PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM

Transkripsi

1 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik NUR FADLIKA NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

2 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM NUR FADLIKA NIM Diketahui / Disyahkan : Disetujui oleh : DepartemenTeknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Raskita S. Meliala NIP NIP

3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM NUR FADLIKA NIM Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-522, pada Tanggal 20 September 2008 Pembanding I, Pembanding II, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP NIP

4 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 833/TS/2008 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : / /2008 MEDAN PARAF : ========================= ==================== TUGAS SARJANA N A M A : NUR FADLIKA NIM : MATA PELAJARAN SPESIFIKASI : PENGECORAN LOGAM : RANCANG DAN BUAT SHAFT MILL ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD PADA PABRIK GULA. PERANCANGAN MELIPUTI : PERHITUNGAN UKURAN POLA GAMBAR CETAKAN DIBERIKAN TANGGAL : 24 / 04 /2008 SELESAI TANGGAL : / /2008 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, MEDAN, SEPTEMBER DOSEN PEMBIMBING, DR.ING.IR. IKHWANSYAH ISRANURI IR. RASKITA S. MELIALA NIP NIP

5

6

7

8 KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA MAHASISWA N0 : 833 / TS / 2008 Sub. Program Studi : Teknik Produksi Bidang Tugas : Pengecoran Logam Judul Tugas : Perancangan dan Pembuatan Mill Shaft Roll Shell Untuk 4000 TCD (Ton Cane Per Day) Pada Pabrik Gula Sei Semayang dengan Proses Pengecoran Logam Diberikan Tanggal : Selesai Tanggal : Dosen Pembimbing : Ir.Raskita S.Meliala Nama Mahasiswa : Nur Fadlika NIM : NO Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Tanda Tangan Dosen Pembimbing Survey lapangan Spesifikasi tugas Asistensi Bab I dan Bab II, lanjutkan Asistensi Bab III, perbaiki Lanjutkan Asistensi bab IV, perbaiki Asistensi Bab V, perbaiki Lanjutkan dan coba digambar Perbaiki gambar dan diskusikan dengan dosen menggambar Gambar selesai, siap diseminarkan CATATAN : Diketahui 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Ketua Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing setiap asistensi. FT. U.S.U 2. Kartu ini dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen, bila kegiatan asistensi telah selesai. (Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri) NIP

9 KATA PENGANTAR Alhamdulillah Puji dan syukur Allah Swt atas berkat dan rahmatnya-nya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini. Adapun Skripsi yang dipilih adalah dalam bidang Teknik Pengecoran Logam dengan judul : Perancangan dan Pembuatan Mill Shaft Roll Shell Untuk 4000 TCD (Ton Cane Per Day) Pada Pabrik Gula Sei Semayang dengan Proses Pengecoran Logam. Selama penulisan Skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Ir. Raskita S.Meliala selaku dosen pembimbing saya yang telah memberikan waktu dan pikirannya dalam penyelesain skripsi ini. 2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri sebagai ketua Departemen Teknik Mesin dan Bapak Tulus Burhanudin Sitorus, ST.MT sebagai sekretaris Departemen Teknik Mesin. 3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. selaku Dosen Penguji I dan II. 4. Kedua Orang tua saya yang saya cintai yang telah memberikan segala sesuatunya dengan penuh ikhlas serta kedua abang dan adik saya yang telah memberikan semangat dan perhatiannya. 5. Seluruh Staff Pengajar di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik yang telah mengubah pola pikir saya ke hal yang positif serta ilmu yang sangat berharga. 6. Seluruh pegawai Departemen Teknik Mesin atas segala bantuannya kepada penulis dalam pengurusan administrasi. 7. Pimpinan dan karyawan PTPN2 Pabrik Gula Sei Semayang yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan data dan masukan pada penulis selama survey. 8. Teman-teman Teknik Mesin USU terutama stambuk Terima kasih kepada semuanya yang telah memberikan banyak masukkan serta semangat kepada penulis serta teman-teman lainnya. Penulis telah mencoba melakukan yang terbaik untuk menyelesaikan skripsi ini, namun kritik dan saran tetap sangat diharapkan untuk lebih menyempurnakan skripsi ini. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya. Medan, Oktober 2008 Penulis, Nur Fadlika NIM :

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING LEMBARAN PERSETUJUAN DARI PEMBANDING SPESIFIKASI TUGAS LEMBARAN EVALUASI SEMINAR SKRIPSI KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR SIMBOL halaman i ii iii iv v viii ix x xiii xiv xv BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG MAKSUD DAN TUJUAN BATASAN MASALAH METODE PENULISAN SISTEMATIKA PENULISAN 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA TINJAUAN UMUM PENGERTIAN DAN FUNGSI POROS Jenis-jenis Poros MEMBUAT CORAN BAHAN-BAHAN PENGECORAN Besi Cor Baja Cor Coran Paduan Tembaga Coran Paduan Ringan Coran Paduan Lainnya PENGGUNAAN CORAN POLA Macam-Macam Pola Pola Pejal Pola Pelat Pasangan Pola Pelat Kup dan Drag Bahan-Bahan Pola Kayu Resin Sintetis Bahan untuk Pola Logam RENCANA PENGECORAN Sistim Saluran Bentuk dan Bagian-Bagian dari Sistim Saluran Cawan Tuang 18

11 Saluran Turun Pengalir Saluran Masuk Penambah PASIR CETAK Syarat-Syarat Pasir Cetak Macam-Macam Pasir Cetak Susunan Pasir Cetak Sifat Sifat Pasir Cetak Sifat sifat Pasir Cetak Basah Sifat Sifat Kering Sifat sifat Penguatan Oleh Udara Sifat Sifat Panas PELEBURAN DAN PENUANGAN LOGAM Peleburan Baja Cor Penuangan Baja Cor PENGERJAAN AKHIR Menyingkirkan Pasir Cetak dari Rangka Cetak Menyingkirkan Saluran Turun dan Penambah Coran 30 BAB III PERENCANAAN MILL SHAFT ROLL PENENTUAN PERENCANAAN PEMILIHAN BAHAN PERENCAANAAN DIAMETER POROS PENENTUAN PANJANG POROS KONDISI PEMBEBANAN POROS ANALISA GAYA PADA BANTALAN Gaya Reaksi Pada Bantalan A dan B Gaya Gaya Dalam Yang Terjadi Pada Poros Diagram Momen Yang Timbul Pada Poros PEMERIKSAAN KEKUATAN POROS UKURAN DIMENSI POROS 45 BAB IV PERENCANAAN PROSES PENCETAKAN PEMBUATAN POLA Bahan dan Jenis Pola Penentuan Tambahan Penyusutan Penentuan Penambahan Penyelesaian Mesin Ukuran Pola SISTEM SALURAN Saluran Turun Cawan Tuang Saluran Pengalir Saluran Masuk Saluran Penambah PEMBUATAN CETAKAN PASIR Persiapan Pasir Cetak Pembuatan Cetakan dengan Mesin Pelempar Pasir 59

12 BAB V PELEBURAN DAN PENUANGAN PELEBURAN Pemilihan Jenis Tanur Kapasitas Peleburan KOMPOSISI MATERIAL DALAM BAJA COR Pengaruh Komposisi Material yang Ditambahkan Komposisi Logam Penambahan Beberapa Unsur Paduan PENUANGAN Pemilihan Jenis Ladel Temperatur Penuangan 67 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 71 DAFTAR PUSTAKA 72 LAMPIRAN Lampiran A : Tabel Diameter Poros 73 Lampiran B : Cacat-cacat Pada Coran 74

13 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan halaman daya yang ditransmisikan 32 Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros. 33 Tabel 4.1 Tambahan penyusutan yang disarankan 46 Tabel 4.2 Ukuran dari saluran turun, pengalir, dan saluran masuk 50 Tabel 5.1 Komposisi bahan untuk poros 64

14 DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 2.1 Pengangkutan tebu dengan truk 4 Gambar 2.2 Cane Cutter I 5 Gambar 2.3 Cane Cutter II 5 Gambar 2.4 Top Roll dan Shaft Roll 5 Gambar 2.5 Skema proses penggilingan 7 Gambar 2.6 Pola Tunggal 15 Gambar 2.7 Pola Belahan 15 Gambar 2.8 Pola Setengah 15 Gambar 2.9 Pola Belahan Banyak 16 Gambar 2.10 Pola Pelat Pasangan 16 Gambar 2.11 Pola Pelat Kup dan Drag 16 Gambar 2.12 Istilah-istilah sistim Pengisian 18 Gambar 2.13 Ukuran cawan tuang 18 Gambar 2.14 Perpanjangan pengalir 19 Gambar 2.15 Saluran Masuk 20 Gambar 2.16 Penambah samping dan penambah atas 21 Gambar 2.17 Pengaruh kadar air dan kadar lempung terhadap pasir cetak yang diikat dengan lempung 24 Gambar 2.18 Pengaruh kadar air dan bentonit pada pasir diikat bentonit 24 Gambar 2.19 Pemuaian panas bermacam macam pasir 25 Gambar 2.20 Kekuatan tekan panas dari pasir cetak 26 Gambar 2.21 Deformasi panas dari pasir cetak 27 Gambar 2.22 Tanur listrik Heroult 27 Gambar 2.23 Ladel jenis penyumbat 28 Gambar 2.24 Temperatur penuangan yang disarankan 29 Gambar 3.1 Spesifikasi daya dan putaran. 31 Gambar 3.2 Kondisi pembebanan pada poros 36 Gambar 3.3 Diagram momen poros 44 Gambar 3.4 Ukuran dimensi untuk Mill Shaft Roll Shell 45 Gambar 4.1 Tambahan penyelesaian mesin untuk coran baja 47 Gambar 4.2 Bagian-bagian perhitungan pola 47 Gambar 4.3 Ukuran pola 49 Gambar 4.4 Sistem saluran 49 Gambar 4.5 Cawan tuang dan ukurannya 54 Gambar 4.6 Ukuran pengalir 55 Gambar 4.8 Konstruksi kepala pelempar dan pembuatan cetakan. 59 Gambar 4.9 Pelempar pasir jenis ban ganda 60 Gambar 5.1 Tanur listrik Heroult 61 Gambar 5.2 Ukuran standar dari tanur listrik basa Heroult. 62 Gambar 5.3 Ladel jenis penyumbat 66 Gambar 5.4 Temperatur penuangan yang disarankan 67

15 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Satuan P Daya yang ditransmisikan HP n Putaran keluaran Rpm P d Daya rencana kw f c Faktor koreksi - T Momen puntir rencana kg.mm τ a Tegangan geser izin kg/mm 2 σ b Kekuatan tarik bahan kg/mm 2 d s Diameter poros yang direncanakan mm K t Faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya tumbukan - C b Faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban lentur - θ Defleksi puntiran 0 (derajat) l Panjang poros mm G Modulus geser (baja diambil 8,3 x 10 3 kg/mm 2 ) kg/mm 2 W Berat massa benda N m Massa benda kg g Kecepatan gravitasi bumi (9,81 m/s 2 ) m/s 2 τ p Tegangan geser akibat momen puntir kg/mm 2 ρ Massa jenis logam (7,3 x 10 3 kg/m 3 ) kg/m 3 V Volume benda coran m 3 m total Massa total poros kg v Kecepatan rata-rata tuang dari logam cair m/s C Koefisien aliran (0,9-1,0 untuk saluran sederhana) - h Tinggi saluran turun m Q Volume penuangan per satuan waktu m 3 /s a Luas irisan saluran turun m 2 W Berat coran tuang N T Waktu penuangan s γ Berat jenis coran N/m 3

16 ABSTRAK Keterbatasan ketersediaan suku cadang dari suatu mesin membuat perusahaan berpikir untuk memesannya dari industri lokal. Ini dikarenakan mesin yang digunakan sudah cukup tua dan membutuhkan waktu yang lama untuk memesannya kembali. Pada umumnya pemesanan dilakukan pada industri pengecoran logam yang mampu menyediakan suku cadang tersebut dengan cepat dan biaya yang cukup murah jika dibandingkan dengan membeli langsung dari produsen asalnya. Seperti halnya yang dilakukan Pabrik Gula Sei Semayang PTPN-II (PGSS) pada stasiun gilingan yang memiliki 5 unit gilingan (5 Set Three Roller Mill) yang disusun seri dengan memakai tekanan hidrolik yang berbeda-beda dan masing-masing unit gilingan terdiri dari 3 roll yaitu roll atas (Top Roll), roll belakang (Bagasse Roll), dan roll depan (Feed Roll). Masing-masing roll tersebut ditopang sebuah poros (Shaft) yaitu mill shaft roll shell yang dimasukkan ke dalam top roll-nya. Dimana suku-suku cadang tersebut dipesan oleh PGSS ke PT. Asia Raya Foundry. Poros yang memiliki diameter yang cukup besar diputar dengan kecepatan maksimum 6,5 Rpm dan daya sebesar 650 HP. Poros tersebut selain menopang Top Roll, juga menopang roda gigi lurus serta kopling persegi (Square Coupling) dan poros ditumpu oleh dua bantalan luncur dengan sistem pelumasan berupa oli. Dari komponem-komponen yang membebani poros tersebut maka dihitung analisa gaya terhadap bantalan serta momen gaya yang terjadi sehingga dapat ditentukan jenis bahan logam yang digunakan untuk pembuatan poros tersebut dengan cara pengecoran cetakan pasir. Oleh sebab itu penulis mencoba untuk melakukan perencanaan pengecoran yang meliputi perhitungan untuk pembuatan mill shaft roll shell pada Pabrik Gula Sei Semayang sebagai Skripsi.