TUGAS SARJANA TEKNIK PENGECORAN LOGAM

TUGAS SARJANA TEKNIK PENGECORAN LOGAM PERANCANGAN DAN PEMBUATAN WORM SCREW UNTUK PABRIK KELAPA SAWIT DENGAN KAPASITAS OLAHAN 10 TON TBS/JAM DENGAN PROSES PENGECORAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR OLEH : HENDRA WIJAYA KABAN NIM : 040421029 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

ABSTRAK Perekonomian Indonesia minyak kelapa sawit mempunyai peranan sebagai primadona ekspor non migas. Adanya keinginan pemerintah kearah agro industri yang merupakan salah satu cabang industri yang punya prospek cerah dimasa mendatang. Hal ini didukung oleh adanya sumber daya manusia serta tersedianya peluang pasar yang cukup besar, baik didalam maupun diluar negeri.melihat prospek yang menjanjikan diatas ditambah dengan luasnya areal kebun kelapa sawit di Indonesia maka banyak dibuka perkebunan kelapa sawit yang juga diikuti dengan banyaknya berdiri industri pengolahan kelapa sawit.dengan banyak berdirinya industri tadi memaksa kepada setiap para insan yang berkecimpung dalam bidang teknologi (engineering) untuk dapat memanfaatkan ilmunya dalam pengoperasian dan pembuatan alatalat industri pengolahan tersebut. Pertumbuhan industri manufaktur dan pengecoran logam saat ini telah meningkat dalam memenuhi permintaan pasar untuk peralatan dan perlengkapan pabrik kelapa sawit seiring dengan meningkatnya konversi hutan di Sumatra dan Kalimantan menjadi perkebunan kelapa sawit di Indonesia.Untuk menghasilkan produk yang dapat bersaing maka perlu diadakan telaah perencanaan proses pengecoran logam khususnya dalam pembuatan komponen pabrik kelapa sawit, dalam hal ini membahas mengenai perencanaan dan proses pembuatan worm screw yang digunakan pada sebuah pabrik kelapa sawit dengan kapasitas olahan 10 ton TBS/jam. Proses pembuatan dari hasil perencanaan dilakukan dengan teknik pengecoran logam dengan menggunakan cetakan pasir yang relatif mudah dan ekonomis.dengan mempertimbangkan hal diatas maka diperlukan adanya kerja sama antara pihak akademis dengan pihak pengusaha misalnya memberikan kesempatan melaksanakan kerja praktek, survey studi dan penerimaan tenaga kerja. Kerja sama seperti ini menguntungkan bagi kedua pihak. Bagi mahasiswa dengan terjun langsung kelapangan akan membuka pikiran dan wawasan terhadap proses kerja secara langsung dengan melihat dan mengamati serta melakukan perbandingan antara teori dengan praktek kerja. Sedangkan bagi perusahaan yang menerima kesempatan bagi mahasiswa untuk survey, akan memberikan keuntungan bagi perusahaan dengan menerima hasil penelitian mahasiswa tersebut berupa saran-saran ilmiah guna meningkatkan mutu dan kualitas produk. Untuk keperluan tugas akhir ini, penulis melakukan survey dengan mengamati secara langsung proses pembutan worm screw di perusahaan pengecoran PT. BAJA PERTIWI INDUSTRI. Perusahaan ini banyak menerima pesanan-pesanan dari perusahaan perkebunan untuk membuat komponen-komponen mesin perkebunan (kalapa sawit) seperti roda lori, screw press, sprocket, pin, drum, digester arm, hydro cyclone dan ekspeler arm. Namun untuk melengkapi wawasan penulis mengenai cara kerja worm screw penulis juga melakukan survey studi di PTPN NUSANTARA IV PASIR MANDOGE ASAHAN.

DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR SIMBOL... DAFTAR LAMPIRAN... i iii vii ix x xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Maksud dan Tujuan Perencanaan... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Metode Penulisan... 3 1.5 Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1 Pendahuluan... 6 2.1.1 Worm Screw... 6 2.1.2 Screw Konveyor... 7 2.1.3 Baja Cor... 8 2.1.4 Baja Paduan... 8 2.2 Struktur dan Sifat-sifat Baja Cor... 10 2.2.1 Struktur coran baja... 10 2.2.2 Sifat-sifat coran baja karbon... 11 iii

2.3 Struktur dan Sifat-sifat Baja Cor Khusus... 11 2.3.1 Baja cor paduan rendah... 12 2.3.2 Baja cor tahan karat... 14 2.3.3 Struktur dan sifat-sifat dari baja cor tahan panas... 16 2.3.4 Struktur dan sifat-sifat dari baja cor mangan tinggi... 16 2.4 Dapur Induksi... 17 2.5 Bentuk dan Ukuran Coran... 19 2.5.1 Bentuk standar dan ukuran coran... 20 2.6 Pengecoran dengan Cetakan Pasir... 20 2.6.1 Syarat bagi pasir cetak... 21 2.6.2 Macam-macam pasir cetak... 23 2.6.3 Susunan pasir cetak... 25 2.7 Pola... 25 2.7.1 Macam-macam Pola... 27 2.7.2 Penentuan penambahan pemisahan... 30 2.7.3 Bahan-bahan untuk pola... 31 2.7.4 Perencanaan pola... 32 2.7.5 Inti dan telapak inti... 33 2.7.6 Macam dari telapak inti... 34 2.8 Rencana pengecoran... 35 2.8.1 Istilah-istilah dan fungsi dari sistem saluran... 36 2.8.2 Bentuk dan bagian-bagian sistem saluran... 36 2.8.3 Penambah... 39 2.9 Penuangan Logam Cair... 40 iv

2.10 Pengujian dalam Pengecoran... 42 2.10.1 Pengukuran temperatur... 42 2.10.2 Pengujian terak... 43 BAB III PERENCANAAN WORM SCREW... 44 3.1 Worm Screw... 44 3.2 Perhitungan Kapasitas Olahan... 44 3.3 Perancangan Ulir... 47 3.4 Perancangan Poros Penghubung dan Pasak... 54 BAB IV PERENCANAAN CETAKAN... 58 4.1 Pemilihan Pola... 58 4.1.1 Bahan pola... 58 4.1.2 Jenis pola... 59 4.1.3 Bahan tambahan... 59 4.2 Penentuan Tambahan Penyusutan... 59 4.3 Ukuran Pola... 60 4.4 Sistem Saluran... 69 4.4.1 Saluran turun... 69 4.4.2 Cawan tuang... 75 4.4.3 Sistem pengalir... 76 4.4.4 Saluran masuk... 77 4.4.5 Saluran penambah... 78 4.4.5.1 Ukuran penambah... 80 4.5 Pembuatan Inti... 82 4.6 Pemberat... 83 v

4.7 Waktu Tuang... 84 4.8 Pembuatan Cetakan Pasir... 85 BAB V PELEBURAN DAN PENUANGAN... 88 5.1 Peleburan Logam Coran... 88 5.2 Bahan Baku... 89 5.2.1 Bahan worm screw... 90 5.2.2 Komposisi metal cair... 91 5.2.3 Komposisi worm screw yang diinginkan... 91 5.3 Penuangan Cairan Logam... 93 5.4 Penyelesaian Hasil Cetakan... 93 KESIMPULAN DAN SARAN... 95 Kesimpulan... 95 Saran... 98 DAFTAR PUSTAKA... 99 LAMPIRAN... 100 vi

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Worm screw... 6 Hal Gambar 2.2 Pengaruh kandungan karbon dan perlakuan panas pada sifat-sifat mekanik... 12 Gambar 2.3 Data dari pengujian tarik panas dari baja cor karbon dinormalkan... 13 Gambar 2.4 Kadar karbon dan kekerasan maksimum baja setelah dicelup dingin... 14 Gambar 2.5 Tanur induksi jenis kruss... 19 Gambar 2.6 Pola setengah... 27 Gambar 2.7 Pola belah... 28 Gambar 2.8 Pola belahan banyak... 28 Gambar 2.9 Pola tunggal... 29 Gambar 2.10 Pola pelat pasangan... 29 Gambar 2.11 Pola pelat kup dan drag... 30 Gambar 2.12 Telapak inti bertumpu dua mendatar... 34 Gambar 2.13 Tapak inti beralas tegak... 34 Gambar 2.14 Telapak inti tegak bertumpu dua... 35 Gambar 2.15 Telapak inti untuk penghalang (sebagian)... 35 Gambar 2.16 Istilah-istilah sistem pengisian... 36 Gambar 2.17 Ukuran cawan tuang... 37 Gambar 2.18 Perpanjangan pengalir... 38 vii

Gambar 2.19 Sistem saluran masuk... 39 Gambar 2.20 Penambah samping dan penambah atas... 40 Gambar 2.21 Temperatur penuangan yang disarankan... 41 Gambar 3.1 Worm screw... 44 Gambar 3.2 Gambar bentuk worm screw... 48 Gambar 3.3 Detail dari ulir berpuncak... 48 Gambar 3.4 Ukuran pasak dan alur pasak... 56 Gambar 4.1 Tambahan penyelesaian mesin untuk coran baja... 59 Gambar 4.2 Ukuran Worm screw yang direncanakan... 60 Gambar 4.3 Pembagian poros untuk perhitungan ukuran pola... 60 Gambar 4.4 Ukuran worm screw untuk pola kup... 68 Gambar 4.5 Ukuran worm screw untuk drag... 68 Gambar 4.6 Ukuran pola worm screw... 69 Gambar 4.7 Pembagian daun untuk perhitungan daun... 71 Gambar 4.8 Saluran turun... 74 Gambar 4.9 Ukuran cawan tuang... 75 Gambar 4.10 Sistem pengalir... 76 Gambar 4.11 Saluran masuk... 77 Gambar 4.12 Hubungan antara tebal coran (T) dan jarak isi dari penambah (JP)... 79 Gambar 4.13 Kurva pellini... 80 Gambar 4.14 Bentuk inti... 83 Gambar 4.15 Bentuk pemberat... 84 Gambar 4.16 Tahapan pembuatan cetakan... 87 viii

DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Ketebalan dinding minimum dari pengecoran pasir... 21 Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk berbagai coran... 23 Tabel 2.3 Tambahan penyusutan yang disarankan... 30 Tabel 3.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinisi dingin untuk poros... 54 Tabel 3.2 Harga k t... 55 Tabel 3.3 Ukuran-ukuran utama pasak... 57 Tabel 4.1 Karakteristik kayu jelutung... 58 Tabel 4.2 Contoh dari ukuran dari saluran turun, pengalir dan saluran masuk untuk coran besi cor... 74 Tabel 5.1 Komposisi bahan balok baja... 89 Tabel 5.2 Komposisi baja sekrap... 90 Tabel 5.3 Komposisi baja cor S30C... 90 Tabel 5.4 Komposisi metal cair... 91 Tabel 5.5 Komposisi worm screw yang diinginkan... 91 ix

DAFTAR SIMBOL SIMBOL KETERANGAN SATUAN ρ Massa jenis air kg/mm 3 g Kecepatan gravitasi m/s 2 Di Diameter pitch mm W Berat kg α Sudut kemiringan ulir 0 μ c Koefisien gesek pada kollar - P Tekanan N/m 2 μ Koefisien gesek ulir - Sl Tegangan geser kg/m 2 T Torsi kg mm d Diameter worm screw mm σ b Tegangan tarik bahan kg/mm 2 Sf 1 Faktor keamanan yang bergantung pada jenis bahan - Sf 2 Faktor keamanan yang bergantung pada jenis bahan mm σ t Kekuatan tarik bahan kg/mm 2 g Grafitasi bumi m/s 2 m Massa kg t Waktu tuang detik x

v Volume m 3 d p Diameter penambah mm γ Berat jenis baja tahan karat kg/m 3 A st Luas saluran turun mm 2 d st Diameter saluran turun mm h st tinggi saluran turun mm A sm Luas saluran masuk mm 2 d sm Diameter saluran masuk mm n sm Jumlah saluran masuk buah A p Luas pengalir mm A Potongan pengalir mm P Panjang coran mm l Lebar coran mm T c Tebal coran mm JP Jarak pengisian mm n p Jumlah penambah buah h p Tinggi penambah mm Lp Panjang pola untuk poros mm Dp Diameter pola untuk poros mm L Panjang poros yang dirancang mm D Diameter poros yang dirancang mm Tp Tinggi pola mm lp Lebar pola untuk daun mm J Jarak daun untuk pola mm xi

J a-b Jarak antar daun yang berdekatan mm t Tinggi daun yang dirancang mm l Lebar daun yang dirancang mm lp a Lebar pola daun awal mm lp b Lebar pola daun akhir mm l a l b Lebar daun awal yang berdekatan yang dirancang mm Lebar daun akhir yang berdekatan yang dirancang mm Tpd Tambahan untuk permukaan drag mm TPk Tambahan untuk permukaan kup mm TPm Tambahan untuk pengerjaan mesin yang kasar mm TPs Tambahan penyusutan yang disarankan mm P T Panjang total poros mm D T Diameter total poros mm P k Panjang poros untuk kup mm P d Panjang poros untuk drag mm D k Diameter poros untuk kup mm D d Diameter poros untuk drag mm xii

DAFTAR LAMPIRAN Hal Lampiran 1 Tabel Konversi Satuan... 101 Lampiran 2 Hal-hal Penting dalam Perencanaan Poros... 102 Lampiran 3 Jenis-jenis Sistem Saluran dalam Pengecoran Logam... 103 Lampiran 4 Sifat-sifat yang diminta dan bahan untuk coran... 104 Lampiran 5 Penggunaan Bahan Coran... 105 Lampiran 6 Aliran Proses pada Pengecoran Logam... 106 Lampiran 7 Gambar Screw Press dan Bagian-bagiannya... 107 Lampiran 8 Gambar Cetakan Worm Screw... 108 xiii