cover

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DAPUR PELEBUR UNTUK KUNINGAN DENGAN KAPASITAS 50 KG UNTUK

KEPERLUAN INDUSTRI RUMAH TANGGA

(DETAIL : KONSTRUKSI DAPUR)

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ANDY HAKIM NIM. 050401025

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2010

Universitas Sumatera Utara




ANDY HAKIM

050401025

Diketahui / Disyahkan : Disetujui oleh : DepartemenTeknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Raskita S. Meliala NIP. 196412241992111001 NIP. 194508171971062001





ANDY HAKIM

050401025

Telah Disetujui Oleh : Pembimbing/Penguji

Ir. Raskita S. Meliala NIP. 194508171971062001

Penguji I, Penguji II,

Ir. Syahrul Abda, M.Sc. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. 195708651988111007 NIP. 195609101987011001

Diketahui Oleh : Depertemen Teknik Mesin

Ketua,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. 196412241992111001





ANDY HAKIM

050401025

Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-554, pada tanggal 5 Juni 2010

Pembanding I, Pembanding II,

Ir. Syahrul Abda, M.Sc. Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. 195708651988111007 NIP. 195609101987011001


DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU M E D A N

MATA PELAJARAN : PENGECORAN LOGAM

TUGAS SARJANA N A M A : ANDY HAKIM

N I M : 0 5 0 4 0 1 0 2 5

SPESIFIKASI :

DIBERIKAN TANGGAL : 01 / 12 / 2009 SELESAI TANGGAL : 05 / 04 / 2010

MEDAN, 1 Desember 2009

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, DOSEN PEMBIMBING,

Dr. Ing. Ir. IKHWANSYAH ISRANURI Ir. RASKITA S. MELIALA NIP. 196412241992111001 NIP. 194508171971062001

AGENDA : 918/TS/2009 DITERIMA TGL : PARAF :

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DAPUR

PELEBUR UNTUK KUNINGAN DENGAN

KAPASITAS 50 KG UNTUK KEPERLUAN

INDUSTRI RUMAH TANGGA (DETAIL :

KONSTRUKSI DAPUR)

PERANCANGAN MELIPUTI :

- PERHITUNGAN

- GAMBAR TEKNIK


DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK U S U MEDAN

KARTU BIMBINGAN

NO

TUGAS SARJANA MAHASISWA

No. : 918 / TS / 2009

Sub. Program Studi : Proses Produksi Bidang Studi : Pengecoran Logam Judul Tugas : Rancangan Dapur Crucible Untuk Peleburan Paduan Kuningan Diberikan Tgl. : 1 Desember 2009 Selesai Tanggal : 5 April 2010 Dosen Pembimbing : Ir.Raskita S. Meliala Nama Mhs : Andy Hakim N.I.M : 050401025

Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Tanda Tangan Dosen Pemb.

1. 01-12-2009 Pengambilan spesifikasi tugas

2. 03-12-2009 Survey ke Laboratorium

3. 10-12-2009 Asistensi Pendahuluan dan Tinjauan pustaka

4. 09-02-2010 Lanjutkan

5. 16-02-2010 Asistensi perencanaan dapur

6. 18-02-2010 Perbaiki perencanaan dapur

7. 23-02-2010 Asistensi konstruksi dapur

8. 25-02-2010 Perbaiki konstruksi dapur

9. 02-03-2010 Perbaiki

10. 04-03-2010 Lanjutkan

11. 09-03-2010 Lanjutkan gambar teknik

12. 05-04-2010 Selesai, Siap diseminarkan CATATAN: Diketahui, 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Ketua Departemen Teknik Mesin

Dosen Pembimbing setiap asistensi FT. U.S.U. 2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi 3. Kartu ini harus dikembalikan ke

Departemen, bila kegiatan Asistensi telah selesai. Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. 196412241992111001


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT. atas rahmat dan karunia-Nya yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana berjudul “Perancangan Dan Pembuatan Dapur Pelebur Untuk Kuningan Dengan Kapasitas 50 Kg Untuk Keperluan Industri Rumah Tangga (Detail : Kontstruksi Dapur)” yang merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dalam menyelesaikan pendidikan untuk meraih gelar Sarjana Teknik.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ayahanda Akhmad Suleman Nasution dan Ibunda Nurhasanah Aritonang yang membesarkan serta mendidik penulis, dan dengan doa-doanya yang selalu menyertai penulis setiap saat.

2. Ibu Ir.Raskita S Meliala selaku dosen pembimbing tugas sarjana yang telah memberi arahan, bimbingan dan pelajaran berharga dari awal hingga selesainya tugas sarjana ini.

3. Bapak Dr.Ir.Ing.Ikhwansyah Isranuri, M.Eng dan bapak Ir.Tulus Burhanuddin Sitorus,MT Selaku Ketua jurusan dan Sekretaris Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Jurusan Teknik Mesin di Universitas sumatera Utara, yang telah banyak membantu penulis dan memberikan bimbingan selama perkuliahan.

5. Teman – teman sejawat dan seperjuangan, yaitu Doli Martua Lubis, Irham Fadillah Tanjung, Ika Suryani Nasution, Ira Suryani Panjaitan, Harri Mufti serta semua pihak yang telah mendukung. Akhir kata semoga Tugas Sarjana ini dapat bermanfaat. Dan penulis menyadari bahwa

tugas sarjana ini jauh dari kesempurnaan, karena keterbatasan pengetahuan dan referensi maka penulis berharap saran dan kritik yang membangun untuk kesempurnaan tugas sarjana ini.

Medan , Juni 2010

Andy Hakim NIM : 050401025


ABSTRAK

Saat ini hasil pengecoran logam industri rumah tangga di Indonesia masih kalah saing dengan hasil pengecoran industri di luar negeri. Hal ini dikarenakan masih rendahnya kualitas serta tingginya biaya dalam pengoperasian produk pengecoran logam di Indonesia. Tujuan dari perencanaan ini adalah merancang sebuah dapur crucible untuk peleburan kuningan dengan kapasitas 50 kg guna menekan biaya yang tinggi dan meningkat kualitas hasil coran. Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah kajian literatur, rancang ulang dapur, dan pembahasan. Hasil yang diperoleh yaitu sebuah dapur crucible dengan kapasitas peleburan 50kg dengan ukuran tinggi dapur 800mm dan diameter dapur 816mm, diameter ruang bakar 416mm dan tinggi ruang bakar 600mm yang menggunakan bahan bakar minyak tanah. Kesimpulan dari rancangan ini adalah dapur crucible ini sesuai digunakan untuk industri rumah tangga. Kata kunci : Konstruksi Dapur Crucible, Pengecoran, Ruang Bakar


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR…………………………………………………………………………….i ABSTRAK…..……….…………………..……………………………………………………….. ii DAFTAR ISI……………………………………………………………………………………...iii DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………………………….iv DAFTAR TABEL…………………………………………………………………………………v DAFTAR SIMBOL………………………………………………………………………………vi BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. ……………….1

1.1 Latar Belakang ………………………………………………………..2 1.2 Maksud dan Tujuan …………………………………………………2 1.3 Batasan Masalah ………………………………………………………2 1.4 Metode Penulisan ……………………………………………………3 1.5 Sistematika Penulisan ……………………………………………….3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA....................................................................... 4 2.1 Logam Bukan Besi ( Non Ferrous Metal ) …………………………4 2.2 Tembaga dan Paduannya …………………………………………..5 2.2.1 Kuningan …………………………………………….......... 8 2.2.2 Brons……………………………………............................ 10 2.3 Seng dan Paduannya ………………………………………………11 2.4 Magnesium dan Paduannya ………………………………………..11 2.5 Dapur Crucible ……………………………………………………12 2.6 Pemilihan Bahan Batu Tahan Api ………………………………17

2.6.1 pemilihan Batu Tahan Api …………………………………..17 2.6.2 Bahan Batu Tahan Api ………………………………………18

2.7 Semen Tahan Api ……………………………………………….20 2.8 Konstruksi Dapur Pelebur ………………………………………21

BAB III. PERENCANAAN DAPUR ............................................................ 22 3.1 Dapur Pelebur ………………………………………….22 3.2 Cawan Lebur ……………………………………………………….23 3.3 Batu Tahan Api ……………………………………………………..25 3.4 Penumpu Cawan Lebur …………………………………………….25 3.5 Semen Tahan Api …………………………………..……………….26 3.6 Ruang Bakar ………………………………………………………….27 3.7 Dinding Luar …………………………………………………………27 3.8 Pemilihan Alat Pemanas ……………………………………………28

BAB IV. PEMBAHASAN................................................................................. 29 4.1 Konstruki Dapur Pelebur …………………………………………….29 4.2 Kapasitas Cawan Lebur .............................................................. 29 4.3 Batu Tahan Api ………………………………………………………32 4.4 Penumpu Cawan Lebur …………………………………………….36 4.5 Ruang Bakar …………………………………………………………37 4.6 Dinding Luar …………………………………………………………38 4.7 Waktu Peleburan ................................................................................. 39 4.8 Tabel Perancangan .............................................................................. 41 4.9 Hasil Pengujian Dapur ........................................................................ 41

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………..42 DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………..44 LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Diagram fasa tembaga 5 Gambar 2.2 Tembaga bebas oksigen 6 Gambar 2.3 Diagram fasa Cu – O 7 Gambar 2.4 Diagram fasa Cu 8 Gambar 2.5 Diagram fasa Cu – Zn 9 Gambar 2.6 Diagram Fasa Magnesium 12 Gambar 2.7 Dapur Kedudukan Tetap 13 Gambar 2.8 Dapur Crucible Yang Bisa Dimiringkan 13 Gambar 2.9 Tanur Udara Terbuka Penampang Melintang 14 Gambar 2.10 Penampang Tanur Udara 15 Gambar 2.11 Tanur Induksi 16 Gambar 3.1 Konstruksi dapur pelebur 22 Gambar 3.2 cawan lebur 23 Gambar 3.3 Bentuk dan Ukuran Cawan Lebur 24 Gambar 3.4 Dimensi batu tahan api 25 Gambar 3.5 Penumpu Cawan Lebur 26 Gambar 3.6 Luas ruang bakar 27 Gambar 4.1 Dapur Pelebur 29 Gambar 4.2 Bentuk Dan Ukuran Cawan Lebur 32 Gambar 4.3 Batu Tahan Api 33 Gambar 4.4 Penyusunan Batu Tahan Api 34 Gambar 4.5 Dimensi Batu Bata Tahan Api 35 Gambar 4.6 Luas Ruang Bakar 37 Gambar 4.7 Bentangan Plat 38 Gambar 4.8 Hasil Peleburan Kuningan 41


DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Berat jenis beberapa jenis logam 4 Tabel 2.2 Paduan tembaga utama tempaan 7 Tabel 4.1 Berat Total Dapur 41


DAFTAR SIMBOL

SIMBOL KETERANGAN SATUAN Cp1 Panas jenis kuningan padat KJ/kg.0K Cp2 Panas jenis kuningan cair KJ/kg.0K Cp3 Panas jenis batu tahan api KJ/kg.0K Cp4 Panas jenis dinding plat luar KJ/kg.0K Cp5 Panas jenis cawan lebur KJ/kg.0K Ddb Diameter dalam Batu bata m Dlb Diameter luar batu bata m Dp Diameter plat luar m ho Koefisien perpindahan panas konveksi W/m.oC HHV Nilai pembakaran atas minyak tanah KJ/kg kb Konduktivitas thermal batu bata W/m.oC kp Konduktivitas thermal dinding plat W/m.oC L Tinggi ruang bakar m mb Massa batu bata kg mbb Massa bahan bakar kg mpl Massa plat dinding luar kg

mcl Massa cawan lebur kg mal Massa kuningan yang akan dilebur kg Nu Bilangan Nusselt - Pr Bilangan Prandal - q1 Kalor yang terbuang dari dinding dapur KJ/jam q2 Kalor yang terbuang dari lubang cawan lebur KJ/jam Q1 Kalor yang diserap untuk melebur kuningan KJ Q2 Kalor yang diserap batu tahan api KJ Q3 Kalor yang diserap dinding plat luar KJ Q4 Kalor yang diserap cwan lebur KJ Qt1 Kalor total yang diserap KJ Qt2 Kalor yang terbuang selama proses KJ r3 Jari-jari dalam bata m r4 Jari-jari luar bata m r5 Jari-jari luar dinding m Re Bilangan Reynold - tb Tinggi bata yang menerima panas m tp Tinggi plat yang mengalami prubahan suhu m tf Suhu film oK Ta Temperatur ruang bakar oK T1 Temperatur suhu lingkungan oK Uo Koefisien perpindahan panas total W/m.oC V Viskositas Kinematika Cst Xp Ketebalan plat dinding m Xpa Ketebalan plat atas m


cover

Documents