PERANCANGAN MEKANIK MESIN POLES UNTUK PROSES METALOGRAFI BAHAN MENGGUNAKAN MOTOR LISTRIK

PERANCANGAN MEKANIK MESIN POLES

UNTUK PROSES METALOGRAFI BAHAN

MENGGUNAKAN MOTOR LISTRIK

( Dyah Sawitri, ST, MT ; Albaet Firdausi )

Program Studi D3 Teknik Instrumentasi, Jurusan Teknik Fisika

Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS Keputih Sukolilo – Surabaya 60111

ABSTRAK

Proses metalografi bertujuan untuk melihat struktur mikro suatu bahan, untuk itu ada beberapa tahapan

yang harus dilakukan. Proses grinding dan polishing merupakan proses yang sangat penting unruk membuat

permukaan sampel bahan menjadi benar-benar halus agar dapat dilakukan observasi. Mesin poles yang terdapat

diluar memiliki harga yang sangat mahal, untuk itu tugas akhir kali ini bertujuan untuk mendapatkan mesin poles

yang murah dan efisien. Mesin poles ini memiliki dua piringan logam yang berputar, digerakkan oleh motor

listrik dan ditambahkan sistem sirkulasi air untuk menghemat penggunaan air. Sistem sirkulasi air dengan

menggunakan kombinasi bahan penyaring, menghasilkan air yang lebih jernih.

Kata kunci : Metalografi, Grinding, Polishing, sirkulasi air.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Proses metalografi bertujuan untuk melihat

struktur mikro suatu bahan, untuk itu ada beberapa

tahapan yang harus dilakukan. Tahapan yang harus

dilalui adalah mounting, grinding, polishing,

etching dan setelah itu baru observasi menggunakan

mikroskop. Dari keempat proses tersebut, proses

grinding dan polishing merupakan proses yang

sangat penting unruk membuat permukaan sampel

bahan menjadi benar-benar halus agar dapat

dilakukan observasi. Pada proses ini digunakan

sebuah mesin poles yang memiliki komponen

utama berupa motor penggerak, piringan logam,

dan keran air. Pada perancangan kali ini digunakan

sebuah motor penggerak berupa motor listrik yang

akan berfungsi sebagai penggerak dua piringan

logam. Posisi motor listrik akan diletakkan di

bagian tengah mesin dan dihubungkan dengan dua

piringan logam dengan menggunakan karet

penggerak. Peletakan posisi motor listrik ini untuk

menghasilkan mesin yang murah, aman dan efisien.

Lebih murah karena jumlah motor yang digunakan

dan penggunaan listrik juga tidak terlalu mahal

dibandingkan dengan menggunakan dua motor.

Lebih efisien karena menggunakan sistem

sambungan penggerak dengan menggunakan rubber

yang menjaga kestabilan putaran motor agar

didapatkan hasil pemolesan sampel yang baik,

penggunaan sistem sirkulasi air juga berdampak

posistif terhadap penghematan dalam penggunaan

air.

1.2 Permasalahan

Permasalahan yang dihadapi dalam

perancangan tugas akhir ini adalah bagaimana

membuat rancangan mekanik pada mesin poles

untuk proses metalografi bahan dengan penggerak

motor listrik yang murah dan efisien yang ditambah

dengan sistem sirkulasi air untuk penghematan

dalam penggunaan air.

1.3 Batasan Masalah

Untuk memfokuskan penyelesaian masalah

pada perncangan tugas akhir ini diperlukan

beberapa batasan masalah. Adapun batasan

masalahnya sebagai berikut:

1. Tidak membahas sistem elektrik.

2. Tidak ada holder untuk sampel bahan.

3. Plat grinding ada dua dan berputar secara

bersamaan.

4. Menggunakan motor AC satu fasa.

1.4 Tujuan

Tugas akhir ini bertujuan agar dalam suatu

proses pemolesan sampel pada proses metalografi

dapat dilakukan menggunakan mesin yang murah

dan efisien dengan sistem sirkulasi air untuk

penghematan dalam penggunaan air.

BAB II

TEORI PENUNJANG

2.1 Metalografi

Metalografi adalah gambaran mikro pada

permukaan logam yang sudah

dipreparasi.

Gambaran struktur mikro itu tidak akan terlihat

tanpa dipreparasi. Metalografi merupakan

pengujian dan pengamatan terhadap strukutur butir

suatu logam. Dalam pengamatan secara metalografi

dapat diperoleh gambaran struktur butiran suatu

logam. Pengujian metalografi harus menggunakan

bantuan dari mikroskop optik. Metalografi

merupakan disiplin ilmu yang mempelajari

karakteristik mikrostruktur suatu logam dan

paduannya serta hubungannya dengan sifat-sifat

logam dan paduannya tersebut. Permukaan sampel

harus benar-benar diratakan agar sampel yang telah

dipreparasi dapat terlihat dan tergambar bentuk

struktur mikro dari mikroskop sehingga cahaya

yang berasal dari mikroskop akan memantul ke

mata kita. Oleh karena itu, sebelum dilakukan

pengamatan mikrostruktur dengan mikroskop maka

diperlukan proses-proses persiapan sampel. Sampel

yang akan diuji harus dipreparasi dengan

tahap-tahap preparasi spesimen yaitu :

• Sampling position (proses pengambilan

sampel)

• Cutting (pemotongan sampel)

• Mounting

• Grinding

• Polishing

• Observasi mikroskopis / makroskopis

A. Sampling Position (Proses Pengambilan

Sampel)

Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda

uji studi mikroskopik merupakan hal yang sangat

penting. Pemilihan sampel tersebut didasarkan pada

tujuan pengamatan yang hendak dilakukan.

Pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang

akan diamati mikrostruktur maupun

makrostrukturnya. Sebagai contoh untuk

pengamatan mikrostruktur material yang

mengalami kegagalan, maka sampel diambil

sedekat mungkin pada daerah kegagalan ( pada

daerah kritis dengan kondisi terparah ), untuk

kemudian dibandingkan dengan sampel yang

diambil dari daerah yang jauh dari daerah gagal.

Kalau untuk ukuran butir, pengambilan sampel

sebaiknya pada arah longitudinal dan diambil

dengan ukuran ¼ lebarnya. Untuk mengetahui

penyebab material gagal dilakukan analisis

metalografi. Dilakukan pembandingan analisis

untuk membandingkan struktur mikro di daerah

awal retak, terkena gagal, dan daerah tidak terkena

gagal.

B. Cutting (Pemotongan)

Cutting adalah proses bagian dari pengambilan

sampel. Pemotongan yang dilakukan harus tepat

dan hati-hati, karena jika tidak maka akan dapat

menyebabkan struktur mikro beruba atau rusak.

Misalnya pemotongan dengan cara pengelasan.

Dalam proses pemotongan pasti terjadi gesekan

antara dua logam, yaitu antara logam yang ingin

dipotong dengan alat pemotongnya (gergaji). Oleh

karena itu, dalam pemotongan harus dijaga jangan

sampai adanya gesekan yang dapat menghasilkan

panas berlebih agar tidak merusak struktur mikro

sehingga diperlukannya coolants. Coolants adalah

cairan pendingin. Dalam pemotongan tidak boleh

digunakan pemotongan basah, digunakan minyak

larut dalam air (a water – soluble oil). Fungsi dari

coolants diantaranya adalah:

• Mencegah karat dari komponen-komponen

mesin maupun spesimen.

• Mengurangi kemungkinan kebakaran

spesimen.

• Memberikan kualitas potong yang lebih baik

(licin, lebih halus).

Pemotongan bisa juga menggunakan alat yang

lebih modern yaitu menggunakan cutting disc

(wheel sectioning). Cutting disc atau disebut juga

piringan yang berputar, terbuat dari silikon karbida,

intan, atau aluminium oksida. Dengan cutting disc

juga diperlukan cairan pendingin. Penggunaan

cutting disc harus sesuai karena silikon karbidanya

berbeda-beda yaitu ada silikon karbida untuk

material yang kasar, ada juga silikon karbida untuk

material yang lunak. Akibat dari pemakaian yang

tidak sesuai menyebabkan umur pakai cutting disc

pendek dan patah.

C. Mounting

Pada dasarnya, sampel yang diuji berukuran

sangat kecil atau memiliki bentuk yang tidak

beraturan sehingga sangat sulit dalam penanganan

untuk proses preparasi selanjutnya yaitu grinding

dan polishing. Oleh karena itu untuk mudah

penangananya atau memudahkan kita memegang

benda uji, maka sampel harus dimounting. Proses

mounting dilakukan dengan cara menempatkan

benda uji dalam suatu media mounting press

machine dan ditaburkan serbuk. Serbuk yang

digunakan biasanya adalah bakelit. Didalam

prosesnya diberi panas dan tekanan agar menjadi

satu kesatuan (spesimen) antara sampel dengan

bakelit. Adapun kegunaan dari mounting adalah:

• Untuk memudahkan kita memegang benda

uji atau memudahkan kita preparasi

spesimen.

• Untuk mendapatkan kerataan permukaan

dari spesimen mounting dimana bahan

mounting dikorbankan dan spesimen tetap

rata.

• Untuk multiple sampling atau banyak

sampel yang dipegang.

• Untuk memperpanjang usia bahan

mounting (tidak

mudah sobek).

• Untuk keamanan si penguji dari specimen.

• Untuk mempermudah proses mikroskopis

saat pengamatan.

• Untuk memberi identitas terhadap sampel

yang banyak pada parameter yang berbeda.

• Untuk memudahkan dalam penyimpanan.

D. Grinding

Grinding merupakan salah satu tahap preparasi

spesimen dimana dalam proses ini dilakukan

pengampelasan. Permukaan spesimen hasil dari

proses sebelumnya, pasti memiliki permukaan yang

tidak rata, terkorosi, terdapat gesekan bahkan

porositas. Untuk meratakan dan menghilangkan itu

semua maka dilakukan grinding (pengampelasan).

Gambar 2.1 Proses Grinding

[1]

Pengampelasan dilakukan dengan ampelas yang

ukurannya berbeda-beda yaitu ukuran kertas

ampelasnya dikatakan dengan mesh.

Pengampelasan dilakukan mulai dari nomor mesh

yang rendah (kasar) hingga yang tinggi (halus).

Pengampelasan dilakukan pada mesin grinding

dimana dilakukan dalam piringan berputar dan

diberi

coolants

air.

Air berfungsi untuk

memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul

yang dapat merubah struktur mikro sampel dan

memperpanjang masa pemakaian kertas amplas.

Dengan pengampelasan dapat meratakan dan

menghaluskan permukaan sampel dengan cara

menggosokkan sampel pada kain abrasif / amplas.

Teknologi dalam proses grinding saat ini

mengalami kemajuan yang sangat signifikan,

dengan

sistem MD (Magnetic Disc) merupakan

cara yang lebih baik dalam meng-grinding dan

polishing spesimen. Teknologi yang menarik ini

memungkinkan langkah preparasi yang lebih

singkat, mengurangi waktu dan biaya preparasi,

menghasilkan spesimen dengan kualitas yang lebih

baik dan membuat kerja menjadi semakin mudah.

Gambar 2.2 Contoh bentuk teknologi piringan

magnetik

[2]

Keuntungan menggunakan teknologi ini antara lain:

• Mengurangi waktu preparasi

Proses

Grinding

dikurangi menjadi

maksimum dua tahap, memperpendek waktu

proses preparasi.

• Lebih awet

Memiliki lifetime yang panjang dan satu disc

menggantikan kira-kira 100 lembar kertas

SiC.

• Removal material yang tinggi dan konsisten

Rancangan baru formula ikatan menjamin

bahwa tidak ada material yang tidak

diharapkan dan memberikan

hasil yang konsisten.

• Kerataan Maksimum

Pemotongan yang sama efisiennya pada

material keras dan lunak menghasilkan

spesimen dengan kerataan absolut tanpa

adanya relief antara perbedaan fasa. Juga ,

sisi yang membulat rounding edge pada

interface antara resin dan sampel tidak

terjadi sama sekali.

• Kerataan Optimum

Removal material merata baik fasa keras dan

lunak menjamin tidak ada noda fasa lunak

smearing of soft phases atau kepingan fasa

rapuh chipping of brittle phases.

• Waktu grinding yang pendek

Menjamin removal rate tinggi dan waktu

grinding yang pendek.

Teknologi piringan magnetik merupakan jalur

komprehensif dari grinding dan polishing cloth

dengan dasar metalik tersedia dalam ukuran 200

mm / 8-inch, 250 mm / 10-inch dan 300 mm

/12-inch diameter. Piringan magnet tunggal,

ditempatkan pada mesin grinding dan polishing

dalam proses preparasi, digunakan untuk

mendukung permukaan preparasi yang baru.

Ditinjau dari penghematan biaya dan waktu, metode

baru menghindari penyimpanan, penanganan yang

sulit dan pembuangan kertas SiC. Disc grinding

dalam system ini memungkinkan pengurangan

penggunaan kertas SiC menjadi hanya dua tahap,

dan mengurangi waktu preparasi secara

keseluruhan. Kualitas preparasi telah sangat

berkembang dibandingkan dengan kertas SiC.

Sehingga, disc grinding dalam sistem ini adalah

lebih baik terhadap kertas SiC.

E. Polishing

Secara metalografi, polishing adalah proses

terakhir dari bagian preparasi spesimen untuk

mendapatkan permukaan benda kerja yang halus

dengan menggunakan mesin poles metalografi yang

terdiri dari piringan yang berputar dan didalamnya

menggunakan gaya abrasif. Polishing sering

digunakan untuk meningkatkan benda kerja tampak

mengkilap, halus , mencegah kontaminasi peralatan

medis, menghilangkan oksidasi, atau mencegah

korosi pada pipa. Dalam metalografi dan metalurgi,

polishing digunakan untuk membuat plat rata,

membuat permukaan benda kerja bebas dari cacat

sehingga memudahkan dalam pemeriksaan

mikrostruktur logam dengan mikroskop.

Gambar 2.3 Proses Polishing

[1]

F. Observasi

Pengamatan dilakukan dengan menggunakan

mikroskop optik. Pengamatan ini dilakukan setelah

pemolesan hingga tahap pencucian pun telah

selesai. Dalam prosesnya kita mengamati gambaran

topografi struktur mikro spesimen yang telah

dipreparasi menggunakan mikroskop cahaya.

Mikroskop cahaya menyediakan gambaran struktur

dua-dimensional dengan perbesaran total dari 40x

hingga 1250x [Smallman, 2000].

Gambar 2.4 Observasi menggunakan mikroskop

2.2 Mesin Poles

[1]

Mesin yang digunakan untuk menghaluskan

permukaan sebuah sampel sebelum diteliti.

Gambar 2.5 Mesin poles

[3]

Mesin ini terdiri atas beberapa elemen penting

yaitu:

• Dua buah piringan logam.

Piringan logam yang berfungsi sebagai

tempat meletakkan sampel pada proses

penghalusan. Permukaan piringan pertama

dilapisi oleh lapisan amplas dan piringan

yang kedua dilapisi oleh lapisan kain.

• Dua kran air.

Berfungsi untuk membasahi permukaan

piringan logam saat proses penghalusan

agar permukaan piringan logam tidak

terlalu panas yang dapat mengakibatkan

pengikisan berlebih pada semapel yang

sedang dihaluskan.

• motor listrik

Sebagai penggerak dua piringan logam,

menggunakan motor listrik AC.

• saluran pembuangan

untuk keluaran air sisa proses

penghalusan.

Teknologi terbaru dari mesin ini telah

menggunakan sistem hidrolis dan menggunakan

sistem komputerisasi untuk penggunaanya,

sehingga harga mesin menjadi lebih mahal. Mesin

ini sangat dibutuhkan dalam proses percobaan

metalografi, dengan mempelajari sistem kerja dan

bentuk dari mesin ini, dapat dibuat sebuah mesin

sejenis yang lebih sederhana, murah, dengan cara

kerja yang sama.

Gambar 2.6 Mesin poles teknologi terbaru

[2]

2.3 Motor Listrik

Motor listrik yang dibahas kali ini

merupakan motor induksi 1-fasa biasanya

tersedia dengan daya kurang dari 1 HP dan

banyak digunakan untuk keperluan rumah

tangga dengan aplikasi yang sederhana, seperti

kipas angin motor pompa dan lain sebagainya.

Didasarkan pada cara kerjanya, maka motor ini

dapat dikelompokan sebagai berikut :

a. Motor kapasitor (capacitor motor)

• Kapasitor start (capacitor start motor)

• Kapasitor start-kapasitor jalan

(capacitor start-capacitor run motor)

• Kapasitor jalan (capacitor run motor)

• Motor kutub bayangan (shaded pole

motor)

b. Motor fase belah/fase bagi (split phase

motor)

Penjelasan dari jenis-jenis motor ini

dijabarkan sebagai berikut di bawah ini.

a. Motor kapasitor

Motor kapasitor merupakan bagian dari

motor fasa belah, namun yang membedakan

kedua motor tersebut adalah pada saat kondisi

start motor. Motor kapasitor ini menggunakan

kapasitor pada saat startnya yang dipasang

secara seri terhadap kumparan bantu. Motor

kapasitor ini umumnya digunakan pada kipas

angin, kompresor pada kulkas (lemari es),

motor pompa air, dan sebagainya. Pada

lemari es umumnya memakai rele sebagai

saklar sentrifugalnya. Berdasarkan

penggunaan kapasitor pada motor kapasitor,

maka motor kapasitor ini dapat dibagi dalam

hal sebagai berikut di bawah ini.

• Motor kapasitor start (capacitor start

motor)

Pada motor kapasitor, pergeseran fase

antara arus kumparan utama (I

u

) dan arus

kumparan bantu (I

b

) didapatkan dengan

memasang sebuah kapasitor yang dipasang

seri terhadap kumparan bantunya seperti yang

diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.12 Bagan rangkaian motor kapasitor

dan diagram vektor I

u

dan I

b[5]

pemasangannya tidak permanen pada motor

(sebagai bagian yang dapat dipisahkan).

Kapasitor start direncanakan khususnya untuk

waktu pemakaian yang singkat, sekitar 3 detik,

dan tiap jam hanya 20 kali pemakaian. Bila

saat start dan setelah putaran motor mencapai

75% dari kecepatan penuh, saklar sentrifugal

(CS)

otomatis akan terbuka untuk

memutuskan kapasitor dari rangkaian,

sehingga yang tinggal selanjutnya hanya

kumparan utama saja.

Disamping itu, penggunaan kapasitor start

pada motor kapasitor dapat divariasikan misalnya

dengan tegangan tegangan ganda seperti yang

diperlihatkan pada gambar 2.13. Untuk penggunaan

tegangan rendah pada gambar 2.13, kumparan

utama I dan kumparan utama II diparalel dengan

cara terminal 1 dikopel dengan 3, terminal 2

dikopel dengan 4, kemudian terminal 1 dan 2

diberikan untuk sumber tegangan. Untuk tegangan

tingginya, kumparan utama I dan kumparan utama

II dihubungkan secara seri, kemudian terminal 1

dikopel dengan 4 dan terminal 3 dan 2 untuk

sumber tegangan.

Gambar 2.13 Motor kapasitor start tegangan

ganda, putaran satu arah

[5]

Motor kapasitor start yang sederhana juga dapat

diperlengkapi dengan pengaturan kecepatan dan

pembalik arah putaran seperti yang diperlihatkan

pada contoh berikut di bawah ini.

• Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan

arah putaran yang dapat dibalik (three leads

reversible capacitor start motor)

diperlihatkan pada gambar 2. 14

Gambar 2. 14 Motor kapasitor start dengan 3

ujung dengan pembalik arah putaran

[5]

• Motor kapasitor start 2 kecepatan seperti

yang diperlihatkan pada gambar 2.15

Gambar 2.15 Motor kapasitor start 2

kecepatan

[5]

Bila saklar diatur pada posisi low pada

gambar 2.15, motor berputar lambat,

sedangkan bila saklar diatur pada posisi high,

motor berputar lebih cepat, karena kumparan

cepat (high run) mempunyai jumlah kutub

sedikit sedangkan kumparan lambat (low run)

mempunyai jumlah kutub yang lebih banyak.

• Motor kapasitor start dan jalan (capacitor

start-capacitor run motor).

Pada dasarnya motor ini sama dengan

capasitor start motor, hanya saja pada motor

jenis ini kumparan bantunya mempunyai 2

macam kapasitor dan salah satu kapasitornya

selalu dihubungkan dengan sumber tegangan

(tanpa saklar otomatis). Motor ini

menggunakan nilai kapasitansi yang berbeda

untuk kondisi start dan jalan. Dalam susunan

pensaklaran yang biasa, kapasitor start yang

seri dengan saklar start dihubungkan secara

paralel dengan kapasitor jalan dan kapasitor

yang diparalelkan itu diserikan dengan

kumparan bantu.

Penggunaan kapasitor start dan jalan yang

terpisah memungkinkan perancangan motor

memilih ukuran optimum masing-masing, yang

menghasilkan kopel start yang sangat baik dan

prestasi jalan yang baik. Tipe kapasitor yang

digunakan pada motor kapasitor ini adalah tipe

elektrolit dan tipe berisi minyak. Rancangan motor

ini biasanya hanya digunakan untuk penggunaan

motor satu fasa yang lebih besar dimana khususnya

diperlukan untuk kopel start yang tinggi.

Keuntungan dari motor jenis ini adalah :

a. Mempertinggi kemampuan motor dari

beban lebih.

b. Memperbesar cos ϕ (faktor daya).

c. Memperbesar torsi start,

d. Motor bekerja lebih baik (putaran

motor halus).

• Motor kapasitor jalan (capacitor run motor)

Motor ini mempunyai kumparan bantu yang

disambung secara seri dengan sebuah kapasitor

yang terpasang secara permanen pada rangkaian

motor. Kapasitor ini selalu berada dalam rangkaian

motor, baik pada waktu start maupun jalan,

sehingga motor ini tidak memerlukan saklar

otomatis. Oleh karena kapasitor yang digunakan

tersebut selalu dipakai baik pada waktu start

maupun pada waktu jalan maka harus digunakan

kapasitor yang memenuhi syarat tersebut yaitu

kapasitor yang berjenis kondensator minyak, atau

kondensator kertas minyak.

Gambar 2. 16 Motor kapasitor jalan yang

bekerja dengan

2 arah putaran (maju dan mudur)

Pada umumnya kapasitor yang digunakan

berkisar antara 2 sampai 20µ F, bentuk

hubungannya pada rangkaian motor diperlihatkan

pada gambar 2. 16 dengan jenis dua arah putaran.

Pada gambar 2. 16, waktu putaran kanan, kumparan

A diseri dengan kapasitor dan kumparan B

bertindak sebagai kumparan utama, sedangkan pada

waktu putaran kiri, kumparan B diseri dengan

kapasitor dan berfungsi sebagai kumparan bantu,

sehingga kumparan A sekarang berfungsi sebagai

kumparan utama.

[5]

b. Motor shaded pole

Dalam bahasa indonesia dikenal

dengan nama motor kutub bayangan,

termasuk motor satu phasa daya kecil, dan

banyak digunakan untuk peralatan rumah

tangga sebagai motor penggerak kipas

angin, blender.

Gambar 2.17 Bentuk motor jenis kutub

bayangan

[6]

Konstruksinya sangat sederhana, pada

kedua ujung stator ada dua kawat yang

terpasang dan dihubung singkatkan

fungsinya sebagai pembelah phasa.

Belitan stator dibelitkan sekeliling inti

membentuk seperti belitan transfor mator.

Rotornya berbentuk sangkar tupai dan

porosnya ditempatkan pada rumah stator

ditopang dua buah bearing.

Gambar 2.18 Penampang kutub utama dan kutub

bayangan

[5]

Berdasarkan gambar diatas, irisan penampang

motor kutub bayangan memperlihatkan dua bagian,

yaitu bagian stator dengan belitan stator dan dua

kawat kutub bayangan. Bagian rotor sangkar

ditempatkan di tengah-tengah stator.Torsi putar

dihasilkan oleh adanya pembelahan phasa oleh

kawat shaded pole. Konstruksi yang sederhana,

daya yang kecil, handal, mudah dioperasikan, bebas

perawatan dan cukup di suplai dengan Tegangan

AC 220 V, jenis motor kutub bayangan banyak

digunakan untuk peralatan rumah tangga kecil.

• Motor universal

Motor Universal termasuk motor satu phasa

dengan menggunakan belitan stator dan belitan

rotor. Motor universal dipakai pada mesin jahit,

motor bor tangan. Perawatan rutin dilakukan

dengan mengganti sikat arang yang memendek atau

pegas sikat arang yang lembek. Kontruksinya yang

sederhana, handal, mudah dioperasikan, daya yang

kecil, torsinya yang cukup besar motor universal

dipakai untuk peralatan rumah tangga.

Gambar 2.19 Bagian dalam pada motor

universal

[6]

Bentuk stator dari motor universal

terdiri dari dua kutub stator. Belitan rotor

memiliki dua belas alur belitan dan

dilengkapi komutator dan sikat arang yang

menghubungkan secara seri antara belitan

stator dengan belitan rotornya. Motor

universal memiliki kecepatan tinggi sekitar

3000 rpm.

Gambar 2.20 Gambaran bagian stator

dan rotor pada motor universal

[6]

Aplikasi motor universal untuk mesin

jahit, untuk mengatur kecepatan

dihubungkan dengan tahanan geser dalam

bentuk pedal yang ditekan dan dilepaskan.

2.4 Pompa Air

Gambar 2.21 Bentuk Pompa air akuarium

[7]

Pompa air mempunyai banyak jenis, biasanya

digolongkan menurut kekuatan tekanannya. Pada

tugas akhir kali ini digunakan pompa air yang

digunakan pada akuarium. Penggunaan pompa ini

menyesuaikan dengan kebutuhan pada alat yang

sedang dibuat, pompa ini menghasilkan tekanan

yang tidak terlau besar. Pompa air digunakan untuk

memompa air yang disalurkan melalui selang

menuju piringan logam, pada saat proses pemolesan

sedang berlangsung.

2.5 Selang besi fleksibel

Selang yang biasa digunakan pada industri.

Selang ini digunakan untuk menyalurkan cairan

kimia, uap tekanan tinggi, gas, dan lain-lain. Selang

ini memiliki karakteristik yang fleksibel karena

dapat digunakan untuk menyalurkan segala jenis

fluida dan gas, selang ini juga tahan karat, karena

terbuat dari bahan besi anti karat.

Gambar 2.22 Bentuk selang besi fleksibel

[8]

Penggunaan selang ini pada tugas akhir karena

selang ini memiliki bentuk yang dapat ditekuk

sesuai keinginan, sehingga dalam proses pemolesan

logam dapat ditentukan posisi jatuhnya air pada

piringan logam.

BAB III

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 Perancangan Alat

Langkah-langkah penyelesaian alat mulai dari

perancangan hingga pembuatan dapat dilihat pada

gambar berikut ini

Gambar 3.1 diagram alir penyelesaian alat

PERANCANGAN MEKANIK START UJI COBA ALAT PEMBUATAN MEKANIK PEMBUATAN RANGKA MESIN PEMBUATAN SIRKULASI AIR PELETAKAN POSISI PIRINGAN LOGAM DAN

MOTOR LISTRIK

TIDAK

SELESAI YA

• Perancangan Mekanik

Pada tahap kali ini dilakukan perancangan

desain, yaitu pengukuran posisi antara dua poros

tempat berputarnya dua piringan logam dengan

motor penggerak, perencanaan desain sistem pompa

air, perencanaan pembuatan kerangka atap mesin.

• Pembuatan mekanik

Pembuatan mekanik mesin ini dimuali dari

pembuatan rangka dilanjutkan dengan peletakkan

posisi antara motor listrik dengan piringan logam

sampai dengan pembuatan sistem sirkulasi air.

• Pembuatan rangka mesin

Rangka mesin ini terbagi atas dua bagian, yaitu

bagian atas dan bagian bawah. Untuk bagian atas

terbuat dari plat besi dengan ketebalan 3mm yang

berfungsi sebagai penyangga poros pemutar dua

piringan logam, bagaian atas ini memiliki bentuk

persegi panjang dengan ukuran panjang 60 cm,

lebar 31 cm dengan 4 lubang yang digunakan untuk

meletakkan poros pemutar piringan logam dan

sebagai lubang pembuangan.

Gambar 3.2 Rangka mesin

[9]

Lalu, bagian bawah terbuat dari plat besi setebal

2mm yang dibentuk balok yang bagian atasnya

terbuka, dan memiliki ukuran panjang 59 cm, lebar

30 cm serta tinggi 33 cm. Bagian dalamnya

digunakan untuk tempat rangkaian elektronik dan

selang saluran pembuangan, bagian permukaannya

sebagai tempat meletakkan selang air pendingin dan

panel elektronik seperti LCD, tombol ON/OFF dan

pengatur kecepatan.

• Kerangka penyangga mesin

Kerangka penyangga mesin digunakan sebagai

penyangga mesin dan tempat meletakkan ember air.

Terbuat dari besi kolom yang dirangkai sedemikian

rupa berbentuk mirip meja namun tanpa alas yang

memiliki empat kaki penyangga berukuran 77 cm,

dengan panjang 60 cm dan lebar 31 cm.

• Peletakan posisi piringan logam dengan motor

Untuk dapat membuat dua piringan logam

berputar bersamaan digunakan pully

dan

rubberbelt. Dibutuhkan pully sebanyak 4 buah, 3

buah berdiameter 7,5 cm diletakkan pada poros

tempat berputarnya piringan logam dan sisanya

yang berukuran diletakkan pada poros motor AC.

Gambar 3.3 Rancangan penggerak dua piringan

logam

[9]

Lalu 2 rubberbelt

digunakan untuk

menyambung pully pada motor listrik dengan pully

di salah satu dari dua poros penggerak piringan

logam, serta untuk menyambungkan dua poros

penggerak piringan logam agar dapat bergerak

secara bersamaan.

• Pembuatan sirkulasi air

Sistem ini bertujuan untuk menghemat

penggunaan air sebagai pendingin pada saat proses

penghalusan logam. Sistem kerjanya adalah dengan

menyalurkan air sisa pembuangan pada proses

pengahalusan menuju ember tempat penampungan

air. Sebelum menuju ember, air disaring terlebih

dahulu agar air yang masuk ke ember bersih dari

sisa-sisa logam pada saat proses penghalusan.

Gambar 3.4 Sistem sirkulasi air

[9]

Sistem ini membutuhkan bahan-bahan seperti

ember plastik, botol plastik bekas minuman, sabut

cuci piring, selang karet, pipa PVC. Ember plastik

berfungsi sebagai tempat penyimpanan air yang

digunakan untuk proses penghalusan, pada bagian

bawah ember diberikan kran yang berfungsi untuk

membuang air jika air dalam ember sudah tidak

digunakan. Saringan yang digunakan dibuat dengan

menggunakan botol plastik bekas minuman yang

sisi bawahnya dilubangi untuk memasukkan sabut

cuci piring ke dalamnya, Kemudian botol berisi

sabut cuci piring tadi diletakkan pada bagian tutup

ember palastik dengan posisi terbalik.

• Uji Coba alat

Setelah semua sistem selesai, langsung

pengujian alat dilakukan supaya bisa mengetahui

kinerja alat tersebut.

Setelah seluruh tahapan penyelesaian mesin ini

telah dilewati dengan baik, maka terciptalah sebuah

mesin poles yang dapat bermanfaat untuk

digunakan dalam pembelajaran tentang proses

metalografi

Gambar 3.5 Mesin Poles

Selanjutnya, untuk prinsip kerja alat ini dapat

dijelaskan dengan diagram blok dibawah ini

[9]

Gambar 3.5 Diagram blok

[9]

Penjelasan:

Cara kerja alat ini prinsipnya sama dengan alat

elektronik, pertama-tama disambungkan dengan

sumber tegangan sebesar 220 volt yang kemudian

dengan menggunakan transformator diturunkan

tegangannya menjadi 100 volt, sesuai dengan

tegangan yang dibutuhkan motor listrik.

Selanjutnya motor AC berputar yang otomatis

menggerakkan dua piringan logam karena

dihubungkan dengan menggunakan pully dan belt.

Kedua piringan logam ini dapat diatur kecepatan

putarannya dengan menggunakan rangkaian

pengatur kecepatan motor listrik, terdapat 5 variasi

kecepatan yang dapat digunakan. Dengan

menggunakan variasi kecepatan, dapat dihasilkan

sebuah proses pemolesan yang hasilnya dapat

sesuai dengan keinginan. Kecepatan putaran juga

dapat dipantau melalui LCD sebagai penampil

kecepatan putaran piringan logam per menitnya.

3.2 Bagian- bagian alat

Mesin poles ini terdiri atas beberapa bagian

seperti yang dijelaskan pada gambar

Sumber

arus

PLN

Transfo

rmator

Motor

AC

Pully

&

Belt

Piringan

Logam

Gambar 3.6 Bagian-bagian mesin poles

Keterangan:

• Bagian 1:

Bagian ini terdiri atas beberapa komponen seperti

selang air untuk mengalirkan air ke piringan

logam, dua piringan logam yang dilapisi kain

ampelas dan kain beludru terletak di bagian

rangka atas mesin

Gambar 3.5 Bagian atas mesin

• Bagian 2:

Bagian ini merupakan tempat tombol-tombol

untuk pengoperasian alat seperti tombol untuk

menyalakan dan mematikan LCD dan tombol

untuk menyalakan atau mematikan pompa air.

Lalu, tuas pengendali kecepatan motor serta tuas

ON/OFF.

Gambar 3.6 tombol LCD dan pompa air

Gambar 3.7 Tuas pengendali kecepatan

dan tuas ON/OFF

• Bagian 3:

Bagian ini merupakan bagian sirkulasi air.

Terdapat penyaring untuk menyaring kotoran dari

air sisa proses pemolesan, pompa air untuk

memompa air menuju keran air dan saluran

pembuangan air untuk membuang air di dalam

tempat penampungan air jika sudah keruh.

Gambar 3.8 Bagian sirkulasi air

Bagian3

BAB IV

HASIL DAN PENGUJIAN

4.1 Hasil pengujian

Hasil pengujian mesin yang telah

dilakukan diperoleh data sebagai berikut:

Ketika mesin dijalankan, tidak terjadi

getaran yang mengakibatkan berubahnya

konstruksi mesin, maupun gangguan tampilan

pada LCD. Lalu, pada saat pompa air

dijalankan, air yang mengalir ke piringan

logam mengalir dengan lancar tanpa

kebocoran. Kemudian data kecepatan piringan

berdasarkan pengaturan menggunakan tuas

pengatur kecepatan motor adalah sebagai

berikut:

Tabel 4.1 Data Kecepatan putaran piringan

Kece

patan

Motor

Kecepatan Piringan (Rpm)

I

II

III

IV

V

Rata-rata

5

28

29

28

28

28

28,2

6

33

33

33

34

33

33,2

7

49

49

50

49

49

49,2

8

63

63

64

63

63

63,2

9

81

81

82

81

81

81,2

10

89

90

89

89

89

89,2

Selanjutnya untuk data tentang hasil

pengujian sistem sirkulasi air. Sistem sirkulasi

air dimulai dari air yang dipompakan menuju

selang diatas piringan logam yang kemudian

air sisa proses pemolesan kembali lagi

kebawah, menuju tempat penampungan air lagi

yang terlebih dahulu melewati penyaring yang

berfungsi menyaring kotoran sisa hasil

pemolesan agar tidak membuat air menjadi

keruh. Berikut ini adalah data tentang

perbandingan dua sistem penyaringan

berdasarkan bahan yang digunakan untuk

menyaring. Pada pengujian kali ini digunakan

sampel berbahan logam yang berbentuk

silinder.

Yang pertama adalah hasil penyaringan

dengan menggunakan sabut cuci piring yang

disusun bertumpuk 6 tingkatan, yang

dimasukkan kedalam botol plastik. Dengan

menggunakan susunan bahan seperti ini

diharapkan dapat menyaring kotoran sisa

proses pemolesan dengan maksimal, sehingga

tidak mengakibatkan air menjadi keruh.

Gambar 4.1 Sistem penyaringan menggunakan

Sabut cuci piring.

Hasil penyaringan dengan

menggunakan bahan tersebut dapat dilihat

melalui tampilan berikut ini.

Gambar 4.2 Air hasil penyaringan

menggunakan sabut cuci piring

Berikutnya adalah hasil penyaringan

air dengan menggunakan kombinasi antara

bahan sabut cuci piring dengan batu dan pasir.

Penggunaan kombinasi bahan ini berdasarkan

pada sistem saringan air sederhana yang sering

digunakan di masyarakat.

Gambar 4.3 Sistem penyaringan menggunakan

kombinasi bahan.

Dengan menggunakan kombinasi

bahan penyaring berdasarkan sistem penjernih

air sederhana, didapatkan air hasil saringan

sebagai berikut:

Gambar 4.2 Air hasil penyaringan

menggunakan kombinasi bahan sabut cuci

piring, pasir dan batu.

4.2 Pembahasan

Pengujian pada mesin poles yang telah dilakukan

meliputi pengujian putaran piringan, pengaturan

kecepatan, sistem sirkulasi air, kebocoran air dan

ketahanan mesin. Putaran piringan logam pada saat

pengujian tergolong stabil dan lancar, kedua

piringan berputar secara bersamaan sesuai dengan

pengaturan kecepatan, setiap perubahan kecepatan

yang diberikan kepada motor listrik secara otomatis

putaran piringan juga berubah. Selanjutnya, sistem

pengaturan kecepatan yang telah diuji coba juga

menunjukkan hasil yang baik, kecepatan motor

berubah sesuai dengan pengaturan yang diinginkan.

Sistem sirkulasi air berfungsi dengan baik, air dapat

dipompa secara optimal dari tempat penampungan

menuju piringan logam melalui kedua saluran yang

diberikan keran air sebagai kontrol terhadap

banyaknya air yang dibutuhkan, kemudian air sisa

hasil pembuangan mengalir dengan lancar kembali

menuju tempat pembuangan, namun ada kendala

pada penyaring yang telah dirancang, bahan yang

digunakan untuk menyaring memiliki pori-pori

yang terlalu besar dibandingkan dengan ukuran

serbuk sisa pemolesan sampel sehingga

mengakibatkan air yang kembali ke tempat

penampungan, masalah ini telah diatasi dengan

merubah bahan penyaring dengan menggunakan

paduan komposisi sabut cuci piring, pasir dan batu.

Dengan sistem penyaringan tersebut, di dapatkan

kualitas air sisa yang keluar menuju tempat

penampungan menjadi lebih jernih karena kotoran

sisa hasil pemolesan dapat disaring dengan baik

oleh pasir. Pada saat pengujian alat pertama kali

sempat terjadi kebocoran di bagian atas rangka

yang mengakibatkan jatuhnya air ke rangkaian

pengendali motor listrik, untuk mengatasinya

dilakukan penutupan dengan menggunakan bahan

sejenis silikon padat yang dipanaskan yang

kemudian ditempelkan pada seluruh celah yang ada

di bagian rangka atas untuk menghilangkan resiko

kebocoran air yang mengenai rangkaian listrik yang

dapat mengakibatkan kerusakan pada rangkaian

listrik. Ketahanan mesin juga sudah diuji dengan

cara menyalakan dan mematikan mesin berkali-kali,

menyalakan mesin dengan kondisi pengatur

kecepatan berada pada angka maksimum yang

kemudian setelah menyala, diubah kecepatannya

secara acak baik dai angka tertinggi ke rendah

maupun sebaliknya secara berulang-ulang.

Kemudian tampilan kecepatan pada LCD yang

awalnya sering bermasalah, sekarang sudah lebih

stabil, tahan terhadap getaran maupun perubahan

pengaturan kecepatan yang selisihnya cukup besar.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan rancangan dan pengujian alat dari

tugas akhir ini dapat di simpulkan bahwa:

• sistem kerja mekanik pada mesin

penghalus dan pemoles logam ini dapat

bekerja dengan baik, mulai dari putaran

kedua piringan logam hingga sistem air

daur ulangnya. Pada saat mesin digunakan

tidak terjadi getaran yang terlalu besar

pada kerangka penyangga, putaran dari

kedua piringan logam juga memiliki

kecepatan yang sama. Lalu, air pendingin

yang keluar melalui selang juga mengalir

dengan lancar dan sistem air daur ulang

juga berjalan dengan baik.

• Hasil pengujian tampilan kecepatan yang

terpantau melalui LCD penampil tergolong

stabil dengan nilai angka yang tampil

hanya berkisar dua angka saja.

• Sistem sirkulasi air dengan menggunakan

kombinasi bahan penyaring berdasarkan

sistem penjernih air sederhana lebih baik

dalam menyaring kotoran dibandingkan

dengan hanya menggunakan bahan sabut

cuci piring sebagai penyaringnya.

5.2 Saran

Saran untuk mesin penghalus dan pemoles logam

ini diharapkan juga terdapat holder yang berfungsi

untuk meletakkan logam pada saat proses

penghalusan dan pemolesan yang dapat digerakkan

secara otomatis dengan menggunakan sistem

robotik.