RANCANG BANGUN ALA T ADUK LOGAM COR

Transkripsi

1 ISSN REKAYASA RANCANG BANGUN ALA T ADUK LOGAM COR Hadijaya Dahlan Abstrak Pada pengecoran logam paduan Aluminium, penambahan unsur-unsur pemadu seperti Mn (Mangan), Mg (Magnesium) maupun unsur-unsur pengotor seperti Fe (Besi), Cu (Tembaga) dan lainnya, dilakukan setelah skrap logam AIMg2 dilebur menggunakan melting furnace. Pada saat skrap logam mencair, diperlukan proses pengadukan guna meningkatkan homogenitas unsur-unsur paduan pada logam produk cor. Da/am rangka meningkatkan homogenitas unsur-unsur paduan tersebut, telah dibuat 1 (satu) unit Blat aduk logam cor yang dapat berputar dengan kapasitas antara Rpm. Unit Blat aduk terdiri dari sebuah dinamo 40 Watt yang bagian ujung porosnya terdapat pemegang tangkai aduk dengan konstruksi vertikal terhadap krusibel. Dudukan Blat aduk sekaligus berfungsi sebagai tutup krusibel sehingga proses pengadukan logam cor dapat dilakukan lebih aman. Uji fungsi pengadukan logam cor dari skrap AIMg2 dengan penambahan unsur Mg serbuk menunjukkan bahwa unit Blat aduk logam cor yang dioperasikan selama 2 menit dapat menghasilkan tingkat homogenitas sebesar 71%. Tingkat homogenitas masih dapat dinaikkan dengan memperpanjang waktu aduk. PENDAHULUAN Pada proses pembuatan logam paduan dengan metode casting (peleburan dan penuangan), antara unsur utama dan unsur tambahan mengalami pencampuran. Pencampuran akan sempurna atau terjadi homogenitas yang baik pad a produk tuang apabila unsur tambahan dapat terdistribusi secara merata sehingga semua unsur yang ada termasuk juga unsur pengotor memiliki ikatan intermetalik yang baik. Pencampuran unsur-unsur secara kimiawi dalam suatu komposisi paduan akan memberikan pengaruh tertentu terhadap perilaku fisis dan mekanis dari produk tuang seperti kekuatan, dan kekerasan. keuletan Dalam kondisi di mana unsur tambahan (dalam hal ini digunakan serbuk Mg) akan ditambahkan kedalam cairan logam (AIMg2) pad a suhu di atas 700 C, yang kemungkinan beberapa kendala besar dapat terjadi adalah serbuk Mg tidak segera larut dalam logam cair aluminium karena ada perbedaan masa jenis. Masa jenis Mg (1.74 g/m) lebih kecil dari pada masa jenis AI (2.78 g/m) sehingga serbuk Mg mengambang di alas cairan aluminium. Oi samping itu, terjadi perbedaan fasa pad a saat pencampuran dilakukan (Mg dalam fasa padat sedangkan AI dalam fasa cair). Akan tetapi, casting dengan perlakuan tertentu memungkinkan pencampuran tersebut terjadi dengan sempurna mengingat bahwa titik leleh Mg (650 C) lebih rendah dari pad a titik leleh AI (660 C). Untuk memperoleh produk tuang dalam pencampuran unsur yang sempurna salah satu cara perlakuannya adalah melalui metode mixed casting (peleburan disertai pengadukan). Sehubungan dengan masalah tersebut telah dibuat satu unit pengaduk logam cor yang digunakan sebagai sarana dukung pad a proses pembuatan logam paduan khususnya logam paduan Aluminium (AIMg2 atau Alrv1gSi) dengan cara casting. Tujuan rancang-bangun alat aduk logam cor ini adalah untuk meningkatkan homogenitas pad a penambahan unsur paduan dengan unsur utama dari logam produk tuang dengan cara pengadukan.

2 TAT A KERJA Bahan: 1. Plat besi ukuran 100 cm x 100 cm, sebanyak 1 lembar 2. Plat 55 ukuran 50 cm x 50 cm, sebanyak 1 lembar 3. Pipa 55 ukuran 100 cm, diameter 4 cm, sebanyak 1 batang.. 4. Pipa pejal 55 ukuran 75 cm, diameter 0,5 cm, sebanyak 2 batang 5. Kabel power, sebanyak 1 roll (150 cm) 6. Kabel serabut halus, sebanyak 1 roll (200 cm) 7. Kawat lag 1 dug (isi 100 batang) 8. 50ket kecil1 buah 9. Terminal kabel1 buah 10. Dinamo 40 Watt, rpm sebanyak 1 buah 11. Lampu indikator warna kuning 1 buah 12. Mur/baut 1 box isi 25, masing-masing terdiri dari 0,3", 0,7" dan 1,2" 13. Cat meni dan cat pilox masing-masing 1 Alat kaleng Tahapan pekerjaan : Mesin potong plat Gergaji besi Mesin las Gerinda Mesin tekuk plat Mesin bar Rancang bangun alat aduk logam cor dilakukan secara bertahap yang dimulai dari pembuatan gambar disain dan inventarisasi bahan dan peralatan yang diperlukan. Pekerjaan pembuatan alat aduk ini dapat dibagi menjadi 2 (dua) tahap yaitu pekerjaan mekanik yang merupakan pekerjaan awal dan pekerjaan instalasi elektrikal. Pekerjaan awal yang dilakukan adalah memotong plat besi dan membuat lubang-lubang untuk casing dengan ukuran sesuai gambar disain. Selanjutnya plat ditekuk untuk memberi bentuk bagian muka casing lalu dilakukan penyambungan bagian potongan plat dengan pengelasan. Casing harus disanggah oleh sebuah stager agar dapat berdiri tegak lurus ke alas. Stager terdiri alas sebatang pipa 55 yang salah satu ujungnya disambungkan selembar plat 55 sebagai dudukan dengan cara dilas. Casing dicat warna krem sedangkan stager dari bahan 55 cukup dipolish hingga berkilau. Pekerjaan elektrikal dimulai dengan memasang terminal kabel, memasang kabel power yang berhubungan dengan lampu indikator maupun dinamo, menempatkan lampu indikator, menempatkan tombol-tombol ON-OFF dan tombol pengatur kecepatan aduk dan yang terakhir adalah menempatkan dinamo serta memasang pemegang tangkai aduk. HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan model Dalam menentukan ke model atau bentuk alat aduk (Gambar 1). perancang menyesuaikan dengan keadaan melting furnace di mana unit alat aduk akan ditempatkan. Melting furnace memiliki sebuah krusibel grafit atau cawan lebur yang kedudukannya vertikal. Krusibel grafit adalah tempat bahan logam yang akan dilelehkan. Bagian bibir krusibel merupakan area mendatar terdiri atas susunan batu tahan api yang memungkinkan alat aduk dapat berdiri tegak (Gambar 2 dan 4). Sesuai keadaan melting furnace tersebut maka alat aduk harus dirancang dengan arah vertikal terhadap krusibel. Faktor lain yang harus disesuaikan dengan keadaan melting furnace adalah pengaruh uap panas terhadap keselamatan dinamo yang terdapat. di dalam casing (rumahan) alat aduk. Pad a proses peleburan bahan logam paduan AIMg2 diperlukan setting suhu melting furnace antara C. Jarak alat aduk terhadap krusibel perlu disesuaikan agar dinamo tidak lekas rusak karena serangan uap panas. Alternatif yang dilakukan adalah dengan cara memasang stager atau tiang penopang casing. Tiang dari bahan SS tersebut berdiri pad a plat SS di mana plat SS juga berfungsi

3 sebagai tutup krusibel. Bagian tengah plat SS diberi lubang kecil untuk pelintasan tangkai aduk. Dimensi casing ditentukan dengan mempertimbangkan volume dinamo yang berbentuk silinder dengan ukuran diameter 9 cm dan tingginya 12 cm. Dinamo akan ditempatkan dibagian tengah ruang casing, untuk itu ruang casing harus cukup longgar sehingga memudahkan pemasangan terminal kabel yang menghubungkan power supply dengan dinamo serta lampu indikator. Dimensi casing yang ideal diperkirakan antara 60-70% lebih besar dari dimensi dinamo. Bentuk bangun dan dimensi casing sangat tergantung pad a susunan benda-benda di dalamnya dan dapat divariasi sesuai imajinasi perancang. Untuk diameter dinamo 9 cm, maka lebar ideal casing diperkirakan 14,4-15,3 cm. Sementara, tinggi ideal casing diperkirakan 19,2-20,4 cm. Bagian dasar casing harus diberi lubang yang proporsional berdiameter 7 cm untuk melewatkan as/poros pada dinamo yang akan dihubungkan dengan sudu aduk. Pada persilangan diagonallubang as (bagian dasar casing) juga diberi empat lubang untuk mur/baut agar dudukan dinamo lebih kokoh. Pelubangan lainnya pada casing yang cukup penting di antaranya untuk lintasan kabel power supply 1 cm, pelubangan untuk bagian-bagian tombol dalam bentuk lubang persegi empat berukuran 7 cm x 2,5 cm, lubang untuk lampu indikator berdiameter 1 cm serta lubang untuk ventilasi berdiameter 7 cm. Uji fungsi alat aduk Pada pelaksanaan uji fungsi alat aduk yang selesai dibuat kemudian dipasang atau ditempatkan di atas bilik pemanas tungku (Gambar 4) sehingga sudu-sudu pengaduk berada di dalam krusibel tungku (cawan lebur). Cawan lebur diisi skrap AIMg2 (unsur utama) sebanyak 1000 gram dan serbuk Mg sebagai unsur tambahan sebanyak 20 gram. Tungku dioperasikan pada suhu 750 C dan alat aduk dijalankan selama 2 menit setelah skrap logam paduan AIMg2 mencair atau meleleh. Tingkat homogenitas produk tyang dari uji fungsi yang dilakukan dikaji setelah produk tuang dianalisis komposisinya dengan metoda MS. Pada percobaan peleburan log am paduan AIMg2 yang pernah dilakukan sebelumnya dipelajari bahwa proses peleburan pad a suhu di atas 700 DC dapat mengakibatkan terjadinya penurunan unsur Mg logam produk tuang sebagai pengaruh oksidasi. Komposisi unsur Mg pad a skrap AIMg2 yang belum dilebur mencapai 2,4%, tetapi setelah dilakukan peleburan dalam waktu 2 jam, unsur Mg hanya tersisa 0,8%. Hal ini tentu saja akan berdampak pad a menurunnya mechanical properties logam tuang. Pad a percobaan ini, setelah dilakukan analisis komposisi dengan metode MS ternyata unsur Mg yang terdapat di dalam logam produk tuang AIMg2 menjadi 2,0%. Apabila pencampuran tersebut berlangsung sempurna, setidaknya unsur Mg pad a logam tuang menjadi 2,8% bukan 2,0% Namun demikian, proses pemulihan unsur Mg pada logam produk tuang dapat dikatakan masih memenuhi jangkauan komposisi yang ditargetkan, karena berdasarkan standar DIN 1725 part 1 edition 1967 kandungan Mg pad a logam paduan AIMg2 berkisar antara 1,7% sampai 2,4%. Pada uji fungsi penggunaan alat aduk hasil rancang-bangun selama 2 menit tingkat homogenitas produk tuang AIMg2 mencapai 71,43% dan dengan waktu aduk 10 menit diperoleh tingkat homogenitas mencapai 85,35% (Iihat Tabel 1). Hal ini menunjukkan bahwa lama waktu aduk berpengaruh terhadap kenaikan tingkat homogenitas logam cor (Gambar 3) sehingga pengadukan yang lebih lama akan memberikpn kesempatan serbuk Mg terdistribusi secara lebih merata. KESIMPULAN Alat aduk logam cor dapat beroperasi dengan baik dan cukup membantu meningkatkan homogenitas logam paduan khususnya bagi percobaan pembuatan logam

4 Rancang Bangun Alat Aduk Logam Cor paduan aluminium (AIMg2 atau AIMgSi). Tingkat homogenitas sebesar 71 % untuk waktu aduk 2 menit dapat terus dinaikkan dengan memperpanjang waktu aduk. Unsur Mg sebanyak 20 gram (untuk mengkompensasi kehilangan akibat oksidasi) yang ditam"- bahkan pada 1000 gram skrap AIMg2, menghasilkan produk tuang AIMg2 dengan kandungan Mg 2% memenuhi standar DIN Akan tetapi, masih perlu penelitian lebih jauh lagi mengenai keberadaan kandungan Mg pad a logam produk tuang apakah dalam fasa padat atau fasa cair, karena hal itu berpengaruh padakeuletannya. Daftar Pustaka 1.2. ANONIM, Susunan Berkala Unsur-unsur 3. ANONIM, Standard DIN 1725 part-1 edition, 1967 HADIJAYA Do, "Kajian Modifikasi Tungku Lebur K2/H Nabertherm Dengan Penambahan Pengaduk Logam Cor", Presentasi Ilmiah Jabfung Non Fungsional Peneliti, P2TBDU-BATAN, Desember1999o Penulis adalah Pejabat Fungsional Litkayasa dan Stat Bidang Teknologi Bahan Bakar Reaktor Riset, P2TBDU, BAT AN A) (8) (C) Gambar - 1. Gambar Rancangan Unit Pengaduk Logam Cor (A=pandangan samping; B=pandangan depan; C=pandangan belakang).

5 HADIJAYADAHLAN Gambar-2. Unit Pengaduk ditempatkan pada Tungku K2/H Nabertherm Tabel-1. Data Pengaruh Waktu Aduk terhadap Tingkat Homogenitas Logam Cor AIMg2 URANIA No.23-24/Thn VI/Juli-Oktober

6 30 URANIA No.23-24/Thn VI/Juli-Oktober 2000 Gambar-3. Grafik Pengaruh Pengadukan Terhadap Homogenitas Logam Cor AIMg2 Gambar -4. Tungku Peleburan Logam K2/H Naberthenn (A=tanpa unit aduk logam cair; B=setelah dilengkapi unit aduk logam cair).