5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Material Alumunium
Alumunium banyak digunakan dalam industri cor seperti pembuatan
komponen otomotif dan komponen yang lainnya, karena Alumunium
mempunyai banyak sifat yang menguntungkan, diantaranya Alumunium
mempunyai ketahanan korosi dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat
yang baik lainnya sebagai sifat logam. Paduan Alumunium diklasifikasikan
dalam berbagai standar oleh berbagai negara. Paduan ini diklasifikasikan
menjadi dua kelompok umum yaitu paduan Alumunium tuang/ cor (cast
Alumunium alloys) dan paduan tempa (wrought Alumunium alloys).
Alumunium murni memiliki temperature lebur 660°C. Tabel 2.1.
memperlihatkan properti dari Alumunium (ASM International, 1979).
Tabel 2.1. Sifat fisik dan mekanik dari Alumunium
Sifat Besaran British Satuan Indonesia Densitas 436,99 lb/ft3 2,7 g/cm3
Titik cair 1220oF 660oC
Kekuatan tarik 100000–80000 psi 689,5–5515,8 MPa Titik luluh 5000–68000 psi 34,5–468,8 MPa Modulus elastis 10,6 x 106psi 73,08 x 103MPa Prosentase muai 14–15 % 14–15 %
Rasio Poisson ( υ ) 0,33 0,33
Tahanan jenis 3 x 10-6 Ω / cm3 28,2 n Ω .m. Konduktivitas panas 130 Btu / hr/ ft/oF 237 W/m.K Kapasitas panas (C’) 0,23 Btu/ lb/ oF 24,2 J/mol.K Kekuatan tarik/densitas 10000–80000 in 393,7–3149,6 mm
Sumber: ASM International, 1979
2.2. Tanur Krusibel
Tanur yang menggunakan bahan bakar solar sering disebut sebagai
disemburkan oleh
masuk ruang tanur
masuk kedalam r
yang didalamnya
Dari panas ruan
material yang ada
material dalam a
tersebut diletakan
agar api yang di
posisinya ada di t
Dalam gam
digunakan:
a. Krusibel angka
b. Pot tetap (stati
c. Dapur tukik (t
oleh udara dari blower dengan prinsif pipa ve
anur akan menyala dan terus masuk kedalam
ruang tanur tersebut akan memanaskan ruang
ya ada pot sebagai penampung material yan
ang tungku tersebut akan merambat memana
ada dalam pot setelah mencapai suhu lebur
akan mencair. Posisi api yang disemburkan
kan pada bagian samping tanur bagian bawah, ha
disemburkan tersebut tidak bertabrakan d
di tengah tanur.
Sumber: www.google
Gambar 2.1. Jenis-Jenis Dapur Krusibel
gambar 2.1. ditunjukkan 3 jenis dapur krusibel
gkat (lift-out crucible),
h, hal ini dilakukan
n denga pot yang
gle.com/krusibel
Tujuan da
samping dan baw
dengan arah menuj
tersebut bisa m
disemburkan ters
akan terpecah da
dan pot yang ter
sehingga umur pot
Dapur krusi
perunggu, kuning
terbatas hanya be
n dari posisi penyemburan api yang ditempa
awah supaya api yang disemburkan bisa berput
enuju ke bagian atas tanur, sehingga panas
merata di sekeliling dinding tanur. Apa
ersebut menabrak pot yang ada di dalam maka
dan panas yang dihasilkan dalam ruangan tanur
tertabrak angin secara terus menerus akan ter
pot jadi lebih singkat.
krusibel digunakan untuk pengecoran logam non
kuningan, paduan seng dan alumunium. Kapasitas da
beberapa ratuspoundsaja.
Sumber: www.google.com/krusibel
Gambar 2.2. Contoh Dapur Krusibel
patkan di posisi
rputar dalam tanur
nas semburan api
pabila api yang
aka semburan api
anur tidak merata,
terkikis dan bocor
non-besi seperti
Gamba
Proses pe
menggunakan b
menggunakan ba
peralatan yang le
menggunakan burn
bahan bakar mi
menggunakan ba
penyemburan api
prosesnya adalah
yang akan keluar
terlebih dahulu de
mengelilingi api
pemanasan awal di
Sumber: www.google.com/k
bar 2.3. Desain Pandangan Samping Dapur Krusi
pengecoran dengan bahan bakar minyak terse
bahan bakar minyak tanah. Proses penge
bahan bakar minyak tanah lebih mudah dan
lebih sederhana. Proses pengecoran yang dil
burner. Proses pengecoran menggunakan
minyak tanah hampir sama dengan tanur kr
bahan bakar solar. Persamaannya adalah
api dengan menggunakan udara bertekan
ah perlakukan minyak tanah yang akan dibakar
uar dari mulutburner(nozzle) tersebut, sebelum
u dengan dilewatkan pada pipa yang dibuat berbe
api yang sebelumnya telah menyala atau de
al dibakar menggunakan majun.
2.3. Proses Pengecor
.
Ga
Tanur krusi
mulai dari temba
tanur ini terdapat
oksidasi, pengapi
Gambar 2.4. Ke Kanan Reduksi Ke Kiri Oksida
krusible dapat digunakan untuk pengecoran log
baga, kuningan, alumunium, dll. Dalam prose
pat tiga jenis pengapian yang bisa dihasilkan
ngapian netral, pengapian reduksi.
ian Oksidasi
Pengapian ini terjadi apabila perbandingan
dan udara yang di hembuskan tidak sesuai, dim
yang dihembuskan lebih besar dibandingkan
ang diberikan. Kondisi ini dapat dilihat dari
an yang keluar dari mulut tanur bagian atas
ondisi tersebut dapat ditanggulangi dengan ca
gan bahan bakar atau mengurangi tekana
burkan. Dalam proses pengecorannya pengapian
mbakaran
n cara menabahkan
kanan udara yang
alternatif pilihan, karena pengapian ini lebih baik daripada pengapian
reduksi.
2.3.2. Pengapian Netral
Proses pengapian netral merupakan peroses pengapian yang
paling efisien, dimana perbandingan bahan bakar yang diberikan dan
udara yang disemburkan seimbang. Pengapian netral menghasilkan
panas yang tinggi karena bahan bakar yang diberikan dapat di dibakar
dengan batuan O2 dari udara seimbang. Dengan perbandingan yang
seimbang antara bahan bakar dan udara tersebut maka dalam proses
pengecorannya tidak terlalu banyak menghasilkan asap, sehingga
polusi yang dihasilkan sedikit. Proses pengecoran untuk menghasilkan
pengapian netral sangat sulit untuk dicapai, hal tersebut disebabkan
peralatan yang digunakan untuk pengaturan besar tekanan udara yang
diberikan tidak presisi sehingga sangat sulit untuk mengatur besar
tekanan yang dibutuhkan. Sebagai pilihan pengapian yang bisa
dilakukan dengan memilih pengapian netral yang cenderung oksidasi,
dimana pemberian udara pada proses pengecoran lebih banyak
dibanding dengan bahan bakar yang diberikan.
2.3.3. Pengapian Reduksi
Pengapian reduksi merupakan pengapian yang paling buruk,
karena apabila terjadi pengapian seperti ini, proses pengecoran bisa
berlangsung sangat lama karena panas api yang dihasilkan rendah.
Pengapian reduksi terjadi apabila dalam proses pengecoran tersebut
dibanding
ngkan prosentase udara. Pengapian reduksi da
pi yang disemburkan yang berwarna hitam. Peng
kan pengapian yang paling buruk, dimana dar
silkan panas yang rendah dan bahan bakar y
bih banyak.
cangan
perancangan terdiri dari komponen kom
umunium.
Tong bekas akan digunakan sebagai bada
a akan dilapisi dengan campuran batu tahan
pi, kontruksinya yang sesuai dengan rancang
oran menjadi alasan kami dalam memilihnya
Sumber: www.goo
Gambar 2.5. Drum Bekas
el
Krusibel adalah tempat yang berbentuk menye
kuk digunakan untuk pengecoran bahan bukan log
dapat dilihat dari
Pengapian reduksi
dari pengapian ini
r yang diperlukan
G
Gambar 2.6. Kondisi Krusibel Saat Proses Penge
Krusibel adalah tempat yang berbentuk meny
kuk digunakan untuk pengecoran bahan bukan l
, Pot ini dapat berfungsi selain pot pelebur jug
ntar panas. Dalam proses penggunaan pot ini
but harus dilapisi dengan grafit supaya tidak terj
cairan yang dilebur dangan pot. Namun demiki
san, cara penanganan dan bentuknya harus
tikan. Bahannya pun hanya terbatas pada BTK
kan BTMT dalam hal ini tidak dapat digunakan,
bonnya yang sedikit (Alumunium cair sangat kor
Karbon yang berupa grafit serpih dan nodular da
mbat korosifitas dari Alumunium cair, jumlah
sekitar 3,2% - 3,6%.Dalam besi harus pula terd
unium sekitar 1,2% - 3%, sementara itu silikon ha
dan Phospor dibawah 0,1%.
engecoran
enyerupai pot atau
n logam. Pot Besi
bur juga sebagai pot
ni sebelumnya pot
erjadi kontaminasi
mikian komposisi,
us betul – betul
K dan BTBB saja,
kan, karena jumlah
korosif terhadap
r dalam besi akan
ah karbon tersebut
rdapat kandungan
2.4.3. Rangka
Rangka mesin merupakan tempat bertumpuny
luruh komponen pada tungku pengecoran l
kan cara kerja rangka mesin yaitu tempat men
ponen dan merupakan penahan seluruh beban da
ponen yang telah terpasang saat tungku berope
si untuk menopang tungku pengecoran, burner
.
rner
Gasburner adalah sebuah alat untuk menghasi
naskan produk menggunakan bahan bakar gas
am atau propana. Beberapa burner mem
ya udara untuk mencampur bahan bakar gas
mendapatkan pembakaran yang sempurna. Ase
an dengan mencampurkannya dengan oksigen.
m/krusibel
as seperti asetilen,
empunyai tempat
gas dengan udara
Asetilen biasanya
2.4.5. Liquified P
L
(Liquified
diperoleh
digunakan
dari Gas a
End). Kom
Propana (C
Sumber: horngmin.com
Gambar 2.8. Horng MinBurner
Tabel 2.2. Spesifikasi Horng MinBurne
Type YC-2
Daya ¼ HP
Volt 220 Volt Ampre 2 Ampere
Cycle 50
Rpm 3000 Rpm
Sumber: horngmin.com
ed Petroleum Gasses
LPG merupakan bahan bakar berupa gas
ied Petroleum Gasses) merupakan produk min
eh dari proses distilasi bertekanan tinggi
an sebagai umpan dapat berasal dari beberapa
s alam maupun Gas hasil dari pengolahan miny
omponen utama LPG terdiri dari Hidrokarbon
na (C3H8) dan Butana (C4H10).
om
urner
s yang dicairkan
inyak bumi yang
nggi. Fraksi yang
rapa sumber yaitu
inyak bumi (Light
2.4.6. Semen Tah
S
sekaligus
disebut jug
digunakan
penutup c
tersebut.
Sumber: www.google.com/tabungLPG
Gambar 2.9. Liquified Petroleum Gas
Tahan Api
Semen tahan api berfungsi sebagai perekat
us menutup pori-pori diantara batu tahan api.
juga dengan Fire Mortar ini berbentuk
an pada saat pemasangan batu tahan api be
up celah antar bata agar panas tidak keluar
but.
Sumber: www.google.com/semen
Gambar 2.10. Semen Tahan Api as
at batu tahan api
pi. Material yang
uk powder halus
berfungsi sebagai
uar melalui celah
F
plasteran
sebelum te
dengan tipe
2.4.7. Batu Bata
B
bahan taha
untuk m
lainya. Ba
tinggi, tet
Fire Mortar atau semen tahan api bukan unt
n ataupun menambal. Sifatnya basah, tidak
terbakar. Tipe-tipefire mortaratau semen taha
n tipe batu tahan api yaitu sebagai berikut:
Tabel 2.3. Tipe-tipe Fire Mortar
Sumber: www.go
ata Tahan Api
Sumber: www.google.com/batubatamerah
Gambar 2.11. Batu Bata Tahan Api
Batu bata tahan api, atau bata tahan api adala
ahan api dengan unsur Alumina dan silica y
melapisi tungku, kiln (pembakaran), dan
Batu bata tahan api dibangun terutama untuk
tetapi juga harus memiliki konduktivitas term
untuk pengecoran,
dak akan mengeras
n tahan api ini sama
.google.com/semenapi
h
pi
dalah material dari
a yang digunakan
dan Ruang Api
ntuk menahan suhu
untuk me
enghemat energi. Banyak digunakan pada B
rator, Kiln, Rotary Dryer,dll.
atorBertekanan
Regulator bertekanan, berfungsi sebagai
nan keluar dari tabung, tekanan output gas le
n udara (atmosfir) sehingga regulator ini dinam
nan . Banyaknya gas yang keluar tergantung
n dan besar lubang output (debit gas) pada
suk jenis regulator bertekanan diantaranya ada
untuk kompor.
Sumber: www.google.com/regu
Gambar 2.12.RegulatorBertekanan
re Gauge
ressure gauge adalah alat yang digunakan un
fluida (gas atau liquid) dalam tabung tertutup.
kanan ini berupa psi (pound per square inch),
foot), mmHg (millimeter of mercury), inHg (inc
(atmosphere), N/m^2 (pascal).
Boiler, Furnace,
ai penahan gas
s lebih tinggi dari
namakan regulator
ung dari pengaturan
da regulator, yang
adalah regulator
egulatorgas
n
untuk mengukur
up. Satuan dari alat
h), psf (pound per
2.4.10.Thermocou
T
digunakan
logam kondukt
menimbul
Termokope
bernamaT
logam kondukt
menghasil
dua persim
Sumber : www.google.com/pressuregauge
Gambar 2.13. Pressure Gauge
ocouple
Termokopel (Thermocouple) adalah jenis se
an untuk mendeteksi atau mengukur suhu m
konduktor berbeda yang digabung pada ujung
bulkan efek “Thermo-electric”.Efek Therm
okopel ini ditemukan oleh seorang fisika
aThoma Johann Seebeckpada Tahun 1821,
konduktor yang diberi perbedaan panas secar
silkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan
simpangan (junction) ini dinamakan dengan Efe
ge
sensor suhu yang
hu melalui dua jenis
ujungnya sehingga
hermo-electricpada
isikawan Estonia
821, dimana sebuah
ara gradient akan
an listrik diantara
T
Termokopel merupakan salah satu jenis sensor
populer dan sering digunakan dalam berba
upun peralatan listrik dan Elektronika yang berkaita
rature). Beberapa kelebihan Termokopel yan
di populer adalah responnya yang cepat terhada
dan juga rentang suhu operasionalnya yang lua
a -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang ce
ang luas, Termokopel juga tahan terhadap gon
udah digunakan.
as
ungsi utama filter bahan bakar adal
kotoran yang tercampur di dalam bahan baka
h gas. Kotoran ini jika tidak dibersihkan aka
njection nozzle dan sirkulasi burnersehingga
kar akan terganggu.
luas yaitu berkisar
cepat dan rentang
goncangan/getaran
alah menyaring
bakar, dalam hal
akan menyumbat
2.5. Pengelasan SMA
SMAW (Shi
dimana panas pe
terumpan berpe
memperlihatkan be
Gam
Bagian uj
yang berdekatan
gas pelindung ya
Sumber: www.google.com/thermocouple
Gambar 2.15. Filter Gas
AW
(Shield Metal Arc Welding) adalah proses la
s pengelasan dihasilkan oleh busur listrik a
pelindung flux dengan benda kerja. Ga
n bentuk rangkaian pengelasan SMAW.
Sumber: www.google.com/la
ambar 2.16. Rangkaian Proses Pengelasan SMA
ujung elektroda, busur, cairan logam las dan
an dengan benda kerja, dilindungi dari pengaruh
yang terbentuk dari hasil pembakaran lapisa
ple
s las busur manual
k antara elektroda
Gambar dibawah
m/laslistrik
MAW
dan daerah-daerah
garuh atmosfir oleh
elektroda. Perlindunga
cairan flux atau
disuplai oleh inti
tertentu juga be
lindungan tambahan untuk cairan logam las
au slag yang terbentuk. Filler metal atau log
inti kawat elektroda terumpan, atau pada elekt
berasal dari serbuk besi yang dicampur
elektroda. Gambar dibawah memperlihatkan
.
Sumber: www.google.c
Gambar 2.17. Prinsip Dasar Pengelasan SMAW
ngan Pengelasan SMAW
SMAW adalah proses las busur paling sederh
guna. Karena sederhana dan mudah dalam
n dan perlengkapannya, membuat prose
punyai aplikasi luas mulai dari refinery piping hi
hkan untuk pengelasan di bawah laut guna
ur anjungan lepas pantai. SMAW bisa dilakukan
atau lokasi yang bisa dijangkau dengan seba
bungan-sambungan pada daerah dimana pandanga
h bisa di las dengan cara membengkokkan elektroda
as diberikan oleh
u logam tambahan
lektroda-elektroda
pur dengan lapisan
kan prinsip dasar
le.com/laslistrik
W
derhana dan paling
lam mengangkut
oses SMAW ini
hingga pipelines,
una memperbaiki
kukan pada berbagai
sebatang elektroda.
ngan mata terbatas
Proses SMAW digunakan untuk mengelas berbagai macam
logam termasuk baja carbon dan baja paduan rendah, stainless steel,
paduan-paduan nikel, cast iron, dan beberapa paduan tembaga.
2.5.2. Kelemahan Pengelasan SMAW
Meskipun SMAW adalah proses pengelasan dengan daya
guna tinggi, proses ini mempunyai beberapa karakteristik dimana laju
pengisiannya lebih rendah dibandingkan proses pengelasan
semi-otomatis atau semi-otomatis. Panjang elektroda tetap dan pengelasan mesti
dihentikan setelah sebatang elektroda terbakar habis. Puntung
elektroda yang tersisa terbuang, dan waktu juga terbuang untuk
mengganti–ganti elektroda. Slag atau terak yang terbentuk harus
dihilangkan dari lapisan las sebelum lapisan berikutnya didepositkan.
Langkah-langkah ini mengurangi efisiensi pengelasan hingga sekitar
50 %.
Asap dan gas yang terbentuk merupakan masalah, sehingga
diperlukan ventilasi memadai pada pengelasan di dalam ruang
tertutup. Pandangan mata pada kawah las agak terhalang oleh slag
pelindung dan asap yang menutupi endapan logam. Dibutuhkan juru
las yang sangat terampil untuk dapat menghasilkan pengelasan
berkualitas radiography apabila mengelas pipa atau plat hanya dari
arah satu sisi.
2.6. Menggerinda
Mesin Gerinda didesain untuk dapat menghasilkan kecepatan sekitar
merupakan komposi
yang sesuai, dap
bentuk yang diing
dapat digunakan
gerinda yang dikhususka
Pada umum
atau memotong
sesuai kita juga
komposisi Alumunium oksida dengan kekasaran
dapat menggerus permukaan logam sehingga
diinginkan. Dengan kecepatan tersebut juga, mesi
an untuk memotong benda logam dengan men
dikhususkan untuk memotong.
Sumber: www.google.com/gerindatanga
Gambar 2.18. Mesin Gerinda Tangan
umumnya mesin gerinda tangan digunakan untuk
g logam, tetapi dengan menggunakan batu a
uga dapat menggunakan mesin gerinda pada be
beton, keramik, genteng, bata, batu alam, kaca
menggunakan mesin gerinda tangan untuk be
perlu juga dipastikan agar kita menggunakann
unaan mesin gerinda tangan untuk benda kerj
iliki resiko yang lebih besar.
akaran
r semua proses pembakaran bergantung kepada
pembakarannya. Komposisi udara diperkirakan
an serta kekerasan
ngga menghasilkan
kaca, dan lain-lain.
uk benda kerja yang
nnya secara benar
kerja bukan logam
pada udara sebagai
per volume per mol dan sisanya 79 % lagi terutama dari nitrogen dengan
sejumlah kecil argon, karbon dioksida dan gas lain-lain. Sejauh menyangkut
perhitungan pembakaran, akan dianggap bahwa udara terdiri dari 21 %
oksigen dan 79 % nitrogen dengan basis volumetric ataupun molar. Harga
-harga ini, dalam basisgravimetric maupun massa dinyatakan 23.2 % oksigen
dan 76.8 % nitrogen. Berat molekul udara adalah 28.97 kg/kg.mol atau 28.97
lbm/lbm.mol.
Apabila temperature pembakaran sangat tinggi, dapat terjadi beberapa
reaksi endotermis yang disebut dissosiasi. Sebagian reaksi jenis ini
diperlihatkan sebagai berikut :
O2 2O
N2 2N
2CO2 2CO + O2
2.8. Perbandingan Udara-Bahan Bakar Teoritis
Perbandingan udara-bahan bakar teoritis atau stoikiometri
menunjukkan kebutuhan udara minimum untuk pembakaran sempuran suatu
bahan bakar. Ia dapat dinyatakan dalam bentuk massa udara per massa bahan
bakar, dalam bentuk mol udara per mol bahan bakar ataupun dalam bentuk
volume udara per volume bahan bakar. Biasanya semua harga tersebut
diperoleh melalui analisis bahan bakar “as-burned” (begitu-terbakar).
Perbandingan udara-bahan bakar teoritis, kering,gravimetric(massa)
massa =
, ,
, ,
= kg O yang dibutuhkan dari udara per kg bahan bakar
Dalam menentukan perbandingan udara-bahan bakar teoritis untuk
bahan bakar gas dan cairan, adalah lebih sederhana menggunakan besaran
molar daripada menggunakan fraksi massa unsur - unsur bahan bakar
tersebut. Misalkan besaran Z ditentukan sebagai jumlah atom suatu unsure
dalam mol bahan bakar. Z merupakan penjumlahan hasil kali fraksi mol
senyawa bahan bakar dengan jumlah mol unsure tertentu dalam senyawa itu.
Perbandingan udara-bahan bakar teoritis, kering, molar =
, ,
, ,
= mol O yang dibutuhkan dari udara per mol bahan bakar
0.21
Prosedur perhitungan dapat diringkas :
, ,
= + 0.25 + 0.5
0.21
Untuk bahan bakar gas, perbandingan udara-bahan bakar molar dan
volumetric adalah sama dan dapat dinyatakan dalam satuan mol udara per
mol bahan bakar atau dalam feet kubik udara per feet kubik bahan bakar.
Perbandingan udara-bahan bakar teoritis, molar, kering yang diperoleh
dapat diubah keperbandingan udara-bahan bakar teoritis, gravitasi, kering
dengan mengalikan dan membagi angka molar dengan molekul udara dan
bahan bakar :
, ,
=
28.97
, ,
(Berat molekul)
2.9. Proses Pembakaran Aktual
Lima hal yang diperlukan untuk pembakaran yang baik adalah
MATT . MATT ini adalah singkatan dari : pencampuran murni reaktan
cukup; waktu (time) yang cukup untuk berlangsung reaksi (T); dan harus
terdapat ( ) yang cukup untuk merambatkan nyala api. Karena pencampuran
yang baik tidak pernah diperoleh dalam proses pembakaran aktual,
pembakaran baik hanya dapat dijamin dengan menyediakan kelebihan udara
(excess air) bagi proses tersebut.
Ada dua cara untuk menyatakan jumlah udara yang disediakan bagi
suatu proses pembakaran tertentu – koefisien pengenceran (dilution
coefficient) dan atau presentase kelebihan udara ( excess air ). Koefisien
pengenceran didefinisikan sebagai perbandingan antara angka perbandingan
aktual dan teoritis udara–bahan bakar :
Koe isien pengenceran = DC =
Presentase kelebihan udara didefiniskan dengan persamaan berikut :
Presentase kelebihan udara = ( )
, ( )
Angka perbandingan udara – bahan bakar aktual untuk suatu proses
pembakaran umumnya ditaksir dari pengukuran eksperimental komponen –
komponen gas dalam gas buang.
Ada beberapa cara eksperimental untuk menganalisa konsentrasi
senyawa – senyawa gas dalam suatu campuran gas. Diantara sistem tersebut
adalahchromotographgas dan peralatan orsat.
Chromotograph gas adalah sistem yang sensitif yang dapat dipakai
untuk mendeteksi senyawa–senyawa gas yang berlainan, tetapi unit ini rumit
merupakan sebuah penganalisis gas yang kompak dan dapat dibawa – bawa
(compact porable gas analyzer), yang dirancang untuk mengukur konsentrasi
