DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Transkripsi

1 STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik HENDRA PRAWIRA GINTING NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN TUGAS SARJANA STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPRATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK OLEH : HENDRA PRAWIRA GINTING NIM : DISETUJUI OLEH : DOSEN PEMBIMBING Ir.Alfian Hamsi,M.Sc. NIP

3 TUGAS SARJANA STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK OLEH : HENDRA PRAWIRA GINTING NIM : TELAH DISETUJUI DARI HASIL SIDANG SARJANA PERIODE 158, TANGGAL 24 SEPTEMBER 2011 DOSEN PEMBANDING I DOSEN PEMBANDING II Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. Ir.M.Syahril Gultom,MT. NIP NIP

4 STUDI TENTANG PRNGARUH VARIASI TEMPRATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PEROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BAHAN THERMOPLASTIK HENDRA PRAWIRA GINTING NIM : Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 158,pada Tanggal 17 September 2011 Pembanding I, Pembanding II, Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. NIP Ir.M.Syahril Gultom, MT. NIP

5 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 248 / TS / 2011 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL. : 12 / 09 / 2011 MEDAN PARAF : TUGAS SARJANA N A M A : HENDRA PRAWIRA GINTING N I M : MATA PELAJARAN : METALURGI SERBUK SPESIFIKASI : STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN EKSTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK DIBERIKAN TANGGAL : 15 MEI 2011 SELESAI TANGGAL : 12 SEPTEMBER 2011 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, MEDAN, SEPTEMBER 2011 DOSEN PEMBIMBING, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP NIP

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala karunia dan anugerah-nya yang senantiasa diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Metalurgi Serbuk, yaitu Studi Tentang Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Ekstruder Berkapasitas Maksimum 900 Kg/Jam Pada Proses Pembuatan Pipa Air Dengan Komposisi Beberapa Jenis Thermoplastik Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Bapak. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing saya hingga tugas ini dapat terselesaikan. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 3. Bapak Pimpinan PT. Sinar Utama Nusantara Jl. Batang Kuis Km. 3,8 Pasar V Desa Telaga Sari, Tanjung Morawa yang telah banyak membantu dalam hal survey studi dan pengetahuan tentang pembuatan pipa PVC. 4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 5. Teristimewa buat kedua Orangtua tercinta, atas doa dan dukungan mereka yang selalu menyertai penulis dalam menyelesaikan pendidikan dan pembuatan tugas skripsi ini. 6. Terimakasih kepada Adik ku,atas doa & support nya selama penulis menyelesaikan pendidikan dan pembuatan tugas skripsi ini

7 7. Terimakasih kepada Tunangan ku tercinta Debora Margareth Silitonga, atas doa,dukungan & perhatian nya,selama penulis menyelesaikan pendidikan dan pembuatan skripsi ini 8. Terimakasih kepada om Benhur Silitonga S.Th,SE,MM, atas bantuan,saran dan bimbingannya,selama penulis dalam pembuatan tugas skripsi ini. 9. Kepada teman-teman mahasiswa Extensi teknik mesin USU khususnya stambuk 2008 yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas skripsi ini 10. Kepada teman-teman satu team skripsi ku ( 3Idiot; Fajar Hidayat,Chairun Nawawi ),yang selalu saling berkerjasama,& saling mendukung dalam pembuatan sekripsi ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang. Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, September 2011 Penulis, HENDRA PRAWIRA GINTING NIM

8 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii i BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Dasar Bahan Polimer Definisi Bahan Polimer Jenis-jenis Bahan Polimer Sifat-sifat Mekanik Bahan Polimer Sifat Lenturan Teori Uji Tekan Statik Respon Material Akibat Beban Tekan Statik Perpatahan (Fracture) Dasar-dasar Perpatahan Pemanfaatan Polimer Bahan Baku Bahan Tambahan Bahan Penyetabil Bahan Pengisi Lain-lain Proses Esktrusi Mesin Ekstruder Proses Pembuatan Pipa PVC BAB III METODOLOGI 3.1 Tahapan Penelitian Peralatan Mesin Mixer Mesin Ekstruder Neraca Analitik Cetakan Spesimen Mesin Uji Tekan dan Kelenturan Hydrolic Hot Press Bahan Baku Proses Pembuatan Spesimen ASTM D 695 dan D Penimbangan Komposisi Formula... 51

9 3.4.2 Pembuatan Spesimen Cara Pengambilan Data BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Kondisi Spesimen Setelah Pengujian Hasil Uji Mekanik Spesimen Perhitungan Uji Lentur Perhitungan Uji Tekan Diskusi BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A (Data dan Grafik Spesimen Uji Lentur dan Uji Tarik) LAMPIRAN B (Perhitungan)... 80

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Klasifikasi Polimer... 8 Gambar 2.2 Spesimen Uji Lentur (ASTM D790 02) Gambar 2.3 Penampang Uji Bending (standart ASTM D ) Gambar 2.4 Perubahan benda yang disebabkan oleh tegangan tekan Aksial Gambar 2.5 Pengujian beban tekan pada batang spesimen (a)... sebelum uji tekan (b) setelah uji tekan Gambar 2.6 (a) Pipa PVC (b) Kabel Optik Gambar 2.7 Diagram alir dari proses pembuatan resin PVC Secara keseluruhan Gambar 2.8 Bagian bagian proses pengolahan pada ekstruder Secara umum Gambar 2.9 Pada ekstruder ulir tunggal Gambar 2.10 Contoh kerapatan Ulir Intermeshing, Counter Rotating Gambar 2.11 Tipe-tipe Ulir Gambar 2.12 Dua Ulir Paralel Pada Ekstruder Ulir Ganda Gambar 2.13 Bagan Alir Proses Pembuatan Pipa PVC Gambar 2.14 Cetakan Mesin Ekstrusi Untuk Pipa Gambar 2.15 (a) Tangki Air (b), (c) dan (d) Keadaan didalam Tangki Air Gambar 2.16 Penarik Pipa (Puller) Gambar 2.17 (a) Proses Pemotongan Secara Manual (b) Mesin Potong Gambar 2.18 Proses Finishing (a) Proses Pemotnogan (b) Proses Pembersihan Gambar 3.1 Diagram alir proses Gambar 3.2 Mesin Mixer Gambar 3.3 Mesin Ekstruder Gambar 3.4 Neraca Analitik Gambar 3.5 Spesimen uji tekan (ASTM D a) Gmabar 3.6 Spesimen Uji Lentur (ASTM D ) Gambar 3.7 Mesin Uji tekan dan uji kelenturan Gambar 3.8 Hydraulic Hot Press Gambar 3.9 Pencampuran Bahan dengan pewarna titanium Dioksid Gambar 3.10 Pencampuran Bahan dengan pewarna Carbon Black Gambar 3.11 Spesimen Uji Tekan ASTM D Gambar 3.12 Spesimen Uji Lentur ASTM D Gambar 3.13 Diagram pohon sampel hasil variasi temperatur dengan variasi Putaran Gambar 3.14 Spesimen Uji Lentur ASTM D-790 berada di mesin Pengujian Gambar 3.15 Kondisi Spesimen Uji Lentur ASTM D-790 saat Pengujian... 56

11 Gambar 3.16 Spesimen Uji Tekan ASTM D-695 berada di mesin Pengujian Gambar 3.17 Kondisi Spesimen Uji Tekan ASTM D-695 saat pengujian Gambar 4.1 Kondisi spesimen sebelum dilakukan pengujian Gambar 4.2 Kondisi spesimen pada suhu 170 o C Gambar 4.3 Kondisi spesimen pada suhu 175 o C Gambar 4.4 Kondisi spesimen pada suhu 180 o C Gambar 4.5 Kondisi spesimen pada suhu 170 o C Gambar 4.6 Kondisi spesimen pada suhu 175 o C Gambar 4.7 Kondisi spesimen pada suhu 180 o C Gambar 4.8 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 170 o C Gambar 4.9 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 175 o C Gambar 4.10 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 180 o C Gambar 4.11 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 170 o C Gambar 4.12 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 175 o C Gambar 4.13 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 180 o C... 61

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Suhu Operasi Termoplastik Tabel 2.2 Perbedaan Utama Antara Ekstruder Ulir Tunggal dan Ulir Ganda Tabel 4.1 Data hasil uji Lentur ASTM D 790 dengan n = 25 rpm Tabel 4.2 Data hasil uji Lentur ASTM D 790 dengan n =30 rpm Tabel 4.3 Data hasil uji Tekan ASTM D a dengan n = 25 rpm Tabel 4.4 Data hasil uji Tekan ASTM D a dengan n =30 rpm Tabel 4.5 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji lentur n=25 rpm Tabel 4.6 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji lentur n=30 rpm Tabel 4.7 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji tekan n=25 rpm Tabel 4.8 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji tekan n=30 rpm... 69