untuk mesin industri, mesin perkakas maupun dalam bidang otomotif.
Ada beberapa type pulley yaitu: 1. Pulley type V
2. Pulley Timming
3. Pulley Variable (pulley V bisa disetting besar kecil)
4. Pulley Round (alur U)
5. Loss pulley ( biasa sebagai adjustment)
Disini penulis akan bahas tentang pulley type V. Pulley jenis ini mempunyai banyak varian yang bisa dilihat dalam tabel dibawah. Namun disini ada sebuah pertanyaan yang sampai saat ini belum ada jawaban pasti, yaitu mengapa sudut alur dalam satu jenis pulley bisa berbeda-beda. Kami mendapatkan data sudut alur pulley ini dari bando (brand yang sudah tidak asing lagi bagi kita yang bergelut didunia permesinan) tetapi tidak disertakan artikel yang mendukung data sudut alur pulley.
Untuk itu penulis akan coba simpulkan tentang hubungan sudut alur terdahap diameter pulley: Semakin kecil pulley maka semakin kecil/pendek area contact line (lihat gambar bawah), untuk itu agar daya cengkram belt lebih kuat/tidak selip maka sudut alur diperkecil. Sudut v-belt biasanya berkisar 40 derajat biasanya ukuran tidak bisa sama, mungkin karena sifat rubber yang elastis jadi susah dalam proses pembentukanya.
Gambar 2.5 Pulley Type V
Keterangan: D : Diameter pulley (mm) α : Sudut alur ( º ) t : Kedalaman alur (mm) a : Lebar alur (mm)
2.3.1 Macam-macam Pulley
Tabel 2.1 Type PulleyPulley type A D (mm) α ( º ) t (mm) a (mm) 65-100 34 12 12 101-125 36 12 12 126> 38 12 12 Pulley type B D (mm) α ( º ) t (mm) a (mm)
115-160 34 15 16/19 161-200 36 15 16/19 201> 38 15 16/19 Pulley type C D (mm) α ( º ) t (mm) a (mm) 175-250 34 19 20/23 251-315 36 19 20/23 316 38 19 20/23 Pulley type D D (mm) α ( º ) t (mm) a (mm) 300-450 36 25 30 451> 38 25 30 Pulley type 3V / 9N / 9J D (mm) α ( º ) t (mm) a (mm) 67-90 36 10 8 91-150 38 10 8 151-305 40 10 8 306> 42 10 8 Pulley type 5V / 15N / 15J D (mm) α ( º ) t (mm) a (mm) 180-255 38 15 14 256-405 40 15 14 406> 42 15 14 Pulley type 8V / 25N / 25J D (mm) α ( º ) t (mm) a (mm) 315-405 38 25 23 406-570 40 25 23 571> 42 25 23
Agar transmisi daya berlangsung sempurna, maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
1. Poros harus lurus agar tarikan pada belt uniform
2. Jarak poros tidak terlalu dekat agar sudut kontak pada roda yang kecil sebesar mungkin
3. Jarak poros jangan terlalu jauh agar belt tidak terlalu berat
4. Belt yang terlalu panjang akan bergoyang, dan bagian pinggir sabuk cepat rusak 5. Tarikan yang kuat supaya bagian bawah, dan sabuk yang kendor di atas agar
sudut kontak bertambah besar.
6. Jarak antar poros maksimum 10m, dan jarak minimum adalah 3,5 kali diameter roda yang besar
2.3.2 Macam-macam konfigurasi transmisi flat belt
1. Open Belt Drive,
Untuk poros sejajar dan berputar dalam arah yang sama
Gambar 2.6 Open Belt Drive
2. Crossed or twist belt drive, untuk poros sejajar dan berputar berlawanan arah. Karena belt saling bergesekan maka belt menjadi cepat aus dan sobek. Jarak poros dibatasi maksimum 20 kali lebar belt dan kecepatan maksimum 20 meter/s.
Gambar 2.7 Crossed or twist belt drive
3. Quarter turn belt drive, untuk poros yang bersilangan tegak lurus dan berputar dalam arah tertentu. Lebar pulley harus lebih dari 1,4 kali lebar sabuk.
Gambar 2.8 Quarter turn belt drive
4. Belt drive with idler pulleys, untuk memperbesar sudut kontak jika jarak poros cukup panjang. Dengan cara ini dapat digunakan untuk perbandingan kecepatan tinggi, dan untuk menambah tarikan belt.
Gambar 2.9 Belt drive with idler pulleys
5. Compound belt drive, digunakan untuk transmisi daya dari dari sebuah poros ke beberapa roda
Gambar 2.10 Compound belt drive
6. Stepped or cone pulley drive, digunakan untuk mengubah putaran poros yang digerakkan sementara putaran poros penggerak tetap.
Gambar 2.11 Stepped or cone pulley drive
2.3.3.
Perbandingan Kecepatan Pulley Karena kecepatan linier pada kedua puli sama, maka: Dan perbandingan putaran antara kedua puli menjadi:
Dengan:
N2 = putaran poros yang digerakkan N1 = putaran poros penggerak D2 = diameter pulley yang digerakan D1 = diameter pulley penggerak
Jika tebal belt (t) perlu dipertimbangkan, maka:
Jika faktor slip (s) dimasukkan, maka:
Dengan : s = faktor slip total utuk kedua roda
2 2 1 1n Dn D 2 1 1 2 D D n n t D t D n n 1 1 1 2 100 1 1 1 1 2 s t D t D n n
Transmisi Terbuka
Gambar 2.12 Transmisi terbuka
2.3.4 Daya yang ditransmisikan oleh sabuk:
Jika puli A menggerakkan puli B, maka dengan arah putaran searah jarum jam, maka tarikan belt F1 lebih besar dari pada F2. Hubungan F1 dan F2 dapat dinyatakan dengan:
Dengan: μ = koefisien gesek
= sudut kontak antara belt dan pulley yang kecil
Jika efek sentrifugal diperhitungkan maka tegangan belt menjadi:
x r r x r r L 1 2 2 2 1 ) 2 ( ) (
e
F
F
2 1 e F F F F1 c Dengan Fc = tarikan sentrifugal, dan
w adalah berat sabuk per satuan panjang Daya yang ditransmisikan oleh belt adalah: P = (F1-F2) V
Dengan:
F1 = Tarikan belt pada sisi tegang F2 = Tarikan belt pada sisi yang kendor V = Kecepatan keliling belt
Daya juga dapat dihitung dengan persamaan:
Torsi pada puli penggerak = (F1 - F2) r1, dan pada puli yang digerakkan = (F1–F2) r2, Lebar sabuk ditentukan berdasarkan tarikan maksimum, dan tegangan yang diijinkan, karena: F1 = Sw.b.t
Dengan:
Sw = tegangan yang diijinkan b = lebar sabuk
t = tebal sabuk
2.4 Roda Gigi
Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat. Roda gigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Roda gigi-gigi sering digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak dari pada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu roda gigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu:
Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar 2 V g w Fc e e V F F P ( 1 c). 1
Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.
Kemampuan menerima beban lebih tinggi.
Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil.
Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.
Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus. Dalam teori, rodagigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang hampir tidak mengalami perubahan bentuk dalam jangka waktu lama.
2.4.1 Klasifikasi Roda gigi
Roda gigi diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Menurut arah putaran.
2. Menurut bentuk jalur gigi 1. Menurut arah putaran.
Menurut arah putaran roda gigi dibagi menjadi :
Rodagigi luar ; arah putarannya berlawanan.
Rodagigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama 2. Menurut bentuk jalur gigi.
Berdasarkan bentuk jalur giginya, rodagigi dapat dibedakan atas : Rodagigi Lurus
Roda gigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel. Dibandingkan dengan jenis rodagigi yang lain roda gigi lurus ini paling mudah dalam proses pengerjaannya (machining) sehingga harganya lebih murah. Roda gigi lurus ini cocok digunakan pada sistim transmisi yang gaya kelilingnya besar, karena tidak menimbulkan gaya aksial.
Gambar 2.13 Rodagigi Lurus Ciri-ciri rodagigi lurus adalah :
1. Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp 2. Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm 3. Kecepatan keliling < 200 m/s
4. Rasio kecepatan yang digunakan • Untuk 1 tingkat ( i ) < 8 • Untuk 2 tingkat ( i ) < 45 • Untuk 3 tingkat ( i ) < 200 Roda gigi Miring
Roda gigi miring kriterianya hampir sama dengan roda gigi lurrus, tetapi dalam pengoperasiannya roda gigi mirinng lebih lembut dan tingkat kebisingannya rendah dengan kontak antara gigi lebih dari 1.
Roda gigi cacing (worm gear)
Jenis roda gigi ini biasanya merupakan satu pasangan yang terdiri dari batang berulir cacing dan roda gigi cacing. Pada batang ulir cacing bentuk giginya seperti ulir. Dan pada roda gigi cacing bentuk giginya hampir sama dengan roda gigi helix, akan tetapi permukaan giginya membentuk lengkungan ke dalam.
Gambar 2.15 Roda Gigi Cacing
2.5 Motor Listrik
Pada era industri modern saat ini, kebutuhan terhadap alat produksi yang tepat guna sangat diperlukan untuk dapat meningkatkan effesiensi waktu dan biaya. Sebagian besar alat industri menggunakan tenaga listrik sebagai energi penggerak utamanya, dan di berbagai perindustrian banyak menggunakan mesin-mesin dengan penggerak uatamanya adalah Motor AC Phasa Satu. Yang mana pada umumnya digunakan pada mesin produksi seperti mesin bubut, mesin bor, dan sebagainya. Faktor yang menyebabkan hal tersebut karena motor induksi memiliki beberapa bergerak yang bertumpu pada bantalan poros terhadap stator. Motor induksi terdiri atas kumparan-kumparan stator dan rotor yang berfungsi membangkitkan gaya gerak listrik akibat dari adanya arus listrik bolak-balik satu fasa yang melewati kumparan-kumparan tersebut sehingga terjadi suatu interaksi induksi medan magnet antara stator dan rotor.
Gambar 2.16Konstruksi Umum Motor Induksi Satu Fasa.
2.5.1 Prinsip Kerja Motor Induksi Satu Fasa Teori Medan Putar Silang
Prinsip kerja motor induksi satu fasa dapat dijelaskan dengan menggunakan teori medan putar silang (cross-field theory). Jika motor induksi satu fasa diberikan tegangan bolak-balik satu fasa maka arus bolak-balik akan mengalir pada kumparan stator. Arus pada kumparan stator ini menghasilkan medan magnet seperti yang di tunjukkan oleh garis putus-putus pada Gambar 2.16.
Gambar 2.17 Medan Putar Silang
Arus stator yang mengalir setengah periode pertama akan membentuk kutub utara di A dan kutub selatan di C pada permukaan stator. Pada setengah
periode berikutnya, arah kutub-kutub stator menjadi terbalik. Meskipun kuat medan magnet stator berubah-ubah yaitu maksimum pada saat arus maksimum dan nol pada saat arus nol serta polaritasnya terbalik secara periodik, aksi ini akan terjadi hanya sepanjang sumbu AC. Dengan demikian, medan magnet ini tidak berputar tetapi hanya merupakan sebuah medan magnet yang berpulsa pada posisi yang tetap (stationary).
Seperti halnya pada transformator, tegangan terinduksi pada belitan sekunder, dalam hal ini adalah kumparan rotor. Karena rotor dari motor induksi satu fasa pada umumnya adalah rotor sangkar dimana belitannya terhubung singkat, maka arus akan mengalir pada kumparan rotor tersebut. Sesuai dengan hukum Lenz, arah dari arus ini (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.16) adalah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkan melawan medan magnet yang menghasilkannya. Arus rotor ini akan menghasilkan medan magnet rotor dan membentuk kutub pada permukaan rotor. Karena kutub-kutub ini juga berada pada sumbu AC dengan arah yang berlawanan terhadap kutub-kutub stator, maka tidak ada momen putar yang dihasilkan pada kedua arah sehingga rotor tetap diam. Dengan demikian, motor induksi satu fasa tidak dapat diasut sendiri dan membutuhkan rangkaian bantu untuk menjalankannya.
Gambar 2.18. Motor Dalam Keadaan Berputar
Misalkan sekarang motor sedang berputar. Hal ini dapat dilakukan dengan memutar secara manual (dengan tangan) atau dengan rangkaian bantu. Konduktor-konduktor rotor akan memotong medan magnet stator sehingga timbul gaya gerak listrik pada konduktor- konduktor tersebut. Hal ini diperlihatkan pada Gambar 2.17
yang menunjukkan rotor sedang konduktor tersebut. Hal ini diperlihatkan pada Gambar 2.17 yang menunjukkan rotor sedang. Jika fluks rotor seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.17 mengarah ke atas sesuai dengan kaidah tangan kanan Fleming, arah gaya gerak listrik (ggl) rotor akan mengarah keluar kertas pada setengah bagian atas rotor dan mengarah ke dalam kertas pada setengah bagian bawah rotor. Pada setengah periode berikutnya arah dari gaya gerak listrik yang dibangkitkan akan terbalik. Gaya gerak listrik yang diinduksikan ke rotor adalah berbeda dengan arus dan fluks stator. Karena konduktor-konduktor rotor terbuat dari bahan dengan tahanan rendah dan induktansi tinggi, maka arus rotor yang dihasilkan akan tertinggal terhadap gaya gerak listrik rotor mendekati 90o. Gambar
2.18 menunjukkan hubungan fasa dari arus dan fluks stator, gaya gerak listrik, arus dan fluks rotor.
