TEKNIK PENGECORAN LOGAM

Transkripsi

1 TUGAS SARJANA TEKNIK PENGECORAN LOGAM PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH POMPA SENTRIFUGAL DENGAN KAPASITAS 20 M 3 / JAM AIR DENGAN PROSES PENGECORAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR O L E H : SYAIFUL AKBAR NIM : DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

2

3

4

5

6

7 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk menghitung dimensi dari rumah pompa yang digunakan untuk jenis pompa sentrifugal satu tingkat. Dengan berdasarkan data yang ada yang diperoleh dari survey dan disesuaikan dengan literatur. Menghitung ukuran dari pola, sistem saluran dan lain sebagainya. Merancanakan cetakan pasir yang akan digunakan dalam proses pengecoran rumah pompa tersebut dangan komposisi yang sesuai dengan ketentuan. Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap kegiatan atau pengerjaan yaitu: Survey lapangan, peninjauan langsung ke pabrik pengecoran, yaitu PT. Baja Pertiwi untuk memperoleh data mengenai perancangan dan proses pengecoran. Studi literature, berupa studi kepustakaan serta tulisan-tulisan yang berhubungan dengan hal perancangan dan menjadi dasar teori perbandingan terhadap hasil survey yang dilakukan. Setelah melakukan beberapa tahap pengerjaan maka didapatlah material yang digunakan pada rumah pompa direncanakan pada material besi cor kelabu dengan penambahan bahan paduan pada proses peleburan yaitu carbon sebanyak 3,3 %, silsium sebanyak 1,8 %, mangan sebanyak 0,6 %, sulfur sebanyak 2,0 %, dan phosphor sebanyak 0,2 % dan sisanya besi. Ada pun tugas sarjana ini adalah mengenai rancangan pembuatan rumah pompa sentrifugal dengan kapasitas 20 m 3 / jam air dengan proses pengecoran menggunakan cetakan pasir. Pola yang digunakan yakni pola kayu dengan bahan pola yakni kayu jelutung. Jenis pola yang digunakanyakni pola pejal dengan jenis pola belahan dengan satu permukaan pisah untuk rumah pompa serta pola tunggal untuk tutup rumah pompa tersebut. Tambahan penyusutan diambil berdasarkan bahan yang digunakan yakni besi cor kelabu sebesar 8/ 1000 dengan tambahan permesinan dan tambahan untuk drag dan permukaan samping. Proses pembongkaran cetakan dilakukan 12 jam setelah proses penuangan. Setelah itu dilakukan proses permesinan yang bertujuan untuk mendapat kan ukuran yang actual sesuai gambar teknik. Proses permesinanyang dilakukan yakni proses penggerindaan, pembubutan, pemboran, dan pengetapan.

8 KATA PENGANTAR Alhamdulillah Puji dan syukur kehadirat Allah Swt atas berkat dan rahmat-nya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dilaksanakan mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikannya di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun Tugas Sarjana yang dipilih adalah dalam bidang Teknik Pengecoran Logam dengan judul : Perancangan dan pembuatan rumah pompa sentrifugal dengan kapasitas 20 m 3 / jam air dengan proses pengecoran menggunakan cetakan pasir, Penyusunan tugas akhir ini berdasarkan hasil survey langsung dilapangan serta melakukan pembahasan dan studi literature. Penulis menyadari kekurangan di dalam tugas sarjana ini, untuk itu penulis mengharapkan adanya saran dan kritik untuk kesempurnaan tugas sarjana ini, dalam menyelesaikan tugas sarjana ini penulis banyak mendapat bimbingan, saran dan petunjuk dari Ir. Raskita S. Meliala sebagai dosen pembimbing, disamping itu juga penulis mendapat masukan dri rekan-rekan mahasiswa dan berkat bantuan mereka juga tugas sarjana ini dapat diselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Kedua orang tua tercinta, alm. Souflan Ifni Lubis, dan Zaenabun Tobing, atas segala jerih payah baik moril maupun materil dan dukungan yang tiada hentinya kepada penulis.

9 2. Saudara-saudara tersayang, M. Nasir dan Dewi Maisyarah atas segala dukungannya. 3. Ibu Ir. Raskita S. Meliala, sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingannya kepada penulis dalam penulisan tugas sarjana ini 4. Bapak Dr.Ing. Ikhwansyah Isranuri, M.Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Bapak Tulus Burhanuddin, ST.MT sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Mesin serta seluruh staf pengajar. 5. Kakak Ismawati, Kakak Sonta Sihotang, abang Syawalluddin,abang Fauzi dan abang Yono atas segala bantuannya kepada penulis dalam pengurusan administrasi. 6. Teman teman Teknik Mesin USU terutama stambuk 2003 dan 2004, terimakasih atas segala bantuan, dukungan dan masukkanya pada penulis yang tiada terhingga dari awal hingga akhir. Semua kisah pasti ada akhir yang harus dilalui,begitu juga akhir kisah ini yakin ku indah. Akhirnya, semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat buat kita semua. Medan, Januari 2009 Penulis Syaiful Akbar NIM :

10

11

12

13 DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR... i LEMBAR SPESIFIKASI TUGAS... iii KARTU BIMBINGAN TUGAS AKHIR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR SIMBOL... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan perancangan Batasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bahan Bahan Benda Pengecoran Besi Cor Baja Cor Coran Paduan Tembaga Coran Paduan Ringan... 8

14 2.1.5 Coran Paduan Lainnya Sifat-Sifat Logam Cair Perbedaan antara Logam Cair dan Air Kekentalan Logam Cair Aliran Logam Cair Pembekuan Logam Pola Telapak Inti Macam-macam Pola Bahan-bahan Pola Perencanaan Pola Rencanan Pengecoran Istilah-istilah dan fungsi dari sistem saluran Bentuk dan Bagian-bagian Sistem Saluran Penambah Pengecoran dengan Cetakan Pasir Syarat-syarat Pasir Cetak Macam-macam Pasir Cetak Susunan Pasir Cetak Sifat-sifat Pasir Cetak Sifat-sifat penguatan oleh udara Sifat-sifat panas Peleburan dan Penuangan Besi Cor Peleburan Besi Cor Penuangan Besi Cor... 31

15 2.8 Pengujian dalam Pengecoran Pengukuran Temperatur Jenis-Jenis Rumah Pompa Rumah Diffuser Rumah Volute Rumah Vortex BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI Pemilihan Jenis Rumah Pompa Perencanaan Dimensi Rumah Pompa Bahan Material Rumah Pompa Pembuatan Rumah Pompa BAB IV PERENCANAAN PENGECORAN Pembuatan pola Bahan Pola Jenis Pola Penentuan Tambahan Penyusutan Penentuan Penambahan Penyelesaian Mesin Ukuran Pola Ukuran Inti Sistem Saluran Saluran Turun Cawan Tuang Pengalir... 71

16 4.2.4 Saluran Masuk Penambah Ukuran Penambah Pembuatan Cetakan Pasir Persiapan Pasir Cetak Pembuatan Cetakan Peleburan Besi Cor Kelabu Penuangan Logam Cair Penyelesaian Hasil Cetakan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

17 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram fasa Fe 3 C... 5 Gambar 2.2 Telapak inti bertumpu dua mendatar Gambar 2.3 Telapak inti beralas tegak Gambar 2.4 Telapak inti tegak bertumpu dua Gambar 2.5 Telapak inti untuk penghalang Gambar 2.6 Pola tunggal Gambar 2.7 Pola belah Gambar 2.8 Pola setengah Gambar 2.9 Pola belahan banyak Gambar 2.10 Pola pelat pasangan Gambar 2.11 Pola pelat kup dan drag Gambar 2.12 Istilah istilah sistim pengisian Gambar 2.13 Ukuran cawan tuang Gambar 2.14 Perpanjangan pengalir Gambar 2.15 Sistem saluran masuk Gambar 2.16 Penambah samping dan penambah atas Gambar 2.17 Pemuaian bermacam-macam pasir Gambar 2.18 Kekuatan tekan panas dari pasir cetak Gambar 2.19 Deformasi panas dari pasir cetak Gambar 2.20 Ladel jenis penyumbat Gambar 2.21 Penampilan skematik dari kurva pendingin Hal

18 Gambar 2.22 Hubungan antara temperature dan karbon eqivalen Gambar 2.23 Rumah diffuser Gambar 2.24 Rumah volute Gambar 2.25 Rumah vortex Gambar 3.1 Rumah pompa Gambar 3.2 Dimensi rumah Volute Gambar 3.3 Sket head pompa Gambar 3.4 Harga informatif kecepatan pada mulut isap yang diizinkan Gambar 3.5 Harga C thr / U Gambar 3.6 Aliran fluida dalam rumah pompa Gambar 4.1 Tambahan penyelesaian mesin untuk coran besi cor Gambar 4.2 Gambar Rumah Volute Gambar 4.3 Sistem saluran Gambar 4.4 Ukuran cawan tuang Gambar 4.5 Ukuran penambah atas Gambar 4.6 Dapur kupola Gambar 4.7 Diagram laju penuangan... 82

19 DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Ukuran pengalir Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk berbagai coran Tabel 3.1 Jari-jari kelengkungan volute Tabel 4.1 Tambahan penyusutan yang disarankan Tabel 4.2 Daftar ukuran pola jari-jari luar kelengkungan volute drag Tabel 4.3 Daftar ukuran pola jari-jari luar kelengkungan volute kup Tabel 4.4 Daftar ukuran inti jari-jari luar kelengkungan volute drag Tabel 4.5 Daftar ukuran inti jari-jari luar kelengkungan volute kup Tabel 4.6 Ukuran dari saluran turun, pengalir dan saluran masuk Tabel 4.7 Penentuan diameter penambah Tabel 4.8 Contoh Muatan Campuran Logam... 81

20

21 DAFTAR SIMBOL SIMBOL KETERANGAN SATUAN A p Luas saluran pengalir mm 2 A sm Luas saluran masuk mm A st Luas saluran turun mm A thr Luas penampang leher volute m 2 Av luas volute pada tiap sudut ϕ v mm 2 b 1 Lebar sisi masuk impeller mm b 2 Lebar sisi keluar impeller mm b 3 Lebar penampang saluran masuk rumah pompa mm b 4 Lebar penampang saluran masuk rumah pompa mm C thr kapasitas aliran fluida pada lehar m/s Dh Diameter hub mm Do Diameter mata impeller mm D volute Diameter volute sebenarnya mm D 2 Diameter sisi keluar impeller mm f frekuensi Hz D p Diameter penambah mm d p Diameter poros mm d pl Diameter pengalir mm g Faktor grafitasi m/s 2 H Head pompa m n Putaran rpm

22 n s Putaran spesifikasi rpm p Jumlah pasang kutub - Pp Tekanan yang dialami rumah pompa Pa Q Kapasitas pompa m 3 /s Q th Kapasitas teoritis pompa m 3 /s r thr Jari-jari throat ( leher ) mm r 2 Jari-jari impeller sisi keluar mm r 4 Jari-jari dari sumbu pompa kepusat leher mm s Toleransi dalam ketelitian penuangan mm t Celah antara rumah pompa dengan impeller mm t d Tebal dinding rumah pompa mm U 2 Kecepatan keliling impeller pada sisi keluar m/s v Faktor keamanan - Vo Kecepatan masuk melalui mata impeller m/s Vr 1 Kecepatan radial pada sisi masuk m/s Vr 2 Kecepatan radial pada sisi keluar m/s x Faktor slip elektro motor - Xv Jari-jari kelengkungan volute mm y Koefisien yang tergantung pada bentuk profil - τ t Kekuatan tarik bahan (rumah pompa) N/mm 2 σ b Kekuatan tarik bahan (tutup rumah pompa) N/mm 2 ϕ v Koefisien arah sudut 0 σ a Tegangan tarik yang diizinkan N/mm 2

23 σ t Tegangan tarik N/mm 2 v Kecepatan m/s γ Berat jenis bahan N/mm 3 ε l Faktor kontraksi - ρ Massa jenis bahan kg/mm 3

24 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem pemompaan merupakan salah satu elemen terpenting dalam proses perindustrian, pertanian, perumahan dan lainnya yang berhubungan dengan pengairan, hal ini menjadikan pompa merupakan mesin yang dipakai dalam kuantitas besar, sehingga menuntut pengadaan pompa yang berkualitas dan dalam harga yang relatif terjangkau bagi kebutuhan industri, pertanian dan lainnya. Menginggat kebutuhan akan pompa dalam jumlah besar, maka dewasa ini banyak berdiri industri untuk memproduksi pompa, sebahagian besar metode yang dipakai industri untuk memproduksi pompa adalah dengan metode pengecoran. Pompa terdiri dari beberapa bahagian seperti rumah pompa, inpeller, mechanical seal, poros dan lainnya, rumah pompa merupakan bahagian terbesar dari sebuah pompa sehingga proses produksi sangat mempengaruhi harga produksi pompa secara keseluruhan. Rumah pompa diproduksi dalam jumlah yang banyak dengan metode pengecoran dikarenakan bentuknya yang rumit dan dimensinya yang relatif besar. Teknik pengecoran adalah pembentukan benda kerja dengan cara mencairkan logam dalam dapur pelebur, kemudian dituangkan dalam suatu cetakan dan dibiarkan sampai membeku dan selanjutnya dikeluarkan dari dalam cetakan. Suatu produk yang produksinya dilakukan dengan pengecoran disebut coran. Pembuatan suatu coran memerlukan beberapa proses diantaranya : proses

25 peleburan logam, pembuatan cetakan, penuangan, pembongkaran, pembersihan coran dan pemeriksaan. 1.2 Tujuan Perencanaan Perancangan ini bertujuan untuk : 1. Menghitung dimensi dari rumah pompa yang digunakan untuk jenis pompa sentrifugal satu tingkat. Dengan berdasarkan data yang ada yang diperoleh dari survey dan disesuaikan dengan literatur. 2. Menghitung ukuran dari pola, sistem saluran dan lain sebagainya. 3. Merancanakan cetakan pasir yang akan digunakan dalam proses pengecoran rumah pompa tersebut dangan komposisi yang sesuai dengan ketentuan. 1.3 Batasan Masalah Dalam tugas akhir ini akan dibahas perhitungan untuk memperoleh dimensi dari rumah pompa, dimensi pola, dimensi komponen cetakan (seperti: saluran turun, cawan tuang, saluran pengalir, saluran masuk, dan saluran penambah), komposisi pasir cetak, bahan baku, temperatur tuang dan komposisi logam cair. 1.4 Metode Penulisan Meode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Survey Lapangan Peninjauan langsung ke pabrik pengecoran, yaitu PT. Baja Pertiwi untuk memperoleh data mengenai perancangan dan proses pengecoran. 2. Studi Literatur

26 Berupa studi kepustakaan serta tulisan-tulisan yang berhubungan dengan hal perancangan dan menjadi dasar teori perbandingan terhadap hasil survey yang dilakukan. 3. Diskusi. 1.5 Sistematika Penulisan Bab I adalah pendahuluan, yaitu berisikan latar belakang perancangan, tujuan perancangan, batasan masalah, metode penulisan, serta sistematika penulisan. Bab II adalah berisikan tinjauan pustaka, yaitu tentang teori-teori yang mendasari perencanaan pengecoran logam. Bab III adalah berisikan penetapan spesifikasi, yaitu berisikan gambaran umum rumah pompa, jenis rumah pompa yang dirancang, perhitungan dimensi rumah pompa, serta material rumah pompa. Bab IV adalah berisikan perencanaan pengecoran, yaitu berisikan tentang perencanaan cetakan mulai dari perhitungan dimensi pola, sistem saluran hingga penyelesaian akhir. Bab V adalah berisikan kesimpulan dan saran, yaitu garis besar hasil perecanaan dan pembuatan rumah pompa serta saran.

27 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pengecoran logam merupakan salah satu proses pembentukan logam dengan menggunakan cetakan yang kemudian diisi dengan logam cair. Pada proses pengecoran logam bahan baku dicairkan dengan cara memanaskannya hingga mencapai titik lebur, kemudian cairan logam ini dituang kedalam rongga cetakan yang telah disediakan sebelumnya. Logam cair dibekukan dengan cara membiarkannya dalam rongga cetakan selama beberapa lama. Setelah logam cair membeku seluruhnya maka cetakan dapat dibongkar. 2.1 Bahan-Bahan Benda Coran Besi Cor Struktur mikro dari besi cor terdiri dari ferit atau perlit dan serpih karbon bebas. Karbon dan silisium ternyata mempengaruhi struktur mikro, ukuran serta bentuk dari karbon bebas dan keadaan struktur dasar berubah sesuai dengan mutu dan kwantitasnya. Disamping itu, ketebalan dan laju pendinginan mempengaruhi struktur mikro. Walaupun kekuatan tarik dari besi cor kelabu kira-kira kg/mm 2, namun besi cor itu agak getas, titik cairnya kira-kira 1200 o C dan mempunyai mampu cair sangat baik serta murah, hal ini sangat menguntungkan oleh karena mudah dicairkan, pemakaian bahan bakar lebih irit dan dapur

28 peleburan lebih sederhana, logam cair ini mudah dicor karena dapat mengisi cetakan yang rumit dengan mudah, sehingga besi cor kelabu ini dipergunakan paling banyak untuk benda-benda coran. Sebetulnya besi cor lebih kompleks dari paduan eutektik sederhana. Besi cor biasanya mengandung silicon sekitar 1%-3%. Hal ini diakibatkan oleh karena silicon memang tertinggal dalam besi selama proses produksi, dan diperlukan usaha khusus untuk menurunkannya. Akan tetapi, yang penting adalah peran silicon dalam produk akhir. Pertama-tama, silicon meningkatkan kekuatan dari ferit dalam besi cor. Kedua, dengan silicon dapat dicapai suhu cair eutektik yang rendah sesuai dengan kadar karbon 2%-3,5% dan bukannya 4,3% karbon. Akhirnya, silicon mengakibatkan dekomposisi karbida menjadi besi dan grafit. Reaksi tersebut diatas menghasilkan grafit dalam besi cor, karena besi Fe 3 C tidak sepenuhnya stabil. Maka diagram fasa Fe 3 C dapat dilihat pada gambar 2.1. Gambar 2.1 Diagram fasa Fe 3 C

29 Besi Cor dengan kadar silicon yang tinggi membentuk grafit dengan mudah sehingga Fe 3 C tidak terbentuk. Serpih grafit terbentuk dalam logam sewaktu membeku. Bila logam kita tarik, bidang perpatahan terjadi dari serpih yang satu ke serpih yang lainnya karena grafit yang menyerupai mika sangat rapuh. Jadi, sebagian besar permukaan perpatahan melintasi grafit sehingga permukaannya berwarna kelabu. Oleh karena itu diberi nama besi cor kelabu. Besi cor kelabu sangat rendah keuletannya karena adanya serpihan karbon, namun besi cor murah harganya. Selain itu, dengan adanya serpi-serpih ini, besi cor kelabu merupakan peredam getaran yang sangat baik. Besi cor kelas tinggi mengandung lebih sedikit karbon dan silikon, lagi pula ukuran grafit bebasnya agak kecil, dibanding dengan besi cor kelabu, sehingga kekuatan tariknya lebih tinggi yaitu kira-kira kg/mm 2. Membuat besi cor kelas tinggi agak susah dibanding dengan besi cor kelabu. Kandungan-kandungan yang memberikan pengaruh besar pada bahan adalah karbon dan silisium. Untuk mendapatkan struktur yang terbaik, kandungan karbon harus ada pada daerah yang cocok, yang berubah menurut kandungan silisium. Silisium menggalakkan penggrafitan dan silisium yang banyak cenderung untuk membuat besi cor kelabu. Besi cor lebih buruk dalam ketahanan korosinya terhadap asam dibanding dengan baja, hal itu disebabkan pengaruh sel kimia antara besi dan grafit. Tetapi ketahanan korosi dari besi cor terhadap air murni dan air laut lebih baik dari baja. Struktur yang halus dengan potongan-potongan grafit yang halus sangat baik dalam ketahanan korosi. Ketahanan korosi sukar dipengaruhi oleh unsur-unsur

30 lain selain karbon dan silisium, akan tetapi untuk memperbaiki ketahanan korosi sangat efektif apabila ditambahkan khrom, nikel atau tembaga Baja Cor Baja cor digolongkan dalam: baja karbon, dan baja paduan. Coran baja karbon adalah paduan besi, karbon, digolongkan menjadi tiga macam yakni: baja karbon rendah (C<0,2 %), baja karbon menengah (C 0,2 0,5 % ), baja karbon tinggi (C 0,5 2 %). Kadar karbon yang rendah menyebabkan keliatan rendah, perpanjangan (elongation) yang tinggi dan harga bentur serta sifat mampu las yang baik. Titik cair baja cor sekitar C, mampu cornya lebih buruk dibandingakan dengan besi cor akan tetapi baja cor dapat dipergunakan baik sekali sebagai bahan untuk bagian-bagian mesin sebab kekuatannya yang tinggi dan harganya rendah. Baja cor paduan adalah baja cor yang ditambah unsur-unsur paduan seperti: Mangan, Krom, Molibdenin, atau nikel. Unsure paduan ini dibutuhkan untuk memberikan sifat-sifat yang khusus pada baja tersebut seperti: sifat tahan aus,tahan asam, dan tahan korosi Coran Paduan Tembaga Macam-macam coran tembaga adalah: perunggu, kuningan, kuningan kekuatan tinggi,dan perunggu aluminium. Perunggu adalah paduan antara tembaga dan timah. Perunggu yang biasa dipakai adalah mengandung kurang dari 15 % timah. Titik cair kira-kira C, sifat ketahana korosi dan ketahanan aus sangat baik. Perunggu digolongkan menjadi: perunggu pospor yaitu perunggu

31 yang ditambah pospor, perunggu timbal yaitu perunggu yang ditambahkan timbal untuk memperbaiki sifat-sifatnya. Kuningan adalah paduan antara tembaga dan seng, dan kuningan kekuatan tinggi adalah paduan yang terdiri dari: Tembaga, Aluminium, Besi, Mangan, Nikel. Unsure unsur tersebut ditambahkan untuk memperbaiki sifat-sifatnya Coran Paduan Ringan Coran paduan ringan adalah coran paduan aluminium, coran paduan magnesium dan sebagainya. Aluminium murni mempunyai sifa mampu cor yang sanga jelek, oleh karena itu digunakan paduan aluminium denga penambahan tembaga, silisium, mangan, dan nikel. Coran paduan aluminium adalah ringan dan merupakan penghantar panas yang sangat baik Coran Paduan Lainnya Paduan seng yang mengandung sedikit aluminium dipergunakan untuk pengecoran cetakan. Logam monel adalah paduan nikel yang mengandung tembaga serta mengandung molybdenum, krom, dan silikon. Paduan timbale adalah paduan antara timbale, tembaga, dan timah. 2.2 Sifat-sifat Logam Cair Perbedaan antara Logam Cair dan Air Logam cair adalah cairan logam yang tak seperti air. Perbedaan antara logam cair dengan air adalah: 1. Berat jenis logam cair lebih besar dari pada air {Air = 1.0; Besi cor = ; paduan Alluminium = ; paduan Timah = ( kg/dm 3 )} 2. Kecairan logam sangat tergantung pada temperatur (air cair pada 0 0 C, sedangkan logam pada temperatur yang sangat tinggi).

32 3. Air mengakibatkan permukaan wadah yang bersentuhan dengannya basah sedangkan logam cair tidak Kekentalan Logam Cair Aliran logam cair sangat tergantung pada kekentalan logam cair dan kekasaran permukaan saluran. Kekentalan tergantung pada temperatur. Makin tinggi temperatur makin rendah kekentalannya, demikian juga bila temperatur turun maka kekentalan akan meningkat. Kalau logam didinginkan sehingga terbentuk inti-inti kristal, maka kekentalannya akan bertambah dengan cepat, tergantung pada jumlah inti-intinya. Makin banyak jumlah inti-inti dari logam itu maka perubahan kekentalannya akan makin cepat. Kekentalan yang makin tinggi menyebabkan cairan logam sulit mengalir dan bahkan kehilangan mampu alir. Kekentalan juga tergantung pada jenis logam Aliran Logam Cair Bila suatu cairan di dalam bejana mengalir keluar melalui suatu lubang di dinding bejana tersebut dengan tinggi permukaan cairan diukur dari pusat lubang adalah h, maka kecepatan aliran yang keluar adalah: v = c 2 g h.....(lit. 7, hal.13) dimana: c = koefisien kecepatan g = percepatan grafitasi Bila lubang diganti dengan pipa maka akan timbul gesekan antara cairan logam dengan dinding pipa yang dapat mengakibatkan kecepatan aliran berkurang

33 ' ' v = c 2 g h menurut persamaan di atas Jika aliran yang keluar dari pipa menumbuk suatu dinding yang tegak lurus dengan sumbu pipa dengan kecepatan v, laju aliran Q, dan berat jenis γ, maka gaya tumbuk yang terjadi adalah F P = Qγ v g.....(lit.7, hal. 13) 2.3 Pembekuan Logam Pembekuan logam coran pada rongga cetakan dimulai dari bagian cairan logam yang bersentuhan lansung dengan dinding cetakan yaitu ketika panas dari logam cair diserap oleh cetakan sehingga bagian yang bersentuhan denga cetakan menjadi dingin hingga titik beku, dimana pada saat ini inti kristal mulai terbentuk. Coran bagian dalam dinggin lebih lambat disbanding dengan luar, sehingga kristal-kristal tumbuh dari inti asal mengarah kebagian dalam. Apabila permukaan beku diperhatikan, setelah logam yang belum beku dituang keluar dari cetakan maka akan terlihat permukaan yang halus atau kasar. Permukaan yang halus bila range daerah beku (perbedaan temperature mulai dan berakhirnya pembekuan) sempit. Permukaan yang kasar terjadi bila rentang daerah pembekuan besar. Disamping itu cetakan logam menghasilkan permukaan yang lebih halus dibandingakan dengan cetakan pasir. Pembekuan dari suatu coran perlahan-lahan dari kulit ke tengah. Jumlah waktu yang dibutuhkan untuk pembekuan dari kulit ke tengah sebanding dengan perbandingan antara volume coran dengan luas permukaan dimana panas mulai dikeluarkan.

34 Pada coran yang mempunyai inti, panas dari coran akan diserap oleh inti sehingga menyebabkan pembekuan terjadi lebih cepat pada dinding inti disbanding di tengah coran. Cepat lambatnya pembekuan pada kulit inti tergantung pada ukuran inti. Coran tidak hanya terdiri dari logam murni, tetapi coran dapat berupa paduan antara dua logam atau lebih. Diagram pendinginan logam paduan ini menujukkan ketergantungan perubahan fase terhadap perubahan temperature dan komposisi (perbandungan antara mikrostruktur penyusun). Diagram ini disebut diagram kesetimbangan. Pada paduan dua unsure disebut dengan padua biner, padua antara tiga unsure disebut paduan ternier. Besi cor atau baja cor merupakan paduan antara besi dan karbon, walaupun sesungguhnya masih ada unsur-unsur lain, tetapi unsur-unsur tersebut tidak memberikan pengaruh besar terhadap sifat-sifat utamanya, sehingga paduan ini diangap paduan biner Pola Pola adalah bentuk dari benda coran yang akan digunakan dalam pembutan rongga cetakan. Pola digunakan dalam pembutan cetakan terdiri dari pola logam dan pola kayu. Pola logam digunakan untuk menjaga ketelitian ukuran coran, terutama pada produksi masal, dan bias tahan lama serta produktifitasnya lebih tinggi. Pola kayu dibuatdari kayu, murah, cepat, pebuatan dan pengolahannya lebih mudah disbanding cetakan logam. Oleh karena itu pola kayu lebih cocok digunakan dalam cetakan pasir. Hal yang pertama yang harus dilakukan dalam pembuatan pola adalah mengubah gambar benda menjadi gambar pengecoran dengan penambahan ukuran akibat pertimbangan tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian

35 dengan mesin. Kemudian gambar pengecoran dibuat menjadi bentuk dan ukuran pola. Penetapan kup, drag dan permukaaan pisah adalah hal yang paling penting untuk mendapatkan coran yang baik. Dalam hal ini dibutuhkan pengalaman yang luas dan pada umumnya harus memenuhi ketentuan ketentuan dibawah ini antara lain: 1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan 2. Sistem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam cair yang optimum. 3. Permukaan pisah lebih baik hanya satu bidang, karen permukaaan pisah yang terlalu banyak akan menghabiskan terlalu banyak waktu dalam proses Telapak Inti berikut: Inti biasnya mempunyai telapak inti untuk maksud-maksud sebagai 1. Maksud dari telapak inti a. Menepatkan inti, membawa dan menentukan letak dari inti. Pada dasarnya dibuat dengan menyisipkan bagian dari inti. b. Menyalurkan udara dan gas-gas dari cetakan yang keluar melalui inti. c. Memegang inti, mencegah bergesernya inti dan menahan inti terhadap gaya apung dari logam cair. 2. Macam dari telapak inti. Berdasrkan bentuknya telapak inti dapat digolangkan menjadi:

36 a. Telapak inti mendatar berinti dua. Dalam hal ini inti dipasang mendatar dan ditumpu pada ke dua ujungnya. Gambar 2.2 Telapak inti bertumpu dua mendatar b. Telapak inti dasar tegak. Inti ditahan tegak oleh telapak inti pada alasnya yang cukup menstabilkan inti. Gambar 2.3 Telapak inti beralas tegak c. Telapak inti tegak bertumpu dua. Telapak inti di pasang pada drag dan juga kup untuk mencegah jatuhnya inti. Gambar 2.4 Telapak inti tegak bertumpu dua

37 d. Telapak inti untuk penghalang (sebagian). Pola ini tidak dapat ditarik kearah tegak lurus pada permukaan pisah karena tonjolan yang jauh dari permukaan pisah. Gambar 2.5 Telapak inti untuk penghalang Macam macam Pola Pola mempunyai berbagai macam bentuk. Pada pemilihan macam pola, harus diperhatikan produktivitas, kwalitas coran dan harga pola 1. Pola pejal yaitu pola yang biasa dipakai, dimana bentuknya hampir serupa dengan bentuk coran. Pola pejal ini terdiri dari: a. Pola tunggal. Bentuknya serupa dengan corannya, disamping itu kecuali tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian mesin dan kemiringan pola kadang kadang dibuat menjadi satu dengan telapak ini. Gambar 2.6 Pola Tunggal b. Pola belahan. Pola ini dibelah ditengah untuk memudahkan pembuatan cetakan. Permukaan pisahnya kalu mungkin dibuat satu bidang

38 Gambar 2.7 Pola Belah c. Pola setengah. Pola ini dibuat untuk membuat cetakan dimana kup dan dragnya simetri terhadap permukaan pisah. Gambar 2.8 Pola setengah d. Pola belahan banyak. Pola dibagi menjadi tiga atau lebih untuk memudahkan penarikan dari cetakan dan penyederhanaan pemasangan inti. Gambar 2.9 Pola belahan banyak 2. Pola pelat pasang. Merupakan pelat dimana pada kedua belahnya diternpelkan pola demikian juga saluran turun pengalir, saluran masuk, dan penambah, biasanya dibuat dari logam dan plastik.

39 Gambar 2.10 Pola pelat pasangan 3. Pola pelat kup dan drag. Pola diletakkan pada dua pelat demikian juga saluran turun, pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut adalah pelat kup dan drag. Kedua pelat dijamin oleh pena agar bagian atas dan bawah dari coran menjadi cocok Bahan-bahan untuk pola Gambar 2.11 Pola pelat kup dan drag Bahan-bahan yang dipakai untuk pola ialah kayu, resin atau logam. 1. Kayu Kayu yang dipakai untuk pola ialah kayu saru, kayu aras, kayu pinus, kayu jelutung, kayu mahoni, kayu jati dan lain-lain. Pemilihan kayu menurut macam dan ukuran pola, jumlah produksi dan lamanya dipakai. Kayu yang kadar airnya lebih dari 14% tidak dapat dipakai karena akan terjadi pelentingan yang disebabkan perubahan kadar air dalam kayu. Kadang-kadang suhu udara luar harus diperhitungkan dan ini tergantung pada daerah dimana pola itu dipakai.

40 2. Resin Sintesis Dari berbagai macam resin sintesis, hanya resin epoksid-lah yang banyak dipakai. Bahan ini mempunyai sifat-sifat penyusutan yang kecil pada waktu mengeras, tahan aus yang tinggi memberikan pengaruh yang lebih baik dengan menambah pengencer, zat pemlastis atau zat penggemuk menurut penggunaanya. Resin polistirena (polistirena berbusa) dipakai sebagai bahan untuk pola yang dibuang setelah dipakai dalam cara pembuatan yang lengkap. Pola dibuat dengan menambahkan zat pembuat busa pada polistirena untuk membuat berbutir, dan membuat busa. Berat jenisnya yang sangat kecil yaitu 0,02-0,04 dan resin ini mudah dikerjakan, tetapi tidak dapat menahan penggunaan yang berulang-ulang sebagai pola. Resin epoksid dipakai untuk coran yang kecil-kecil dari satu masa produksi. Terutama sangat memudahkan bahwa rangkapnya dapat diperoleh dari pola kayu atau pola plaster. 3. Bahan Untuk Logam Bahan yang lazim dipakai untuk pola logam adalah besi cor. Biasanya dipakai untuk besi cor kelabu karena sangat tahan aus, tahan panas (untuk pembuatan cetakan kulit) dan tidak mahal. Kadang-kadang besi cor dipakai agar lebih kuat. Paduan tembaga juga biasa dipakai untuk pola cetak kulit agar dapat memanaskan bagian cetakan yang tebal secara merata. Bahan alumunium ringan dan mudah diolah, sehingga sering dipakai untuk pena atau pegas sebagai bagian dari pola yang memerlukan keuletan Perencanaan pola

41 Dalam perencanaan pola untuk pengecoran harus mempertimbangkan banyak faktor. Faktor-faktor tersebut diuraikan dibawah ini : 1. Pengkerutan Semua logam yang mendingin maka akan mengecil (mengerut). Setiap bahan logam derajat pengkerutan ini tidak sama. 2. Sudut miring (draft) Pada waktu model ditarik dari cetakan maka ada kecenderungan terjadinya rontokan tepi rongga yang sebelumnya kontak dengan model. Kecenderungan ini dapat dihilangkan atau dikurangi dengan mengadakan sudut miring pada sisi model yang pararel dengan arah penarikan. 3. Kelebihan untuk pemesinan (allowence for machining) Dalam gambar teknik selalu harus dicantumkan tanda-tanda pada semua permukaan yang dikerjakan lanjut (machined) terlebih-lebih pada produk yang proses pengerjaan mulanya adalah pengecoran. Dari gambar ini pembuat model akan mengetahui wujud akhir (dari gambar teknik) dari produk model yang akan dibuatnya, hingga dapat menambahkan berapa besar tambahan (kelebihan) yang harus diberikan untuk proses lanjut. 4. Distorsi Kompensasi (kelebihan) untuk distorsi hanya diberikan pada benda-benda tuangan yang akan mengalami gangguan gerak dalam melakukan pengkerutan waktu mendingin. 5. Goyangan Pada waktu menarik model sangat sering dilakukan dengan mengadakan sedikit goyang ke kanan dan ke kiri, meskipun hal ini tidak disengaja. Hal ini

42 cukup memberikan pembesaran pada rongga cetakan yang kecil serta permukaan hasil cetak tidak dikerjakan lanjut, maka hal ini perlu diperhitungkan yaitu dengan memperkecil sedikit ukuran dari model Rencana Pengecoran Pada pembuatan cetakan harus diperhatikan sistem saluran yang mengalirkan cairan logam kedalam rongga cetakan. Besar dan bentuknya ditentukan oleh ukuran tebalnya irisan dan macam logam yang dicairkan. Kualitas coran tergantung pada sitem saluran, keadaan penuangan Istilah istilah dan fungsi dari Sistem Saluran Sistem saluran adalah jalan masuk cairan logam yang dituangkan kedalam rongga cetakan. Cawan tuang merupakan penerima cairan logam langsung dari ladel. Saluran turun adalah saluran yang pertama membawa cairan logam dari cawan tuang kedalam pengalir dan saluran masuk. Pengalir adalah saluran yang membawa logam cair dari saluran turun ke bagian bagian yang cocok pada cetakan. Saluran masuk adalah saluran yang mengisikan logam cair dari pengalir ke dalam rongga cetakan.

43 Gambar 2.12 Istilah istilah sistem pengisian Bentuk dan bagian-bagian Sistem Saluran 1. Saluran Turun. Saluran turun dibuat lurus dan tegak dan irisan berupa lingkaran. Kadang-kadang irisannya dari atas sampai bawah, atau mengecil dari atas ke bawah. Yang kedua dipakai apabila diperlukan penahan kotoran sebanyak mungkin. Saluran turun dibuat dengan melubangi cetakan dengan menggunakan suatu batang atau dengan memasang bumbung tahan panas. 2. Cawan tuang Cawan tuang berbentuk corong dengan saluran turun dibawahnya. Konstruksinya harus tidak dapat dilalui oleh kotoran yang terbawa dalam logam cair. Oleh karena itu cawan tuang tidak boleh terlalu dangkal. Cawan tuang dilengkapi dengan inti pemisah, dimana logam cair dituangkan disebelah kiri saluran turun. Dengan demikian inti pemisah akan menahan terak atau kotoran, sedangkan logam bersih akan lewat di bawahnya kemudian masuk ke saluran turun. Terkadang satu sumbat ditempatkan pada jalan masuk dari saluran turun agar aliran dari logam cair pada saluran masuk cawan tuang selalu terisi. Dengan demikian kotoran dan terak akan terapung pada permukaan dan terhalang untuk masuk kedalam saluran turun.

44 Gambar 2.13 Ukuran cawan tuang 3. Pengalir Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran, sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukan pisah dan juga Pengalir mempunyai luas permukaan terkecil untuk satu luasan tertentu, sehingga lebih efektif untuk pendinginan yang lambat. Logam cair dalam pengalir masih membawa kotoran yang terapung terutama pada permulaan penuangan, sehingga harus dipertimbangkan untuk membuang kotoran tersebut. Ada beberapa cara untuk membuang kotoran tersebut yaitu sebagai berikut : a. Perpanjangan pemisah dibuat pada ujung saluran pengalir. b. Membuat kolam putaran pada tengah saluran pengalir (dibawah saluran turun). c. Membuat saluran turun bantu. d. Membuat penyaring. Table 2.1 Ukuran Pengalir Potongan pengalir (A xa)mm Panjang pengalir ( C ) mm

45 20 x 20 < x 30 < x 40 < x 50 < 3000 Gambar 2.14 Perpanjangan pengalir 4. Saluran Masuk. Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil daripada irisan pengalir, agar dapat mencegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan. Bentuk irisan yang membesar kearah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya cetakan.

46 Gambar 2.15 Sistem saluran masuk Penambah Penambah adalah memberi logam cair untuk mengimbangi penyusutan dalam pembekuan coran, sehingga penambah harus membeku lebih lambat dari pada coran, Kalau penambah terlalu besar maka persentase terpakai akan dikurangi, dan kalau penambah terlalu kecil akan terjadi rongga penyusutan. Karena itu penambah harus mempunyai ukuran yang cocok. Penambah digolongkan menjadi dua macam yaitu ; penambah samping dan penambah atas. Penambah samping merupakan penambah yang dipasang disamping coran, dan langsung dihubungkan dengan saluran turun dan pengalir, sangat efektif dipakai untuk coran ukuran kecil dan menengah. Penambah atas merupakan penambah yang dipasang diatas coran, biasanya berbentuk silinder dan mempunyai ukuran besar. Gambar 2.16 Penambah samping dan penambah atas 2.6 Pengecoran dengan Cetakan Pasir

47 Proses pengecoran yang paling dikenal dipakai adalah proses pengecoran dengan menggunakan pasir sebagai bahan cetakan. Hal ini disebabkan beberapa faktor antara lain; pembuatan cetakan yang relatif mudah, biaya pembuatan yang relatif rendah, dan dapat mengecor benda yang berukuran besar. Cetakan pasir dapat dibagi menjadi beberapa jenis antara lain cetakan pasir basah, cetakan pasir kering, cetakan sapuan dan cetakan CO 2. Cetakan basah yaitu cetakan yang dibuat dari pasir yang mengandung kadar air. Karena itu cetakan ini mempunyai resiko cacat yang besar diakibatkan terperangkapnya uap air di dalam rongga cetakan. Cetakan pasir kering yaitu cetakan pasir yang tidak mengandung kadar air. Cetakan ini biasa digunakan pada pengecoran baja tetapi dapat juga digunakan untuk pengecoran paduan lain. Cetakan sapuan digunakan untuk benda coran berukuran besar, berat dan mempunyai bentuk silinder sirkular seperti silinder yang besar dan roller untuk pabrik kertas Syarat bagi pasir cetak Pasir cetak mempunyai sifat-sifat yang memenuhi persyaratan sebagai berikut : a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga paduan dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam cair waktu dituang kedalamnya. Karena itu kekuatannya pada temperatur kamar dan kekuatan panasnya sangat diperlukan. b. Permeabilitas yang cocok. Dikuatirkan bahwa hasil coran mempunyai cacat seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran permukaan, kecuali

48 jika udara atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu penuangan disalurkan melalui rongga-rongga diantara butiran pasir keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok. c. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butiran pasir terlalu halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara. Distribusi besar butir harus cocok mengingat dua syarat yang tersebut diatas. d. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. Temperatur penuangan yang biasa untuk bermacam-macam coran dinyatakan dalam Tabel 2.5. Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, kalau logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang kedalam cetakan. e. Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang dituang mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair mempunyai temperatur yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur yang mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak dikehendaki. f. Mampu dipakai lagi. g. Pasir harus murah. Tabel 2.2Temperatur penuangan untuk berbagai coran Macam Coran Temperatur Penuangan ( 0 C) Paduan ringan Brons Kuningan

49 Besi cor Baja cor Sumber: Prof.Ir Tata Surdia M.S.Met.E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam, Penerbit Pradnya Paramitha, Jakarta,1986, hal Macam-macam pasir cetak Pasir cetak yang paling lazim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai dan pasir silika yang disediakan alam. Beberapa dari pasir tersebut dipakai begitu saja dan yang lain dipakai setelah dipecah menjadi butir-butir dengan ukuran yang cocok. Kalau pasir mempunyai kadar lempung yang cocok dan bersifat adhesi mereka dipakai begitu saja, sedangkan kalau sifat adhesinya kurang, maka perlu ditambah lempung kepadanya. Kadang-kadang berbagai pengikat dibutuhkan juga disamping lempung. Umumnya pasir yang mempunyai kadar lempung dibawah 10 sampai 20% mempunyai adhesi yang lemah dan baru dapat dipakai setelah ditambahkan persentase lempung secukupnya. Pasir silika (SiO 2 ) merupakan pasir yang terbaik karena dapat menahan temperatur tinggi tanpa terurai atau leleh. Pasir silika biasanya murah, mempunyai umur panjang, bentuk dan ukuran bermacam-macam hingga dapat disesuaikan dengan kebutuhannya. Tetapi kerugiannya adalah mempunyai koefisien muai yang tinggi dan cenderung untuk ikut bersatu (menempel) dengan logam. Disamping itu pasir ini banyak mengandung debu dan oleh karenanya membahayakan kesehatan kerja. Disamping pasir silika dapat pula dipakai pasir zirkon (ZrSiO 2 ) yang berwarna kuning gading dan kegunaan utama adalah untuk cor dan bagian permukaan rongga cetakan. Sifat-sifat yang dimiliki adalah konduktivitas panas

50 yang tinggi dan halus, refractory yang baik dan berat jenisnya tinggi, disamping itu tidak meleleh bersama logam cair (not fusing). Ukuran butran pasir (grain size) menetukan pula dimana sebaiknya dipakai. Untuk ukuran benda kerja yang kecil dan bentuknya liku-liku maka pasir ukuran kecil harus dipergunakan supaya bentuk detail dari benda kerja dapat sempurna diperoleh. Sedangkan makin besar benda yang harus dicor, maka makin besar pula ukuran pasir yang harus dipakai, karena makin besar ukuran pasir makin memudahkan gas-gas terbentuk keluar, disamping ketelitian dan permukaan yang dicapaipun tidak terlalu tinggi. Suatu bentuk yang tidak teratur serta tajam dari butir-butir pasir lebih disukai untuk pembuatan cetakan, karena hal ini menjamin ikatan yang lebih kuat dari suatu butir pasir lainnya hingga cetakan menjadi kuat dalam menahan tekanan logam cair yang dicorkan Susunan Pasir Cetak 1. Bentuk butiran dari pasir cetak digolongkan menjadi butir pasir bundar,butir pasir sebagaian bersudut,butir pasir bersudut,butir pasir kristal. Dari antara jenis butirab pasir diatas yang paling banyak adalah jenis butir pasir bulat, karena memerlukan jumlah pngikat yang lebih sedit. Bentuk butir pasir kristal adalah yang terburuk. 2. Tanah lempung adalah terdiri dari kaolinit,ilit dan mon morilonit, juga kuarsa jika ditambah air akan menjadi leket, dan jika diberikan lebih banyak air akan menjadi seperti pasta. Ukuran butir dari tanah lempung 0,005 0,02 mm. Kadang-kadang dibutuhkan betonit juga yaitu merupakan sejenis dari tanah lempung dengan besar butiran yangsangat

51 halus 0,01 10 µm dan fasa penyusunnya adalah monmorilonit (Al 2 O 3,4SiO 2,H 2 O). 3. Pengikat lain Air kaca (water glass) 3 sampai 6 % ditambahkan pada pasir silica yang mempunyai kadar lempung sedikit mungkin, butir pasir lebih baik agak bundar. Air kaca yang dipakai dengan perbandingan molekul SiO 2 dan Na 2 O lebih dari 2,5 dan air bebas dibawah 50% dengan visikositas rendah. Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering 1,5 3% dan dipagang pada temperature C,sehingga disebut inti pasir minyak. Inti ini tidak menyerap air dan mudah dibongkar. Sebagai tambahan pada tanah lempung kadang dibutuhkan dekstrin yang dibuat kanji sebagai bahan pembantu. Dekstrin bersifat lekat meski kadar airnya rendah selaindari itu, resin, atau semen digunakan untuk peningkat khusus Sifat-sifat pasir cetak Sifat-sifat Pasir cetak Oleh Udara Sifat yang berubah selama antara pembuatan cetakan dan penuangan disebut penguatan oleh udara, yang disebabkan oleh pergerakan air dalam cetakan dan penguapan air dari permukaan cetakan, yang meninggikan kekerasan permukaan cetakan. Derajat kenaikan kekerasan tergantung pada sifat campuran pasir, derajat pemadatan dan keadaan kesekeliling cetakan (temperature udara luar, kelembaban) Sifat-sifat panas

52 Cetakan mengalami temperature tinggi dan tekanan tinggi dari logam cair pada waktu penuangan. Sehingga pemuaian panas, kekuatan panas, perubahan bentuk panas perlu diketahui. a. Pemuain Panas Pemuaian panas berubah sesuai dengan jenis pasir cetak, seperti ditunjukan pada gambar berikut ini. Gambar 2.17 Pemuaian panas bermacam-macam pasir Pasir pantai dan pasir gunung mempunyai pemuaian panas yang lebih kecil dibandingkan dengan pasir silica, sedangkan pasir oilvin dan pasir sirkon mempunyai pemuaian panas sangat kecil. Pemuaian panas bertambah sebanding dengan kadar air dari pasir dan menurun kalau kadar yang dapat terbakar bertambah. b. Kekuatan panas Kekuatan panas beruba-ubah sesuai dengan pasir cetak yang dipengaruhi oleh adanya kadar tanah lempung, distribusi besar butir dan berat jenis. Di bawah ini grafik dari kekuatan tekan panas dari pasir cetak.

53 Gambar 2.18 Kekuatan tekan panas dari pasir cetak Pasir dengan besar butir tidak seragam dapat di padatkan sehingga mempunyai berat jenis yang tinggi, mempunyai permukaan sentuh yang luas dengan butir-butir tetangganya dan mempunyai kekuatan panas yang tinggi. c. Perubahan bentuk panas Perubahan bentuk dapat disebut kemampuan absorpsi pemuaian panas pada penuangan logam cair ke dalam cetakan. Perubahan bentuk akan bertambah apabila besar butiran mengecil dan kadar tanah lempung, tambahan khusus dan kadar airnya bertambah. Gambar 2.19 Deformasi panas dari pasir cetak 2.7 Peleburan dan Penuangan Besi Cor Peleburan besi cor

54 Ada berbagai dapur yang digunakan dalam meleburkan besi cor diantaranya yaitu peleburan besi cor dalam kupola dan pencairan besi cor dengan tanur induksi frekuensi rendah. Kupola dipergunakan secara luas untuk peleburan besi cor sebab mempunyai beberapa keuntungan yang unik, yaitu kontruksinya sederhana, operasinya mudah memberikan kemungkinan peleburan continue, memungkinkan untuk mendapatkan laju peleburan yang besar untuk tiap jamnya, baiaya yang rendah untuk alat-alat peleburan, dan memungkinkan pengontrolan komposisi kimia dalam daerah luas. Besi cor dicairkan dalam kupola secara tradisionil, tetapi pencairan dengan listrik dalam indutri sekarang menjadi meluas sebab-sebabnya adalah mudah dalam mengontrol komposisi dan temperature, kehilangan logam yang sedikit, kemungkinan untuk memakai logam bermutu rendah, mengurangi jumlah pekerja, serta memperbaiki persyaratan kerja. Ada dua tipe tanur listrik untuk mencairkan besi cor, yaitu adalah tanur induksi yang kedua adalah adalah tanur busur listrik. Dari jenis yang pertama, tanur terutama banyak dipakai adalah tanur induksi frekuensi rendah disebabkan tanur ini murah dan operasinya mudah Penuangan Besi Cor Cairan Besi cor yang dikeluarkan dari tanur diterima dalam ladel dan dituangkan ke dalam cetakan. Ladel mempunyai irisan berupa lingkaran dimana diameternya hampir sama dengan tingginya. Untuk coran besar dipergunakan ladel jenis penyumbat seperti pada gambar ( 2.20 ), sedangkan untuk coran kecil dipergunakan jenis ladel yang dapat dimiringkan.

55 Gambar 2.20 Ladel jenis penyumbat Ladel dilapisi oleh bata samot atau bata tahan apiagalmatolit yang mempunyai pori pori kecil,penyusutan kecil dan homogen. Nozel atas dan penyumbat, kecuali dibuat dari samot atau bahan agalmatolit kadang-kadang dibuat juga dari bata karbon. Panjang nozel dibuat cukup panjang agar membentuk tumpahan yang halus tanpa cipratan. Ladel harus sama sekali kering yang dikeringkan lebih dahulu oleh burner minyak residu sebelum dipakai. Dalam proses penuangan diperlukan pengaturan temperatur penuangan, kecepatan penuangan dan cara cara penuangan. Pada umunya, permulaan titik beku yaitu temperature penghentian termal proeutektik. Gambar 2.21 Penampilan skematis dari kurva pendinginan

56 Untuk besi cor,penurunan temperaturenya berhubungan erat dengan % karbon eqivalen (CE = C % + 1/3 Si % ). Karena itu karbon eqivalen dari cairan dicari dengan mendapatkan temperature penghentian termal proeuteqtek dari diagram pendinginan dibandingkan dengan kurva kalibrasi yang disiapakan sebelumnya.pada gambar 2.21.menunjukkan contoh kurva hubungan antara pendinginan dengan kadar karbon eqivalen dalam cairan besi. Gambar 2.22 Hubungan antara temperatur dan karbon equivalen Kecepatan penuangan umunya diambil sedemikian sehingga teerjadi penuangan yang tenang agar mencegah cacat coran seperti retak-retak dan sebagainya, kecepatan penuangan yang rendah menyebabkan: kecairan yang buruk, kandungan gas,oksidasi karena udara, dan ketelitian permukaan yang buruk. Oleh kerena itu kecepatan penuangan yang cocok harus ditentukan mengiat macam cairan, ukuran coran dan cetakan. Cara penuangan secara kasar digolongkan menjadi dua yaitu: penuangan atas dan penuangan bawah. Penuangan bawah memberikan kecepatan naik yang

57 kecil dari cairan baja dengan aliran yang tenang. Penuangan atas menyebabkan kecepatan tuang yang tinggi dan mengasilkan permukaan kasar karena cipratan. Daripada itu dalam hal penuangan atas, laju penuangan harus rendah pada permulaan dan kemudian dinaikan secara perlahan-lahan. Dalam penempatan nozel harus di usahakan agar tidak menyentuh cetakan. Perlu juga mencegah cipratan dan memasang nozel tegak lurus agar mencegah miringnya cairan yang jatuh. 2.8 Pengujian dalam pengecoran Pengukuran temperatur 1. Pirometer benam Pengukuran temperatur secara langsung dari cairan, dilakukan dengan jalan membenamkan termokopel platina-platina radium yang dilindungi oleh kwarsa atau pipa aluminium yang telah dikristalkan kembali. Sekarang dikembangkan pirometer benam yang dapat habis yang dilindungi oleh pipa kertas. 2. Pengujian batang Pengujian batang merupakan cara praktis yang dipergunakan untuk mengukur temperatur dari tanur induksi frekuensi tinggi dengan menggunakan kawat baja lunak dengan diameter 4 sampai 6 mm dan sebuah jam pengukur. Ujung kawat baja tersebut dicelupkan kedalam cairan dan waktu yang dibutuhkan untuk mencairkannya diukur, kemudian lama waktu itu dikonversikan kepada temperatur. 3. Pengujian Cetakan pasir atau pengujian sendok

58 Baja cair diciduk dimasukkan kedalam cetakan pasir atau dalam sendok contoh yang berukuran tertentu, kemudian waktu yang dibutuhkan untuk membentuk lapisan tipis oksida diukur dengan jam pengukur dan dikonversikan kepada temperatur. 4. Lain-lain Pirometer optic dan pirometer radiasi dipegunakan untuk pengukuran temperatur. 2.9 Jenis-Jenis Rumah Pompa Rumah pompa merupakan bagian yang sangat penting dari sebuah pompa, yang berfungsi untuk mengarahkan aliran fluida dari impeller untuk merubah energi kinetik fluida menjadi energi tekanan dan seterusnya mengarahkan aliran fluida dari impeller ke saluran tekan. Berdasarkan bentuknya, rumah pompa diklasifikasikan atas 3 tipe, yaitu : A. Rumah Diffuser ( diffusion casing ) B. Rumah Volute ( volute casing ) C. Rumah Vortex ( vortex casing ) Rumah Diffuser Tipe ini memiliki sudut pengarah di sekelilingnya impeller yang berfungsi untuk merubah energi kinetic aliran menjadi head tekanan, sehingga head total yang dihasilkan akan menjadi besar. Dimana tipe dari rumah pompa diffuser bisa digunakan pada pompa bertingkat banyak multi stage pump impeller.

59 Gambar Rumah difusser Rumah Volute Tipe ini berbentuk spiral atau biasanya disebut rumah keong, bentuk rumah ini dibuat sedemikian rupa sehingga luas penampang rumah perlahan-lahan bertambah luas mengarah kesisi luar rumah pompa. Dengan bentuk yang sedemikian maka head kecepatan akan dirubah menjadi head tekanan dari aliran fluida yang kelur dari impeller. Jenis ini banyak diguinakan untuk pompa satu tingkat dengan konstruksi yang cukup sederhana. Gambar 2.24 Rumah Volute Rumah Vortex Tipe ini hampir sama dengan rumah volute. Bedanya hanya pada ruangan antar impeller dengan rumah yang disebut dengan vortex chamber, dimana pada ruangan akan terjadi pusaran bebas, sehingga fluida yang masuk ke ruangan ini akan berputar lebih baik. Tipe ini umumnya dipergunaklan untuk pompa dengan head yang tinggi.

60 Gambar 2.25 Rumah vortex 3.1 Pemilihan Jenis Rumah Pompa antara lain : BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan rumah pompa 1. Jenis pompa yang akan digunakan 2. Analisa fungsi pompa 3. Head

61 Dalam perencanaan ini pompa akan digunakan untuk pemindaha air dari bak penampung ke dalam bak pengendapan. Karena kapasitas besar dan merata, putaran tinggi dan dapat dikopel langsung motor penggeraknya sehingga menghemat daya, getaran yang relatif kecil, biaya pemeliharaan murah, serta konstruksinya sederhana, maka dipilih pompa sentrifugal. Karena pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal, yaitu termasuk golongan pompa tekanan dinamis atau secara umum dipakai untuk jenis pompa radial, serta head total yang akan dihasilkan tidak terlalu besar sehingga tidak memerlukan tingkat impeller yang banyak, cukup dengan satu tingkat, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa rumah pompa yang digunakan untuk pompa ini adalah rumah pompa jenis volute. 3.2 Perencanaan Dimensi Rumah Pompa Gambar 3.1 Rumah Pompa

62 Gambar 3.2 Dimensi Rumah Volute Keterangan : r thr : jari-jari throat ( leher ) A thr xv : luas penampang leher volute : jari-jari kelengkungan volute φv : koefisien arah (sudut) yang bervariasi mulai dari (0 360) t d t r 2 r 4 r v A v : tebal dinding rumah volume : clearence antara casing dan impeler : jari-jari impeller sisi luar : jari-jari terhadap pusat penampang : jari-jari vulute sebenarnya : luas penampang aliran untuk setiap posisi φv a. Luas Penampang Leher (A thr ) Rumus untuk menentukan luas penampang leher yaitu : Q A =...( Lit. 3. hal 2.17 ) thr C thr Dimana : Q = kapasitas pompa ( 20 m 3 /jam = 0,0055 m 3 /det ) C thr = kapasitas aliran fluida pada leher,dapat diperoleh dari hubungan Menentukan n s, kecepatan putaran spesifik (n s ) dengan kecepatan keliling pada sisi keluar impeller (U 2 ). Q n s = n....( rpm. 3 4 H 3 m / s )...( Lit 3 hal ) m

63 Dimana : Q = kapsitas pompa = 0,0055 m 3 /det n H = putaran pompa = head pompa Besarnya putaran motor listrik (n) ditentukan dari rumus : n = 60. (f /p).(1 x )...( Lit. 4. hal,6-49 ) dimana : n = putaran motor (rpm) f = frekuensi (Hz ) = 50 Hz (umumnya di Indonesia) P = jumlah pasangan kutup = 2 x = faktor slip pada elektro motor = (1-2)% = 2 % (diambil) n = 60.(50/2).(1-0,02) = 1470 rpm Untuk menentukan H ( Head total ) : 2 p v H = + + γ 2 g z...( Lit.5, Hal.3 ) Dimana : P = Tekanan statis pompa ( γ = Berat jenis air ( 3 N / m ) 2 N / m )

64 = 998,2 Kg/s 2. 9,81 m/ s 2 = 9782,36 3 N / m V = Kecepatan ( m/s ) Z = Ketinggian ( Z = 0 ) Untuk menentukan nilai P maka diperoleh : P = F A m. g = thr A thr Dimana : m = ρ.q m = Laju aliran massa air ( Kg/ s ) Q = Kapasitas pompa ( m 3 / jam ) = 20 m 3 /jam = 0,0055 m 3 /s ρ = Massa jenis air ( Kg/s ) m = 998,2 Kg / s. 0,0055 m = 5,55 kg / s Sehingga massa air yang diperlukan dalam 1 detik yaitu sebesar 5,55 kg Maka diperoleh tekanan statis pompa yaitu : 3 / s P = 5,55kg.9,81m / s 2 0, m = 88242,3 N / m 2 2 Untuk menentukan kecepatan air ( V ) : V = Q A hr 3 0,0055m / s V = 2 0, m = 8,91m / s

65 Sehingga diperoleh head total ( H ) yaitu : 2 P V H = + + Z γ 2g 88242,3 N / m = 9782,36 N / m = 9,02m + 4,05m = 13,07 m 13m ( 8,91m / s) ( 9,81m / s ) + 0 Gambar 3.3 Sket head pompa n s = ,0055m / s 13 3 / 4 3 m / s = 15,924rpm m 2 Untuk menentukan U 2 : Dari data survey yang dilakukan, didapat bahwa diameter poros pompa (Dp) adalah 17 mm. Maka : Diameter leher poros ( diameter hubungan ) : Dh = (1,2 4 ) Dp...( Lit 2, hal 260 )

66 = (1,2 4 ) 17 = 22 mm (direncanakan) Diameter sisi laluan ( diameter mata impeller) : Do 4. Q th 2 = + ( Dh)...( Lit 2, hal 261 ) π. Vo Dimana : Q th = kapsitas air melalui impeller = Qp + kebocoran Kebocoran yang diizinkan (2%- 10%),di ambil 5% Q th = 0, ,05.0,0055 = 0,0057 m 3 /det Vo = kecepatan fluida masuk pada mata impeller didapat dari grafik berikut ini. Q th ( m 3 /det ) Gambar 3.4 harga imformatif kecepatan pada mulut isap yang diizinkan

67 (Fritz Dietzel,Turbin pompa dan kompresor,hal 261,198) Dari gambar diatas didapat untuk Q th = 0,0057 m 3 /det, maka Vo = 1,3 m/det Sehingga : Do =.4.0, (0,022) π.1,3 2 = 0,077 m = 77 mm Diameter keluar impeller (D 2 ) D 2 = 2,5 Do Maka D 2 = 2,5 x 77 mm = 192,5 mm = 193 mm ( ditetapkan ) Maka U 2 dapat dihitung dengan persamaan: U 2 π. D. 2 n =...( Lit 2,hal 250 ) 60 π.0, = 60 U 2 = 14,85 m/det Maka dari grafik dibawah ini :

68 Gambar 3.5 Harga C thr /U 2 (Igor j. Karasik, pump handbook,hal 2.18,1986) C thr U 2 = 0,6 C thr = 0.6 U 2 = 0,6. 14,85 m/det C thr = 8,913 m/det A thr 0,0055 = 8, 913 = 0, m 2 = 617 mm 2 Sehingga, telah didapat Luas Penampang Leher (A thr ) melalui perhitungan antara kapasitas aliran fluida pada leher (C thr ) dengan kapasitas pompa (Q) dan didapat nilai-nilai yang berhubungan melalui perhitungan di atas...(lihat Lampiran 8) b. Jari-jari Leher r thr 2 = A thr π 617 = 3,14 r thr = 14,017 mm c. Celah Antara Rumah Pompa Dengan Impeller (t) Celah Antara Rumah Pompa Dengan Impeller : t = ( 5 % 10 %)r 2...( lit.3, hal ) D2 193mm [ r 2 = = = 96, mm] t = ( 4,825 9,65 ) mm t = 7 mm ( direncanakan ) d. Jarak Antara Pusat Leher Ke Sumbu Pompa (r 4 ) Dari gambar dapat dilihat bahwa :

69 r 4 = r 2 + t + r thr...( lit 3, hal 2.17 ) = 96, ,017 = 117,517 mm e. Lebar Volute ( b 3,b 4 ) Lebar volute didapat dari perbandingan dengan lebar impeller, yaitu : Lebar volute I (b 3 ) b 3 = 1,75 x b 1...( lit 8, hal.114 ) mencari b 1, b 1 Q th 1. Vr1. =...( lit 2, hal. 261 ) π. D ε 1 dimana : b 1 = lebar impeller pada sisi masuk ( mm ) Q th = kapasitas teoritis pompa = 0,0057 m 3 /det Vr 1 = kecepatan radial pada sisi masuk = ( 1,05 1,1 ) Vo = 1,05. 1,3 m/det (diambil) = 1,365 m/det ε 1 = faktor kontraksi = ( 0,8 0,9 ) = 0,85 (diambil) D 1 = diameter sisi masuk = 2 ( Do ) + ( Dh) 2 2

70 = (77) ( 22) = 56,625 mm = 57 mm Maka : b 1 = 0,0057 3, ,365.0,85 = 0,027 m = 27 mm (ditetapkan) Maka lebar volute I ( b 3 ) = 1,75 x 27 = 47,25 mm Lebar volute II ( b 4 ) b 4 = 1,75 x b 2... ( Lit 8, hal 114 ) mencari b 2, b 2 Qth =...( Lit 2, hal.261 ) π. D. Vr. ε Dimana : b 2 = lebar impeller pada sisi keluar (mm) Q th = kapasitas teoritis pompa = 0,0057 m 3 /det D 2 = diameter sisi keluar = 193 mm = 0,193 m Vr 2 = kecepatan radial pada sisi keluar

71 = (0,85 1 ) Vr 1 = 0,925. 1,365 = 1,262 m/det ε 1 = faktor kontraksi Maka : b 2 = = (0,9 0,95 ) = 0,92 ( ditetapkan) 0,0057 3,14.0,193.1,262.0,92 = 0,0081 m = 8,10 mm = 9 ( ditetapkan ) Maka lebar volute II (b 4 ) = 1,75 x 8,10 = 14,175 mm Jadi, telah diperoleh lebar volute (b 1, b 2, b 3, b 4 ) melalui perhitungan di atas dan juga didapat nilai-nilai yang berhubungan...(lihat Lampiran 8) f.jari-jari kelengkungan volute (xv) : dimana : sedangkan : Dimana : xv = r 2 + t + r va...( Lit 3,hal 2.18 ) r 2 + t = 96,5,+7 = 103,5 Av r va =...(Lit 3, hal 2.19) π A v = luas volute pada setiap sudut φv dapat dicari dari persamaan :

72 A v ϕv = Athr...(Lit 3,hal 2. 19) o 360 Kita ambil contoh untuk mencari jari-jari kelengkungan pada sudut 180 o dari jarijari kelengkunagan terkecil : Diketahui : φv = 180 o A thr = 617 r 2 + t = 103,5 maka jari-jari kelengkungan volute (xv) pada φv = 180 o adalah : A v = A thr ϕv 360 o 180 = 617x 360 o o = 308,5 mm r = va = A π v 308,5 3,14 = 9,9120 mm xv = r 2 + t + r va = 103,5 + 9,9120 = 113,412 mm Maka didapat jari-jari kelengkungan volut pada sudut dari jari-jari kelengkungan terkecil yaitu sebesar 113,412 mm

73 Kita ambil contoh untuk mencari jari-jari kelengkungan pada sudut 360 o dari jari-jari kelengkunagan terkecil : Diketahui : φv = 360 o A thr = 617 r 2 + t = 103,5 maka jari-jari kelengkungan volute (xv) pada φv = 360 o adalah : A v = A thr ϕv 360 o 360 = 617x 360 o o = 617 mm 2 r = va = Av π 617 3,14 = 14,017 mm xv = r 2 + t + r va = 103,5 + 14,017 = 117,517 mm Maka didapat jari-jari kelengkungan volut pada sudut dari jari-jari kelengkungan terkecil yaitu sebesar 117,517 mm

74 Untuk φv mulai dari 0 s/d 360 harga-harga A v, r va, xv, dapat ditentukan sebagai berikut : Tabel 3.1 jari-jari kelengkungan volute Φv r 2 + t ( mm ) A v ( mm 2 ) r va ( mm ) xv ( mm ) , , ,5 51,416 4, , ,5 102,833 5, , ,5 154,250 7, , ,5 205,666 8, , ,5 257,083 9, , ,5 308,500 9, , ,5 359,916 10, , ,5 411,333 11, , ,5 462,750 12, , ,5 514,166 12, , ,5 565,583 13, , ,5 617,000 14, ,517 g. Tebal Dinding Rumah Pompa ( t d ) Dimana : Tebal Dinding Rumah Pompa D. P t d = x. y. + s...( lit.3, hal.3.20 ) 2. τ X = faktor keamanan kontruksi 1 = 7 ( karena rumah pompa dapat memakan tekanan air dan berat pompa itu sendiri ) y = koefisien yang tergantung pada bentuk profil

75 = 1,6 ( untuk profil lingkaran ) D = diameter volute yang sebenarnya = 113, ,517 = 230,929 mm P = tekanan yang dialami dinding pompa = γ air x H = 998,2 kg/ m 3 x 13 m = 12976,6 kg/m 2 τ t = tegangan tarik bahan pompa ( direncanakan volute dari besi cor kelabu FC30 dengan kekuatn tarik 294,18 N/mm 2 ) s = toleransi untuk ketelitian dalam penuangan = ( 2-3 ) mm = 3 mm ( diambil ) Sehinga : t d = 230, ,6 kg / m.1, ,418 kg / mm = 4,753 mm = 5 mm Jadi, telah diketahui tebal dari dinding pompa ( t d ) dengan perhitungan di atas dan juga nilai yang berhubungan tebal dinding pompa...(lihat Lampiran 8) Sedangkan untuk rumah pompa itu sendiri dimensinya mengikuti ukuran rumah volute yang telah direncanakan, pemilihannya berdasarkan atas bagaimana dapat memasukkan impeller kedalam rumah pompa dengan baik. Tutup rumah pompa itu sendiri diikat dengan baut, karena dapat memudahkan dalam pemasangan impeller kedalam rumah pompa.

76 Gaya yang terjadi pada baut pengikat rumah pompa adalah gaya yang terjadi akibat tekanan fluida yang dialami oleh dinding di dalam rumah pompa : P= 12976,6 kg/mm 2 Beban yang dialami tiap baut merupakan beban aksial P. A. W =...( lit.6, hal.296 ) n Dimana : A = luas bidang rumah pompa yang mengalami tekanan = π. 4 D 2 D = diameter rumah pompa A = = 230,929 mm π. 4 ( 230,929) 2 = 41862,639 mm 2 = 0, m 2 n = jumlah baut = 4 ( direncanakan ) Maka : 48 kg/mm 2. ( 0,041883) 12976,6. W = = 135,808 kg 4 Bahan baut direncanakan dari baja karbon S 30 C dengan kekuatan tarik Diameter baut dihitung berdasarkan keamanan baut : σ a σ t...( lit.6, hal.296 )

77 Dimana : σ a = tegangan tarik izin ( kg/mm 2 ) σ t = tegangan tarik yang terjadi ( kg/mm 2 ) Tegangan tarik yang terjadi adalah : W σ t =...( lit.6, hal.296 ) A Dimana : σ a σ t σ b = kekuatan tarik bahan ( kg/mm 2 ) = 48 kg/mm 2 v = faktor keamanan = 7 σ b = σ v a = 48 kg / mm 7 2 = 6,85 kg/mm 2 6,85 kg / mm 2 W π / 4. d ,808 kg d = 25,256 π / 4. 6,85 d 25,256 = 5,025 mm Dengan berdasarkan ukuran standar ulir baut, maka ditetapkan bahwa baut yang digunkan yaitu M5 x 0,8.

78 Ukuran lubang baut pada rumah pompa adalah mengikuti ukuran ulir dalah baut tersebut, yaitu = 5,025 mm Sedangkan lubang pada tutup rumah pompa adalah mengikuti ukuran ulir luar baut tersebut, yaitu = 5,5 mm (ditetapkan ) Bahan Material Rumah Pompa Kriteria berikut ini dapat menjadi pertimbangan dalam memilih material untuka rumah pompa sentrifugal: 1. Kekuatan 2. Tahan terhadap korosi 3. Tahan terhadap pengikisan 4. Material dapat dikerjakan mesin dan dicor 5. Biaya Pada penggunaan pompa, umumnya besi tuang merupakan material yang banyak dipilih karena memperhitungkan jumlah biaya yang ekonomis. Untuk pompa satu tingkat, besi tuang biasanya cukup kuat untuk beban yang timbul. Untuk produk yang bersifat korosit dan mudah menguap, mungkin lebih baik kita menggunakan baja tuang atau baja tuang stainless seri 400 atau seri 300. Besi tuang untuk pompa bertingkat terbatas pada sekitar 1000 lb/in 2 (6,9 mpa) tekanan tetap dan F (177 0 C). Untuk temperatur di atas F (177 0 C) dan tekanan di atas 2000 lb/in 2 (13,8mPa) tekanan tetap, baja tuang biasanya dipilih untuk penggunaan rumah pompa pada pompa bertingkat. Untuk tekanan di atas 2000 lb/in 2 (13,8mPa), dianjurkan menggunakan baja tuang atau baja tempa.

79 Di berbagai pertimbangan lain dalam memilih antar besi tuang dan baja tuang yaitu kepada kemampuan material menahan erosi ketika beroperasi. Erosi tidak lain terjadi karena kikisan partikel di dalam fluida dari saluran masuk melalui pinggiran impeller pada rumah keong. Walaupun jumlah biaya untuk rumah pompa baja lebih besar daripada biaya rumah pompa dengan besi tuang, tetapi rumah pompa dengan baja tuang dapt sering diperbaiki dengan mengelas bagian yang terkikis dan kemudian dikerjakan mesin kembali. Perbaikan pada besi tuang tidak cocok dengan mengelasnya dan biasanya rumah pompa harus diganti. Untuk besi lunak dapat digunakan untuk material rumah pompa dengan tekanan dan temperatur di bawah besi tuang dan baja tuang. Di berbagai penggunaan, besi lunak merupakan pengganti daripada baja yaitu pada tekanan sedang dan temperatur tertentu, tetapi harus diingat bahwa tidak efektif dilakuakan perbaikan rumah pompa besi lunak dengan mengelas. Dari uraian di atas, maka untuk rumah pompa jenis volute ini digunakan material besi cor karena memperhitungkan jumlah biaya yang ekonomis dan tekanan yang terjadi tidak besar. Rumah pompa ini hanya mengalami tekanan pada saat fluida cair, yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran berbentuk volute (keong) yang besarnya relatif kecil, dan disalurkan keluar pompa melalui pipa buang. Di dalam pipa ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan.

80 Gambar 3.6 Aliran fluida dalam rumah pompa Pp = tekanan yang di alami dinding pompa = γ x H air = 998,2 kg/m 3 x 13 m = 12976,6 kg/m 2 Karena tekanan yang dialami rumah pompa besarnya relatif kecil, maka untuk rumah pompa jenis volute ini digunakan material besi cor kelabu FC30 dengan kekuatan tarik 294,18 N/mm 2. Dari survey yang dilakukan, komposisi target dari besi cor kelabu yang akan digunakan dalam pembuatan rumah pompa ini yaitu: Carbon : 3,3 % Silsium : 1,8 % Mangan : 0,6 % Sulfur : 2,0 % Phospor : 0,2 % Besi : Sisanya (%) Pembuatan Rumah Pompa

81 Pembuatan rumah pompa jenis volute ini pada umumnya dilakukan dengan cara dicor, itu dikarenakan bentuknya yang rumit dan relatif besar. Pembuatan rumah pompa dengan dicor memiliki sifat mikrostruktur yang kurang baik, hal ini disebabkan karena proses pendinginan yang kurang baik dan pengaturan sistem saluran cairan logam yang kurang baik. Permukaan hasil coran pada rumah pompa cenderung kasar, dimensi rumah pompa yangn dihasilkan cenderung kurang sesuai dengan yang diinginkan, oleh karena itu proses permesinan perlu dilakukan setelah proses pengecoran agar dimensi rumah pompa sesuai dengan yang diinginkan. Proses permesinan yang dilakukan hanya meliputi bagian yang membutuhkan ketelitian, dan kehalusan permukaan, seperti bagian dalam rumah volute itu sendiri contohnya : luas penampang leher, jari-jari leher, jari-jari kelengkungan volute, dan sebagainya. Itu dikarenakan pada bagian tersebut ukuran dan kehalusan merupakan hal yang menentukan kecepatan aliran pompa yang diinginkan. BAB IV

82 PERENCANAAN PENGECORAN 4.1 Pembuatan Pola Bahan Pola Pola adalah perlu dalam pembuatan coran dimana pola dipergunakan untuk pembuatan cetakan benda coran. Pola yang digunakan pada pembuatan rumah pompa dipilih pola kayu. Pola kayu relatip lebih murah biayanya, cepat dibuatnya, dan mudah diolah dibandingkan dengan pola logam sehingga umum digunakan untuk cetakan pasir. Adapun kayu yang digunakan sebagai bahan pola adalah kayu jelutung, yang mudah diperoleh dan murah dipasaran serta mudah dibentuk Jenis Pola Pola yang dipilih pada pembuatan rumah pompa ini yaitu pola pejal belahan dengan satu permukaan pisah. Pola pejal adalah pola yang biasa dipakai yang berbentuk hampir serupa dengan bentuk coran. Macam pola pejal yang dapt digunakan untuk dapat membuat rumah pompa ini ada dua macam, yaitu dengan pola pejal belahan dengan satu permukaan pisah atau pola pejal belahan dengan beberapa permukaan pisah. Yang dimaksud dengan pola belahan, yaitu pola yang bagian tengahnya dibelah untuk memudahkan pembuatan cetakan, dan untuk pembuatan rumah pompa ini permukaan pisahnya dibuat hanya satu bidang saja, agar lebih mudah dalam pembuatan polanya dan menghindari terjadinya pergeseran yang akan menyebabkan salah ukuran. Sedangkan untuk tutupnya, jenis pola yang digunakan adalah pola pejal tungal, yaitu pola yang dibentuk serupa dengan corannya.

83 4.1.3 Penentuan Tambahan Penyusutan Karena coran menyusut pada saat pembekuan dan pendinginan maka perlu dipersiapkan penambahan untuk penyusatan. Besarnya penyusutan sering tidak isotropis, sesuai dengan bahan coran, bentuk, tempat, tebal, atau ukuran coran, dan kekuatan inti. Tabel berikut ini memberikan harga-harga angka penambahan penyusutan. Tabel 4.1 Tambahan Penyusutan Yang Disarankan Tambahan Penyusutan Bahan 8/ 1000 Besi cor, baja cor tipis 9/ 1000 Besi cor, baja cor tipis yang banyak menyusut 10/ 1000 Besi cor, baja cor tipis yang banyak menyusut, alumanium 12/ 1000 Paduan alumanium, brons, dan baja cor (tebal 5-7mm) 14/ 1000 Kuningan kekuatan tinggi, baja cor 16/ 1000 Baja cor ( tebal lebih dari 10 mm ) 20/ 1000 Coran baja yang besar 25/ 1000 Coran baja besar dan tebal ( Tata Surdia, Teknik Pengecoran Logam, hal.52, tahun 1991 ) Tambahan penyusutan pada perancangan pola rumah pompa ini berdasarkan pada tabel 4.1 diatas dengan bahan besi cor kelabu, yaitu 8/ Penentuan Penambahan Penyelesaian Mesin

84 Tempat dimana diperlukan penyelesaian mesin setelah pengecoran. Harus dibuat dengan kelebihan tebal seperlunya. Kelebihan tebal ( penambahan ) ini berbeda menurut bahan, ukuran arah kup dan drak dan keadaan pekerjaan mekanik seperti ditunjukan pada gambar berikut. Gambar 4.1 tambahan penyelesaian mesin untuk coran besi cor Ukuran Pola Setelah penentuan tambahan tersebut maka hal yang tersebut dilakukan pada pembuatan pola adalah menentukan ukuran pola melalui perhitungan dengan memperhitungkan ukuran gambar perancangan dengan nilai penyusutan dan penambahan permesinan. Contoh diketahui jari-jari luar kelengkungan volute 108,5 mm, maka untuk ukuran polanya pada rangka diagram adalah : Tambahan penyusutan untuk besi cor dari tabel 4.1 : 8/ 1000

85 Tambahan penyelesaian mesin Dari grafik diatas, untuk ukuran coran 108,5 mm dapat tambahan untuk mesin pembuat cetakan sebesar 2,5 mm, sedangkan tambahan untuk permukaan drag didapat sebesar 3 mm. Maka ukuran polanya adalah : 108,5 + (8/ 1000 x 108,5 ) + 2,5 + 3 = 114,868 mm Berikut merupakan perhitungan ukuran pola dari rumah pompa dengan nilai penyusutan dan tambahan permesinan. 1. Rumah Pompa a. Pola untuk rangka drag Jari-jari kelengkungan volute Tabel 4.2 Daftar ukuran pola jari-jari luar kelengkungan volute untuk rangka drag φv Jari-jari kelengkungan Pola volute ( xv + tebaldinding ) , ,500 + ( 8/ 1000 x 108,500 ) + 2,5 + 3 = 114, , ,560 + ( 8/ 1000 x 112,560 ) + 2,5 + 3 = 118, , ,222 + ( 8/ 1000 x 114,222 ) + 2,5 + 3 = 120, , ,508 + ( 8/ 1000 x 115,508 ) + 2,5 + 3 = 121, , ,593 + ( 8/ 1000 x 116,593 ) + 2,5 + 3 = 123, , ,548 + ( 8/ 1000 x 117,548 ) + 2,5 + 3 = 123, , ,412 + ( 8/ 1000 x 118,412 ) + 2,5 + 3 = 124, , ,206 + ( 8/ 1000 x 119,206 ) + 2,5 + 3 = 125, , ,945 + ( 8/ 1000 x 119,945 ) + 2,5 + 3 = 126, , ,639 + ( 8/ 1000 x 120,639 ) + 2,5 + 3 = 127,104 φv Jari-jari kelengkungan Pola

86 volute ( xv + tebaldinding ) , ,296 + ( 8/ 1000 x 121,296 ) + 2,5 + 3 = 127, , ,920 + ( 8/ 1000 x 121,920 ) + 2,5 + 3 = 128, , ,517 + ( 8/ 1000 x 122,517 ) + 2,5 + 3 = 128,997 Jari-jari luar saluran keluar 19,017 + ( 8/ 1000 x 19,017 ) = 24,169 mm Panjang saluran keluar ( dihitung dari φv ) 236,147 + ( 8/ 1000 x 236,147 ) + 3 = 241,036 mm Panjang saluran keluar ( dihitung dari φv ) 240,929 + ( 8/ 1000 x 230,929 ) + 3 = 245,776 mm Diameter rongga impeller 175 {( 8/ 1000 x 175 ) + 2,5 + 3} = 168,1 mm Jari-jari luar leher 19,017 + ( 8/ 1000 x 19,017 ) = 24,169 mm b. Pola untuk rangka kup Jari-jari kelengkungan volute Tabel 4.3 Daftar ukuran pola jari-jari luar kelengkungan volute untuk rangka kup φv Jari-jari kelengkungan Pola volute ( xv + tebaldinding ) , ,500 + ( 8/ 1000 x 108,500 ) + 2,5 + 3 = 114, , ,560 + ( 8/ 1000 x 112,560 ) + 2,5 + 3 = 118, , ,222 + ( 8/ 1000 x 114,222 ) + 2,5 + 3 = 120, , ,508 + ( 8/ 1000 x 115,508 ) + 2,5 + 3 = 121, , ,593 + ( 8/ 1000 x 116,593 ) + 2,5 + 3 = 123,025

87 φv Jari-jari kelengkungan Pola volute ( xv + tebaldinding ) , ,548 + ( 8/ 1000 x 117,548 ) + 2,5 + 3 = 123, , ,412 + ( 8/ 1000 x 118,412 ) + 2,5 + 3 = 124, , ,206 + ( 8/ 1000 x 119,206 ) + 2,5 + 3 = 125, , ,945 + ( 8/ 1000 x 119,945 ) + 2,5 + 3 = 126, , ,639 + ( 8/ 1000 x 120,639 ) + 2,5 + 3 = 127, , ,296 + ( 8/ 1000 x 121,296 ) + 2,5 + 3 = 127, , ,920 + ( 8/ 1000 x 121,920 ) + 2,5 + 3 = 128, , ,517 + ( 8/ 1000 x 122,517 ) + 2,5 + 3 = 128,997 Jari-jari luar saluran keluar 19,017 + ( 8/ 1000 x 19,017 ) = 24,169 mm Panjang saluran keluar ( dihitung dari φv ) 236,147 + ( 8/ 1000 x 236,147 ) + 3 = 241,036 mm Panjang saluran keluar ( dihitung dari φv ) 240,929 + ( 8/ 1000 x 230,929 ) + 3 = 245,776 mm Jari-jari luar leher 19,017 + ( 8/ 1000 x 19,017 ) = 24,169 mm Diameter luar saluran masuk 49 + ( 8/ 1000 x 49 ) = 54,392 mm Panjang saluran masuk 32,034 + ( 8/ 1000 x 32,034 ) = 37,29 mm

88 Gambar 4.2 Gambar Rumah Volute 2. Tutup Rumah Pompa Tebal tutup rumah pompa 10 + ( 8/ 1000 x 10 ) = 15,08 mm Diameter tutup rumah pompa ( 8/ 1000 x 193 ) + 3 = 197,544 mm Radius penyangga lubang baut 5 + ( 8/ 1000 x 5 ) = 10,04 mm

89 Tebal penyangga lubang baut Ukuran Inti 5 + ( 8/ 1000 x 5 ) = 10,04 mm Dalam hal ini inti hanya dibutuhkan dalam pembuatan rumah pompa saja, karena pada pembuatan tutup rumah pompa lubang yang ada ukurannya relatif kecil dikhawatirkan inti akan terpanaskan lanjut dan terjadi fusi, maka gas dari pasir akan membentuk ronga-ronga udara. a.inti pada rumah pompa di drag Jari-jari kelengkungan volute Tabel 4.4 Daftar ukuran inti jari-jari luar kelengkungan volute untuk rangka drag φv Jari-jari kelengkungan Pola volute , ,500 {( 8/ 1000 x 103,500 ) + 2,5 + 3 } = 97, , ,560 {( 8/ 1000 x 107,560 ) + 2,5 + 3 } = 101, , ,222 {( 8/ 1000 x 109,222 ) + 2,5 + 3 } = 102, , ,508 {( 8/ 1000 x 110,508 ) + 2,5 + 3 } = 104, , ,593 {( 8/ 1000 x 111,593 ) + 2,5 + 3 } = 105, , ,548 {( 8/ 1000 x 112,548 ) + 2,5 + 3 } = 106, , ,412 {( 8/ 1000 x 113,412 ) + 2,5 + 3 } = 107, , ,206 {( 8/ 1000 x 114,206 ) + 2,5 + 3 } = 107, , ,946 {( 8/ 1000 x 114,946 ) + 2,5 + 3 } = 108, , ,639 {( 8/ 1000 x 115,639 ) + 2,5 + 3 } = 109, , ,296 {( 8/ 1000 x 116,296 ) + 2,5 + 3 } = 109, , ,920 {( 8/ 1000 x 116,920 ) + 2,5 + 3 } = 110, , ,517 {( 8/ 1000 x 117,517 ) + 2,5 + 3 } = 111,07 Jari-jari luar saluran keluar 14,017 {( 8/ 1000 x 14,017 ) } = 8,905 mm Panjang saluran keluar ( dihitung dari φv ) 236,147 + ( 8/ 1000 x 236,147 ) + 3 = 241,036 mm

90 Diameter rongga impeller 175 {( 8/ 1000 x 175 ) + 2,5 + 3 = 168,1 mm Jari-jari luar leher 14,017 {( 8/ 1000 x 14,017 ) } = 8,905 mm b. Inti pada pola rumah pompa di kup Jari-jari kelengkungan volute Tabel 4.5 Daftar ukuran inti jari-jari luar kelengkungan volute untuk rangka kup φv Jari-jari kelengkungan Pola volute ( xv + tebaldinding ) , ,500 {( 8/ 1000 x 103,500 ) + 2,5 + 3 } = 97, , ,560 {( 8/ 1000 x 107,560 ) + 2,5 + 3 } = 101, , ,222 {( 8/ 1000 x 109,222 ) + 2,5 + 3 } = 102, , ,508 {( 8/ 1000 x 110,508 ) + 2,5 + 3 } = 104, , ,593 {( 8/ 1000 x 111,593 ) + 2,5 + 3 } = 105, , ,548 {( 8/ 1000 x 112,548 ) + 2,5 + 3 } = 106, , ,412 {( 8/ 1000 x 113,412 ) + 2,5 + 3 } = 107, , ,206 {( 8/ 1000 x 114,206 ) + 2,5 + 3 } = 107, , ,946 {( 8/ 1000 x 114,946 ) + 2,5 + 3 } = 108, , ,639 {( 8/ 1000 x 115,639 ) + 2,5 + 3 } = 109, , ,296 {( 8/ 1000 x 116,296 ) + 2,5 + 3 } = 109, , ,920 {( 8/ 1000 x 116,920 ) + 2,5 + 3 } = 110, , ,517 {( 8/ 1000 x 117,517 ) + 2,5 + 3 } = 111,07 Jari-jari luar saluran keluar 14,017 {( 8/ 1000 x 14,017 ) } = 8,905 mm Panjang saluran keluar ( dihitung dari φv ) 236,147 + ( 8/ 1000 x 236,147 ) + 3 = 241,036 mm

91 Diameter luar saluran masuk 37 {( 8/ 1000 x 37 ) } = 31,704 mm Panjang saluran masuk 32,034 {( 8/ 1000 x 32,034 ) } = 26,778 mm Jari-jari leher 14,017 {( 8/ 1000 x 14,017 ) } = 8,905 mm 4.2 Sistem Saluran Sistem saluran adalah jalan masuk bagi cairan logam yang dituangkan kedalam rongga cetakan. Tiap bagian diberi nama, mulai dari cawan tuang dimana logam cair dituangkan dari ladel sampai saluran masuk kedalam rongga cetakan. Sistem saluran diperlihatkan pada gambar dibawah ini. Gambar 4.3 Sistem saluran

92 Cawan tuang merupakan penerima logam cair langsung dari ladel. Saluran turun adalah saluran pertama yang membawa cairan-cairan logam dari cawan tuang kedalam pengalir dan sluran masuk. Pengalir adalah saluran yang membawa logam cair darisaluran turun kebagian-bagian yang cocok pada cetakan. Saluran masuk adalah saluran yang mengisikanlogam cair dari pengalir kedalam rongga cetakan Saluran Turun Penentuan diameter saluran turun didasarkan pada berat coran dari benda yang dibuat. Dengan tabel berikut dapat ditentukan diameter saluran turun. Tabel 4.6 Ukuran dari saluran turun, pengalir dan saluran masuk Berat coran Diameter Ukuran pengalir Ukuran saluran masuk ( kg ) saluran Pengalir Pengalir Saluran Saluran Saluran Saluran turun tunggal berganda masuk masuk masuk masuk (mm) tunggal berganda tiga empat x x x 6 45 x 6 30 x 6 25 x x x x 7 50 x 7 35 x 7 25 x x x 25 _ 60 x 8 40 x 8 30 x x x 30 _ 75 x x x x x 35 _ 90 x x x x x x x 15 ( Tata Surdia, Teknik Pengecoran Logam, hal.72, tahun 1991 ) Berat coran dari rumah pompa dan tutup dari rumah yaitu < 50 kg maka dari tabel didapat diameter saluran turun untuk masing-masing coran yaitu 30mm.

93 Tingi saluran turun adalah 5 x diameter saluran turun yaitu 150 mm juga untuk masing-masing coran. Pada coran besi penentuan luas saluran masuk, pengalir dan saluran turun ditentukan dari : luas saluran turun > luas pengalir > luas saluran masuk. Perbandingan antara luas saluran turun : luas pengalir : luas saluran masuk dapat diambil = 1 : 0,9 : 0,8...( Lit.7, Hal.71 ) Sehingga dapat diperoleh untuk masing-masing coran : a.luas saluran turun = π 2 4 d 3,14 4 = ( ) 2 30 = 706,5 mm 2 b. Luas pengalir = 0,9 x 706,5 mm 2 = 635,85 mm 2 c. luas saluran masuk = 0,8 x 706,5 mm 2 = 565,2 mm 2 Dalam hal ini luas saluran turun dibuat lebih besar dari pada luas nozel dari ladel untuk mencegah meluapnya logam cair, dan luas saluran turun dibuat lebih besar dari pada luas pengalir dan luas pengalir dibuat lebih besar dari luas saluran masuk, untuk menjamin mudahnya aliran logam cair masuk kedalam cetakan Cawan Tuang Cawan tuang biasanya berbentuk corong atau cawan dengan saluran turun dibawahnya. Cawan tuang harus mempunyai konstruksi yang tidak dapat

94 melakukan kotoran yang terbawa dalam logam cair dari ladel. Oleh karena itu cawan tuang tidak boleh terlalu dangkal. Gambar 4.4 ukuran cawan tuang Karena diameter saluran turun untuk rumah pompa dan tutupnya adalah sama, maka ukuran cawan tuang untuk masing-masing coran tersebut yaitu : Panjang = 6.d + 0,5.d + d + d + 1,5.d, dimana d adalah saluran turun = , ,5. 30 = 300 mm Lebar = 4. d = = 120 mm

95 Dalam : - yang terdalam = 5. d = = 150 mm - yang terdangkal = 4,5. d = 4,5. 30 = 135 mm Pengalir Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukaan pisah, dan pengalirmempunyai luas permukaan yang terkecil untuk satu luas irisan tertentu, sehingga lebih efektip untuk pendinginan lambat. Pengalir lebih baik sebesar mungkin untuk melambatkan pendinginan logam cair akan tetapi jika terlalu besar akan tidak ekonomis. Pada perencanaan ini bentuk pengalir dibuat berbentuk setengah lingkaran, sehingga diameter pengalir untuk coran rumah pompa dapat ditentukan sebagai berikut : π 2 Luas pengalir = 4 d 635,85 mm 2 = π 2 4 d d p = 635,85 π / 4 = 22,34 mm Maka diameter pengalir didapat sebesar 22,4 mm

96 Sedangkan pada tutup rumah pompa tidak diperlukan pengalir, karena tutup rumah pompa mengganakan saluran langsung, yaitu logam cair masuk langsung kerongga cetakan melalui saluran turun Saluran Masuk Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil dari pada irisan pengalir, agar dapat mencegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan. Bentuk irsan saluran masuk biasanya berbentuk bujur sangkar, trapesium, segi tiga atau setengah lingkaran, yang membesar ke arah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya cetakan. Dalam hal ini bentuk saluran masuk dibuat berbentuk setengah lingkaran. Banyak saluran masuk ditentukan dengan rumusan dibawah ini : n l...( lit.7, hal. 74 ) 8. t Dimana : l = panjang coran t = tebal coran maka banyak saluran masuk pada rumah pompa yaitu : n n 298, ,453 Direncanakan 8 Luas saluran masuk untuk rumah pompa : 565,2 8 2 mm = 70,65 mm 2 70,65 mm π = 4. d 2 2

97 d sm = 70,65 π / 4 = 9,94 mm Ditentukan diameter saluran masuk sebesar 10 mm Sedangkan pada tutup rumah pompa tidak diperlukan saluran masuk, karena tutup rumah pompa menggunakan saluran lungsung, yaitu ligam cair masuk langsung kerongga cetakan melalui saluran turun. 4.3 Penambah Penambah memberi logam cair yang mengibangi penyusutan dalam pembekuan dari coran, sehingga ia harus membeku lebih lambat dari coran. Kalau penambah terlalu besar, maka prosentase terpakai akan di kurangi dan kalau penambah terlalu kecil, akan terjadi rongga penyusutan. Karena itu penambah harus mempunyai ukuran yang cocok. Penambah digolongkan menjadi dua macam, penambah samping dan penambah atas. Penambah samping dipasang disamping coran, dan langsung dihubungkan dengan saluran turun dan pengalir, penambah macam ini sangat efektif dipakai untuk coran ukuran kecil dan menengah. Penambah atas dipasang diatas coran yang biasanya berbentuk slinder atau mempunyai ukuran besar. Penyusutan besi cor dalam pembekuan lebih kecil dari pada penyusutan baja cor dan paduan bukan besi. Peranan penambah disini ialah memberikan logam cair kebagian yang menyusut karena pembekuan, untuk mencegah terbentuknya rongga-rongga penyusutan, demikian juga untuk meniadakan pasir yang terbawa, terak dan gas-gas dari coran.

98 Umumnya radius daerah efektif dari penambah dapat diperhitungkan sebesar 8 kali tebal coran, yaitu tebal coran dibawah penambah. a. Penambah pada rumah pompa Pada cetakan rumah pompa dengan ketebalan pola direncanakan 5 mm maka dapat ditentukan radius daerah efektif penambah yaitu sebesar : Radius daerah efektif penambah = 8 x td...( lit.7, hal. 80 ) = 8 x 5 = 40 mm Sedangkan panjang dari coran yaitu sebesar 261,034 mm, maka banyak nya penambah yang digunakan yaitu : Banyaknya penambah panjang coran =...( lit.7, hal.80 ) radius efektif penambah = 261, = 6,525 = 7 penambah ( ditetapkan ) Maka diambil jumlah penambah untuk rumah pompa sebanyak 7 buah. b. Penambah untuk tutup rumah pompa Pada cetakan tutup rumah pompa denga ketebalan pola direncanakan 10 mm maka dapat ditentukan radius daerah efektif penambah yaitu sebesar : Radius daerah efektif penambah = 8 x td = 8 x 10 = 80 mm

99 Sedangkan panjang dari coran yaitu sebesar 193 mm, maka banyak penambah yang akan digunakan : Banyaknya penambah = panjang coran radius efekti penambah 193 = 80 = 2,412 = 3 penambah ( ditetapkan ) Ukuran Penambah Penambah sebaiknya dibuat berbentuk slinder mengingat pengaruhnya dan mudah pembuatannya. Diameter slinder ditentukan hanya oleh tebal coran seperti ditunjukkan dalam tabel berikut. Tabel 4.7 Penentuan diameter penambah Kekuatan tarik bahan Diameter ( mm ) Penambah samping Penambah atas kgf/ mm 2 T + 30 T + 40 > 30 kgf/ mm 2 T + 40 T + 50 T : tebal bagian coran dibawah penambah ( Tata Surdia, Teknik Pengecoran Logam, hal.72, tahun 1991 ) Kalau diameter penambah telah ditentukan, maka ukurannya dapat ditentukan untuk tiap bagian sesuai dengan gambar berikut.

100 Gambar 4.5 Ukuran penambah atas Karena bahan dari rumah pompa dan tutupnya adlah sama, yaitu besi cor kelabu denagan kekuatan tarik 29 kgf/ mm 2, maka dari tabel diatas didapat diameter penambah untuk masing-masing coran sebesar T a. Ukuran penambah untuk rumah pompa Dengan tebal bagian coran dibawah penambah sebesar 5 mm, maka diameter penambahnya sebesar = 45 mm. Dengan melihat gambag 4.4 maka dapat ditentukan : Diameter penambah = 45 mm Tinggi penambah = 1,5. D = 1,5 x 45 = 67,5 mm Lebar kaki penambah = 1 / 2. D = 1 / = 22,5 mm Tingi kaki penambah = 6 mm b. Ukuran penambah untuk tutup rumah pompa Dengan tebal bagian coran dibawah penambah sebesar 10 mm, maka diameter penambah sebesar = 50 mm, dengan melihat gambar maka dapat ditentukan : Diameter penambah = 50 mm Tinggi penambah = 1,5. D = 1,5 x 50

101 = 75 mm Lebar kaki penambah = 1 / 2. D = 1 / = 25 mm Tingi kaki penambah = 6 mm 4.4 Pembuatan Cetakan Pasir Persiapan Pasir cetak Pasir yang digunakan untuk cetakan rumah pompa dipadatkan dengan memakai air kaca ( water glass ). Air kaca ( water glass ) 3 sampai 6 % ( lit.7, hal.126 ) ditambah pada pasir silika yang mempunyai kadar lempung sedikit mungkin dan hal ini air kaca yang dicampur sebanyak 6 % ( hasil survey pada industri ) dengan mempergunakan pengaduk pasir. Butir-butir pasir lebih baik agak bundar. Air kaca yang dipakai dengan perbandingan molekul SiO 2 dan Na 2 O lebih dari 2,5 dan air bebas dibawah 50 % dengan viscositas rendah. Pencampuran pasir silika dan air kaca dilakukan selama kurang dari 5 menit dan campuran diisolasi dari udara luar dalam suatu bejana. Selain itu juga dicampur bubuk tir atau bubuk kayu kedalam campuranpasir silika dan air kaca tadi. Ini dilakukan untuk memperbaiki sipat mampu ambrruk yang buruk dari cetakan yang dibuat dengan air kaca sehingga pembongkaran cetakan nantinya tidak sukar. Selain itu juga mencegah penetrasi logam cair kedalam ruangan antara butir-butir pasir sehingga terbentuk kulit coran yang bersih. Penambah bubuk tir sebanyak 0,5 sampai 2 % dan bubuk kayu sebanyak 0,5 sampai 1,5 %. Maka komposisi dari pasir cetak yang dibuat, yaitu :

102 Air kaca = 6 % ; butir tir = 1,5 % ; bubuk kayu = 1 % ; serta pasi silika dengan kadar lempung sedikit mungkin sebesar = 91,5 % Pembuatan Cetakan Pembuatan cetakan pasir rumah pompa dilakukan dengan cara CO 2. Maksudnya dilakukan dengan peniupan gas CO 2 kedalam cetakan. Pasir silika yang telah dicampur dengan air kaca ( water glass ) telah siap untuk dibuat menjadi cetakan. Setelah cetakan siap maka gas CO 2 ditiupkan kedalam cetakan pada tekanan 1,0 sampai 1,5 kgf/ cm 2, maka cetakan akan mengeras. Berikut merupakan reaksi pengerasan pada CO 2 ; Na 2 O. SiO 2. xh 2 O + CO 2 Na 2 CO 3. xh 2 O + SiO 2 Papan cetakan diletakkan pada lantai dengan permukaan yang rata dengan pasir yang tersebar merata. Pola rangka cetakan untuk drag dimana pola setengah dari rumah pompa yang nantinya dibuat diletakkan diatas papan cetakan. Pola setengah dari rumah pompa yang akan dibuat dimasukkan kedalam rangka cetakan drag yang kemudian diikuti dengan pemasukan pasir cetak kedalam rangka cetakan. Pasir cetak dimasukkan kedalam rangka cetakan secara merata sehingga menutupi pola kemudian dipadatkan dengan cara menumbuk dan menekan pasir secara perlahan-lahan hingga padat. Penubukan dilakukan dengan hati-hati, ini dimaksudkan agar pola tidak terdorong keluar langsung oleh penumbukan. Kemudian pasir yang tertumpuk melewati tepi atas dari rangka cetakan digaruk (dikikis) sampai permukaan pasir rata dengan permukaan rangka cetakan. Lalu rangka cetakan drag dibalik dan pola pisu diangkat.

103 Berikutnya adalah penyiapan pada rangka cetaka kup. Pada rangka cetakan kup penyiapannya hampir sama dengan rangka pada drag. Selain memasukkan pola setengahnya yang lain pada rangka cetakan kup, pada pola kup juga dipasang saluran turun, penambah. Kemudian pasir cetak dimasukkan kedalam rangka cetakan dan dipadatkan. Pengalir dan saluran masuk dipasang sebelumnya yang bersentuhan dengan pola rumah pompa. Setelah itu kup dipasang diatas drag, posisi rongga cetakan harus dipertemukan secara teliti jangan sampai terjadi selisih diantara keduanya. 4.5 Peleburan Besi Cor Kelabu Pada pembuatan rumah pompa ini untuk meleburkan besi cor kelabu yang didapat dari besi kasar, sekrap besi cor serta sedikit sekrap baja digunakan dengan dapur kupola. Dapur kupola dipergunakan secara luas untuk peleburan besi cor sebab mempunyai keuntungan yang unik, yaitu sebagai berikut : a. Konstruksi sederhana dan operasinya mudah b. Memberikan kemungkinan peleburan kontiniu c. Memungkinkan untuk mendapat laju peleburan yang besar untuk tiap jamnya d. Biaya yang rendah untuk alat-alat peleburan e. Memungkinkan pengontrolan komposisi kimia dalam daerah luas Konstruksi dari dapur kupola yaitu ia dibuat dari slinder baja yang tegak, dilapisi bata tahan api. Bahan baku logam dan kokas diisikan dari pintu pengisi. Udara ditiupkan kedalam melalui tuyer, kukar terbakar dan bahan logam cair. Logam cair dan terak dikeluarkan melalui lobang-lobang keluar pada dasar

104 kupola. Jadi dalam kupola logam dipanaskan langsung oleh panas pembakaran dari kokas dan mencair, oleh karena itu memiliki efisiensi yang tinggi. Gambar 4.6 dapur kupola Peleburan dilakukan mencapai suhu lebih kurang C. Setelah mencapai suhu tersebut dilakukan pengecekan terhadap logam cair dengan mengambil sampelnya. Pengecekan ini dilakukan untuk melihat apakah komposisi logam cair tersebut sesuai dengan yang direncanakan. Pada umumnya pada saat peleburan besi cor kelabu terdapat pengarasan komposisi logam cair dari target komposisi yang direncanakan, prosentase C berubah karena hilangnya karbon, yang disebabkan oleh oksidasi logam cair

105 dalam cerobong dan pengarbonan yang disebabkan reaksi antara logam cair dengan kokas, hal mana diperngaruhi sekali oleh keadan operasi. Persentasi C terutama diatur oleh pendinginan besi kasar dan sekrap baja, begitu juga dengan mangan dan silikon yang juga diperkirakan kokas kehilangan masing-masing 15% Dan 20%. Prosentase S bertambah, itu karena adanya pengambilan S dari kokas, peningkatan belerang yang diperkenankan biasanya 0,1%. Maka dari itu tambahan harus dimasukkan dalam perhitungan, yaitu untuk mengimbangi kehilangan pada peleburan. Dibawah ini terdapat contoh dari muatan campuran logam. Tabel 4.8 contoh muatan campuran logam 4.6 Penuangan Logam Cair

106 Logam cair yang telah mencapai temperature lebur dan komposisi yang sesuai maka logam cair terssbut telah dapat dituang kedalam cetakan. Ladel digunakan untuk membawa logam cair tersebut untuk dituangkan dalam cetakan. Sebelum dituang kedalam ladel, cairan logam diberi bahan pengikat terak (slag coegulan) untuk mengikat terak yang terkandung dalam cairan logam tersebut, sehingga tidak ikut masuk kedalam cawan tuang, bahan ini akan mengikat (mengumpulkan) kotoran-kotoran yang terdapat didalam cairan logam. Logam cair dari ladel dituang kedalam cawan tuang pada temperature 1350 o C dengan waktu tuang tertentu. Waktu tuang dari coran rumah pompa ditentukan dari grafik berikut. Gambar 4.7 Diagram laju penuangan Rumah pompa yang direncanakan memiliki letak pengalir dan saluran masuk berada dipermukaan pisah, maka penuangan tersebut digolongkan kepada penuangan standard serta berat logam cair yang akan dituang 20 kg, maka dari

107 garif didapat waktu tuang dari grafik diatas adalah 13 detik. Sedangkan untuk tutup rumah pompa dengan berat logam cairnya sebesar 3 kg maka dari grafik diatas didapat waktu tuang adalah 7 detik. 4.7 Penyelesiaan Hasil Cetakan Setalah proses penuangan dilakukan maka cetakan dibiarkan selama 12 jam untuk membiarkan logam cair membeku. Setalah itu cetakan dibongkar, kemudian hasil coran didingginkan dalam ruang terbuka. Setelah pembongkaran maka selanjutnya adalah perkerjaan proses permesinan pada hasil coran. Tujuan dari proses ini adalah untuk mendapatkan ukuran yang aktual sesuai dengan gambar teknik. Pekerjaan yang dilakukan pada proses permesinan terdiri pada dua pekerjaan yaitu pengerindaan, pembubutan, pengeboran dan pengetapan. Pengerindaan dilakukan untuk membersikan coran dari bagia-bagian yang tidak terpakai lagi, yang tidak dapat dibersikan secara manual. Pembubutan dilakuakan untuk mendapatkan dimensi aktual sesuai dengan gambar teknik. Serta pengeboran dilakukan untuk mendapatkan lobang yang selanjutnya akan ditap yaitu untuk mendapatkan lobang baut yang sesuai dengan gambar teknik.

108 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan pembahasan dan perhitungan dari bab sebelumnya dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Material yang digunakan pada rumah pompa direncanakan pada material besi cor kelabu dengan penanbahan bahan paduan pada proses peleburan yaitu Carbon ( C ), Silsium (Si), Mangan ( Mn ), dan Phosphor ( P ) dengan komposisi sebagai berikut : - Carbon : 3,3 % - Silsium : 1,8 % - Mangan : 0,6 % - Sulfur : 2,0 % - Phospor : 0,2 % - Besi : Sisanya (%) 2. Pola yang digunakan yakni pola kayu dengan bahan pola yakni kayu jelutung. Jenis pola yang digunakanyakni pola pejal dengan jenis pola belahan dengan satu permukaan pisah untuk rumah pompa serta pola tunggal untuk tutup rumah pompa tersebut. Tambahan penyusutan diambil berdasarkan bahan yang digunakan yakni besi cor kelabu sebesar 8/ 1000

109 dengan tambahan permesinan dan tambahan untuk drag dan permukaan samping. 3. System saluran ( gating system ) pada cetakan rumah pompa terdiri atas ; cawan tuang, saluran turun, pengalir, saluran masuk. Disamping itu digunakan juga penambah. 4. dimensi system saluran ( gating system ) berikut penambah adalah : a. Cawan tuang : Panjang Lebar Kedalaman yang terdangkal Kedalaman yang terdalam : 300 mm : 120 mm : 135 mm : 150 mm b. Saluran turun : Diameter Tinggi : 30 mm : 150 mm Luas : 706,5 mm 2 c. Saluran masuk : Rumah Pompa: Diameter : 10 mm Luas Jumlah : 565,2 mm : 8 buah d. Pengalir : Diameter : 22,4 mm Luas : 635,85 mm 2 e. Penambah : Rumah Pompa: Diameter : 22,4 mm

110 Tinggi Lebar kaki Tinggi kaki Jumlah Tutup Rumah Pompa: Diameter Tinggi : 67,5 mm : 22,5 mm : 6 mm : 7 buah : 50 mm : 75 mm Lebar kaki : 25 mm Tinggi kaki : 6 mm Jumlah : 3 buah 5. Bahan baku yang digunakan untuk peleburan logam adalah skrap besi yang merupakan sisa-sisa dari proses yang tidak digunakan lagi ditambah. Adapun hal-hal yang berhubungan dengan peleburan dan penuangan logam coran yakni sebagai berikut : - Temperature lebur coran : C C - Temperature ruang coran : C - Waktu tuang : - 13 detik ( untuk rumah pompa ) - 7 detik ( untuk tutup rumah pompa ) - Jenis dapur pelebur : dapur kupola - Temperature tanur : C 6. Proses pembongkaran cetakan dilakukan 12 jam setelah proses penuangan. Setelah itu dilakukan proses permesinan yang bertujuan untuk mendapat kan ukuran yang actual sesuai gambar teknik. Proses permesinanyang dilakukan yakni proses penggerindaan, pembubutan, pemboran, dan pengetapan.

111 5.2 Saran Pada pembuatan cetakan pasir rumah pompa dengan cara peniupan CO 2 dengan pasir dipadatkan dengan air kaca ( water glass ), hendaknya perlu diadakan suatu percobaan dengan mengganti air kaca dengan hal yang lain sehingga didapat suatu cara lain untuk memadatkan pasir tadi selain dengan air kaca.

112

113 DAFTAR PUSTAKA 1. Austin H. Church, alih bahasa : Ir.Zulkifli Harahap. 1986, Pompa dan Blower Sentrifugal, Penerbit Erlangga, Jakarta. 2. Fritz Dietzel, alih bahasa : dakso sriyono, 1988, Turbin Pompa dan Kompresor, Erlangga, Jakarta. 3. Igor J. Karassik, W.C. Krutzsch, W.H. Fraser, 1986, Pump Handbook, edisi kedua, McGraw-Hill Book Company. 4. Kent s, 1950, Mechanical Engineer s Handbook Design Volume, Jhon Wiley & Son s Ic, New York. 5. Sularso dan Haruo Tahara, 1985, Pompa dan Compressor Pemilihan Pemakaian dan Pemeliharaan, edisi kedua, PT.Pradnya Paramita, Jakarta. 6. Sularso, Kiyoto Suga, 1979, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, PT. Pradnya paramita, Jakarta. 7. Tata Surdia, Kenji Chijiwa, 1991, Teknik Pengecoran Logam, cetakan keenam, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. 8. Stefanoff A. J Phd, Centrifugal and flow pomps, edisi kedua, Inger Soll-Rand Company. 9. R. L. Agarwal, T. R. Banga, Tahil Manghnani, 1987, Foundry Engineering, Fourth Edition, Khanna Publishers, New Delhi. 10. Hari Amanto, Daryanto, 1999, Ilmu Bahan, PT. Erlangga, Jakarta.

114 Lampiran 1 : Penggunaan bahan coran

115

116 Lampiran 2 : Sifat-sifat yang diminta dan bahan untuk coran

117 Lampiran 3 : Koepisien Kekentalan dan Tegangan Permukaan

118 Lampiran 4 : Temperature penuangan untuk berbagai coran Macam Coran Temperature Tuangan ( o c ) Padan ringan Brons Kuningan Besi cor Baja cor

119 Lampiran 5 : Ukuran standar ulir kasar metris ( JIS B 0205 )

120 Lampiran 6 : Jenis-jenis sistem saluran dalam pengecoran logam

121 Lampiran 7 : Aliran proses pada pengecoran BAHAN BAKU TUNGKU LADEL SISTEM PENGOLAHAN PASIR MESIN PEMBUATAN CETAKAN PENUANGAN Pasir Rangka cetak PEMBONGKARAN PEMBERSIHAN PEMERIKSAAN

122

123 Lampiran 8 : Rekapitulasi Antara Hasil dan Desain SIMBOL Nilai Satuan SIMBOL Nilai Satuan A p 635,85 mm 2 g 9,81 m/s 2 A sm 565,2 mm 2 H 13 m A st 706,5 mm 2 n 1470 rpm A thr 617 mm 2 n s 15,924 rpm C thr 8,913 m/s p 2 - b 1 27 mm Pp 12976,6 Pa b 2 8,1 mm Q 0,0055 m 3 /s b 3 47,25 mm Q th 0,0057 m 3 /s b 4 14,175 mm r thr 14,017 mm Dh 22 mm r 2 96,5 mm Do 77 mm r 4 117,517 mm D volute 230,929 mm s 3 mm D mm t 7 mm D p rumah pompa 40 mm t d 5 mm D p tutup rumah pompa 80 mm U 2 14,85 m/s d p 17 mm v 8,91 m/s d pl 2,4 mm Vo 1,3 m/s Vr 2 1,262 m/s Vr 1 1,365 m/s

124