tugas akhir - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileta/150309265191_2018.pdf · saudaraku...

47
RANCANG BANGUN ALAT PRESSURIZED FLAME HEATING TUGAS AKHIR SAFTA OFELIUS PANGGALO NIM: 150309265191 POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN JURUSAN TEKNIK MESIN ALAT BERAT BALIKPAPAN 2018

Upload: vandiep

Post on 03-Mar-2019

217 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

i

RANCANG BANGUN ALAT PRESSURIZED FLAME

HEATING

TUGAS AKHIR

SAFTA OFELIUS PANGGALO

NIM: 150309265191

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

JURUSAN TEKNIK MESIN ALAT BERAT

BALIKPAPAN

2018

Page 2: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

i

RANCANG BANGUN ALAT PRESSURIZED FLAME

HEATING

TUGAS AKHIR

KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH

SATU SYARAT UNTUK MEMPEROLEH GELAR

AHLI MADYA DARI POLITEKNIK NEGERI

BALIKPAPAN

SAFTA OFELIUS PANGGALO

NIM: 150309265191

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

JURUSAN TEKNIK MESIN ALAT BERAT

BALIKPAPAN

2018

Page 3: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

ii

Page 4: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

iii

Page 5: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

iv

LEMBAR PERSEMBAHAN

Karya ilmiah ini kupersembahkan kepada

Ayah dan Ibu tercinta

Inna Panggalo dan Limbong Lempan

Saudaraku yang ku sayangi

Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana

Sahabat-sahabat saya

Nasrul Hidayat, Heri Wahyudi, Fuad Adhitya, Moh. Rahmansyah, Oktavian

Mada, Nugroho Maulana, Riswanda, Moh. Rian Fauzi dan Candra Bekti

Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Mesin Alat Berat Angkatan 2015

Dosen Teknik Mesin

Dosen Pembimbing dan Wali Dosen

Staff Teknik Mesin

Rekan OJT di Site Adaro

Seluruh Mahasiswa Teknik Mesin Alat Berat

Terkhusus Kawan-Kawan 3 TM Angkatan 2015

Page 6: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

v

Page 7: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

vi

ABSTRACT

In the industrial world, surface treatments always give benefit for improving the

quality of materials. Surface treatment is a process used to repair and provide

different layers. In addition, other things in order improve ability without

changing the characteristics of metal properties. Used to heat materials up to a

certain time, then cooled quickly to carbon material. There are several types of

surface treatments, such as nitriding, carburizing, chromizing, carbonitriding,

flame hardening, induction hardening, and thermal spray. Therefore care is

needed, so they can use maintenance tools with the aim to find out if there is

anything better than the surface treatments that has been used on the market. The

researcher finds and makes tools in the same way as the shape of a gun on a tool

with a circular shape that has aims to coating or harden the material better and

used fuel from acetylene and oxygen or with LPG gas. The trial used acetylene

and oxygen fuel by using the method that has been made, because from what has

been made it is only used with LPG gas fuel. The results of the trial using LPG

gas were able to heat the material to a temperature of 525.8 °C within 6 minutes.

The researcher also conducted a trial for the tool using the tool for 30 minutes

without pause, and can play a tool that can survive. This was what focuses on

heating devices, and the tools that will be used to make better tools such as adding

space to weapons and further cleansing.

Keywords: Surface Treatment, Flame Hardening, Treatment

Page 8: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

vii

ABSTRAK

Dalam dunia industri, surface treatment selalu di butuhkan untuk meningkatkan

kualitas suatu material. Surface treatment adalah proses perlakuan yang

diterapkan untuk mengubah sifat logam pada permukaan, tujuannya untuk

meningkatkan ketahanan aus dan memberikan lapisan yang keras pada permukaan

logam. Selain itu tujuan lainnya antara lain meningkatkan ketahanan korosi tanpa

mengubah dimensi logam. Umumnya perlakuan panas dilakukan dengan cara

memanaskan material sampai pada waktu tertentu, kemudian didinginkan dengan

cepat dengan tujuan untuk menambahkan unsur karbon terhadap material. Ada

beberapa jenis surface treatment, seperti: nitriding, carburizing, chromizing,

carbonitriding, flame hardening, induction hardening, dan thermal spray. Karena

mahalnya alat treatment, maka penulis merancang dan membuat alat treatment

dengan prinsip kerja yang sama dengan treatment pada umumnya, namun

dengan harga yang jauh lebih murah dari harga alat surface treatment yang di jual

di pasaran. Akhirnya penulis merancang dan membuat alat treatment sama seperti

metode kerja alat thermal spary dengan memodifikasi gun pada alat treatment

dengan bentuk circle yang bertujuan agar pelapisan atau pengerasan pada material

lebih merata. Uji coba menggunakan bahan bakar acetylene dan oksigen

mengalami kegagalan dengan menggunakan rancangan yang telah dibuat, karena

dari rancangan yang telah dibuat hanya cocok digunakan dengan bahan bakar

liquified petroleum (LPG). Hasil uji coba dengan menggunakan liquified

petroleum gas (LPG) alat mampu memanaskan material sampai pada temperature

525.8°C dalam waktu 6 menit. Penulis juga melakukan uji coba ketahanan alat

dengan menghidupkan alat selama 30 menit tanpa jeda, dan di dapatkan alat dapat

bertahan. Keunggulan alat pressurized flame heating dari alat treatment lainnya

selain biaya yang lebih murah, pelapisan dengan alat pressurized flame heating

lebih cepat dan lebih merata karena gun yang digunakan berbentuk circle. Disini

penulis masih fokus pada alat pemanas dahulu, dan alat akan di kembangkan lagi

untuk membuat alat lebih baik kedepannya seperti menambahkan ruang pada gun

ciercle dan penyempurnaan lebih lanjut.

Kata kunci: Surface Treatment, Flame Hardening, Treatment

Page 9: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur patut penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

berkat Rahmat dan Karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas

Akhir dengan judul “Rancang Bangun Alat Pressurized Flame Heating”. Tugas

akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan dari

Politeknik Negeri Balikpapan sebagai Diploma III pada jurusan Teknik Mesin

Alat Berat program Studi Alat Berat.

Dalam penyusunan dan penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan,

bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan

ini penulis dengan senang hati menyampaikan terima kasih kepada yang

terhormat:

1. Bapak Ramli, S.E., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Balikpapan.

2. Bapak Zulkifli, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Program Studi

Alat Berat Politeknik Negeri Balikpapan.

3. Bapak Wahyu Anhar,S.T.,M.Eng. sebagai pembimbing I, Bapak Mohamad

Amin,S.Pd.T.,M.P.Fis, sebagai pembimbing 2 yang telah membimbing dan

memberikan pengarahan selama pengerjaan tugas akhir ini.

4. Seluruh staff dan karyawan jurusan Teknik Mesin Alat Berat Politeknik

Negeri Balikpapan dan rekan-rekan atas diskusi dan konsultasi yang di

berikan

5. Ayah, Ibu, dan sanak saudara yang telah memberikan dorongan baik moral

maupun material serta Do’a.

6. Seluruh sahabat angkatan 2015 Teknik Mesin Alat Berat yang telah

banyak membantu selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai.

7. Semua pihak yang penulis tidak dapat menyebutkan satu per satu, yang

telah memberikan bantuan secara langsung maupun tidak langsung dalam

penyusunan tugas akhir ini hingga selasai.

8. Serta rekan-rekan Teknik Mesin Alat Berat angkatan 2015

Page 10: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

ix

Page 11: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ................................... Error! Bookmark not defined.

SURAT PERNYATAAN........................................................................................ ii

LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................ iii

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR

KEPENTINGAN AKADEMIS .............................. Error! Bookmark not defined.

ABSTRACT ............................................................................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................................ 2

1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 2

1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................................... 2

1.6 Sistematika Penulisan .................................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................................ 4

2.2 Pengertian Rancang Bangun .......................................................................... 5

2.3 Surface Treatment .......................................................................................... 5

2.3.1 Nitriding ......................................................................................................... 5

2.3.2 Carburizing .................................................................................................... 6

2.3.3 Chromizing .................................................................................................... 6

2.3.4 Carbonitriding ............................................................................................... 6

2.3.5 Flame Hardening ........................................................................................... 7

2.3.6 Induction Hardening ...................................................................................... 7

2.3.7 Thermal Spray (Surface Coatings) ................................................................ 8

2.4 Jenis-jenis Thermal Spray.............................................................................. 8

2.4.1 Flame Spray ................................................................................................... 8

2.4.2 Flame Spray dan Fuse ................................................................................... 9

2.4.3 Electric-arc Spray .......................................................................................... 9

Page 12: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

xi

2.4.4 Plasma Spray ................................................................................................. 9

BAB III METEDOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian ............................................................................................ 11

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................... 11

3.3 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................................... 11

3.4 Alur Penelitian ............................................................................................. 12

3.5 Desain Alat .................................................................................................. 13

3.6 Pengujian Alat ............................................................................................. 14

3.7 Langkah Kerja ............................................................................................. 14

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perancangan Alat Pressurized Flame Heating ............................................ 15

4.2 Pembuatan Alat Pressurized Flame Heating ............................................... 16

4.2.1 Proses Pembuatan Alat Pressurized Flame Heating ................................... 18

4.2.2 Biaya Pembuatan Alat Pressurized Flame Heating ..................................... 22

4.3 Prinsip Kerja Alat Pressurized Flame Heating ........................................... 22

4.4 Uji Coba Alat Pressurized Flame Heating .................................................. 25

4.5 Pengambilan Data ........................................................................................ 26

4.6 Pembahasan dan Analisa Data ..................................................................... 29

4.7 Kelebihan dan Kekurangan Alat Pressrized Flame Heating ....................... 30

4.7.1 Kelebihan Alat Pressurized Flame Heating ................................................ 30

4.7.2 Kekurangan Alat Pressurized Flame Heating ............................................. 30

4.8 Perawatan dan Penyimpanan ....................................................................... 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 32

5.2 Saran ............................................................................................................ 32

Daftar Pustaka ....................................................................................................... 33

Page 13: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Flowchart penelitian ......................................................................... 12

Gambar 3.2 Tampak Samping .............................................................................. 13

Gambar 4.1 3D Alat Pressurized Flame Heating ................................................. 15

Gambar 4.2 3D gun circle ..................................................................................... 16

Gambar 4.3 Prinsip kerja....................................................................................... 23

Page 14: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Job Safety Analysis Pembuatan ............................................................. 16

Tabel 4.2 Proses Pembuatan Alat Pressurized Flame Heating............................. 19

Tabel 4.3 Biaya Pembuatan Alat Pressurized Flame Heatingi ............................ 22

Tabel 4.4 Job Safety Analysis Uji Coba Alat ........................................................ 25

Tabel 4.5 Pengambilan Data ................................................................................. 27

Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian ............................................................................. 29

Page 15: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknik pengerasan permukaan merupakan suatu proses untuk meningkatkan

sifat kekerasan serta kinerja dari suatu komponen atau material. Kerusakan suatu

material biasanya dimulai dari kerusakan pada bagian permukaan material yang

disebabkan karena adanya pengaruh dari faktor lingkungan seperti korosi ataupun

keausan akibat adanya interaksi dengan komponen lain. Dalam dunia industri,

khususnya industri yang bergerak dibidang permesinan, teknik pengerasan

permukaan sangatlah dibutuhkan untuk menghasilkan suatu komponen atau

peralatan yang memiliki ketahanan terhadap korosi, serta ketahanan terhadap

keausan akibat gesekan antar komponen material, sehingga dengan sendirinya

akan meningkatkan umur pakai komponen. Berbagai cara dilakukan untuk dapat

meningkatkan kualitas permukaan dari suatu material, sesuai dengan kebutuhan

produk yang diinginkan[2].

Thermal spray atau surface treatment adalah metode yang dapat dilakukan

untuk pelapisan permukaan dengan cara pemanasan ke permukaan benda kerja.

Bahan baku untuk memanaskan ada dua yaitu dengan listrik dan gas. Bahan dasar

untuk thermal spray (pelapisan) seperti logam, keramik, dan beberapa bahan

polimer dalam bentuk bubuk, kawat, atau batang. Bahan tersebut di olah

sedemikian rupa dengan perhitungan sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan dan

di produksi dalam bentuk metal powder (serbuk baja). Tujuan thermal spray

adalah untuk melapisi permukaan benda agar lebih kuat dan tahan terhadap

korosi.

Berbagai macam keuntungan yang di dapatkan dengan menggunakan

metode thermal spray seperti dapat membentuk lapisan, membentuk permukaan

yang keras tanpa mengubah inti sifat logam dan tanpa mengubah dimensi logam.

Thermal spray konvensional adalah alat untuk melapisi permukaan dengan

menggunakan gun atau torch, namun pelapisan hanya terjangkau oleh ujung gun

atau torch tersebut sehingga tidak bisa menjangkau bagian dalam yang memiliki

Page 16: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

2

lubang kecil dan melapisi komponen yang berbentuk silinder. Oleh karena itu

dibuat alat pressurized flame hating (thermal spray) dengan gun berbentuk circle.

Tujuan menggunakan gun berbentuk circle agar pelapisan merata di seluruh

permukaan komponen yang berbentuk silinder[1].

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang penuilis uraikan, maka penulis

merumuskan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana cara merancang alat pressurized flame heating?

2. Bagaimana cara membuat pressurized flame heating?

3. Bagaimana prinsip kerja alat pressurized flame heating?

1.3 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil penelitian yang sesuai dengan yang di harapkan

maka disusun batasan masalah guna memperjelas arah untuk mencapai hasil yang

lebih spesifik dan memiliki kelayakan, maka penelitian ini di batasi pada proses

pengolahan:

1. Diameter benda yang dapat di uji kurang dari diameter alat (< 10 cm).

2. Masih menggunakan bahan bakar dari tabung LPG.

3. Kapasitas kompresor 100 Psi.

1.4 Tujuan Penelitian

Jika tujuan penelitian ini mencapai hasil yang positif, maka akan di peroleh

manfaat sebagai berikut:

1. Dapat merancang alat pressurized flame heating.

2. Dapat membuat alat pressurized flame heating.

3. Dapat mengetahui prinsip kerja alat pressurized flame heating.

1.5 Manfaat Penelitian

Dalam penelitian ini penulis berharap untuk dapat memberikan manfaat:

1. Memiliki rancangan alat pressurized flame heating yang berguna untuk

kelengkapan laboratorium metalurgi dengan dimensi yang sederhana.

2. Bisa membuat suatu alat untuk pengerasan komponen logam atau baja.

Page 17: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

3

3. Mengetahui prinsip kerja alat pressurized flame heating dengan hebusan api

yang bertekanan.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembaca dalam memahami isi proposal tugas akhir

ini, maka penulis menyusun proposal tugas akhir ini menjadi 3 (Tiga) bab. Berikut

adalah penjelasan mengenai isi bab-bab yang ada pada proposal tugas akhir ini.

A. Bab I Pendahuluan.

Pada bab ini berisi pendahuluan yang mencakup tentang latar belakang,

rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan

sistematika penulisan.

B. Bab II Landasan Teori.

Pada bab ini berisi tentang tinjauan pustaka dan teori yang mendukung

penelitian tugas akhir.

C. Bab III Metodologi Penelitian.

Pada bab ini berisi tentang jenis penelitian, waktu penelitian, prosedur

penelitian dan diagram.

D. Bab IV Hasil dan Pembahasan.

Di dalam bab ini diuraikan deskripsi objek penelitian analisis data dan

pembahasan hasil penelitian.

E. Bab V Kesimpulan dan Saran.

Di dalam bab ini disajikan kesimpulan berdasarkan hasil analisa yang

merupakan jawaban dari perumusan masalah yang ada dan saran yang dapat

digunakan kedepannya.

F. Daftar Pustaka.

Page 18: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

4

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

(Ataol et al., 2015) melakukan penelitian terkait proses kristalisasi calcium

phosphate (CaP) dalam skala nanoparticle menggunakan flame spray pyrolysis

(FSP). Proses kristalisasi CaP dilakukan dalam reaktor dengan tekanan vakum.

Larutan yang mengandung calcium, dan phosphate disemburkan dengan bantuan

aliran oksigen, dan selanjutnya dipanaskan oleh FSP. Kristal CaP yang telah

terbentuk, terhisap atau dikumpulkan oleh pompa vakum. Ukuran kristal CaP

yang terbentuk berdasarkan pengamatan transmission electron microscopy (TEM)

berkisar 23 nm. Berdasarkan pengujian thermogravimetric analysis (TGA) dengan

differential thermal analysis (DTA) suhu pemanasan yang optimal untuk

pembentukan kristal CaP adalah 700 °C.[3]

.

(Grossmann et al., 2015) melakukan penelitian tentang sudut, dan panjang

nyala api terhadap proses kristalisasi campuran Pt dan TiO2 menggunakan double-

flame (DF) spray. Penyebutan double-flame karena menggunakan 2 buah nozzle

untuk menyemburkan api. Larutan yang mengandung Pt dan TiO2 juga

disemburkan melalui masing-masing nozzle disertai dengan proses pembakaran.

Pengaruh sudut, dan panjang nyala api untuk pembentukan kristalisasi campuran

Pt dan TiO2 menggunakan DF spray dilakukan secara eksperimen dan simulasi.

Berdasarkan penelitian tersebut bahwa panjang nyala api 10 cm dan sudut nyala

api 37,5° menghasilkan pencampuran nanoparticle paling seragam.[4]

.

(Ismail et al., 2016) meneliti tentang pelapisan permukaan titanium dioksida

(TiO2) dengan karbon (C), iron (Fe), silikon (Si), dan vanadium (V) menggunakan

multiple diffusion flame. Nyala api diperoleh dari penggunaan gas hidrogen (H2)

sebagai bahan bakar, dan penggunaan gas oksigen (O2) dicampur dengan argon

(Ar) sebagai pengoksidasi. Karakterisasi lapisan menggunakan high-resolution

transmission electron microscopy (HRTEM), TEM, X-ray diffraction (XRD),

Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), BET, dan

thermogravimetric analysis (TGA). Berdasarkan pembacaan XRD, dan Raman

didapatkan bahwa pada permukaan TiO2 telah dapat dilapisi dengan unsur C, Fe,

Si, dan V. Bentuk lapisan yang terbentuk di permukaan TiO2 dilihat menggunakan

Page 19: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

5

4

pengamatan HRTEM, dan TEM. Penggunaan multiple diffusion flame terhadap

campuran TiO2 dengan C, Fe, Si, dan V mampu menghasilkan carbon coated (C-

TiO2), carbon coated dengan unsur Fe (Fe/C-TiO2), silica coated (Si-TiO2), dan

vanadium doped (V-TiO2) pada TiO2[5]

.

(Lebedev, Aleksandr; Cernasejus, Olegas; Skamat, 2016) menggunakan

plasma sprayed untuk mendeposisikan Nikel (Ni) pada permukaan aluminium

(Al). Sebelum dilakukan pelapisan, substrate diberikan treatment berupa

sandblasting, dan kombinasi preheting. Karakterisasi melapisan meliputi struktur

mikro, porositas, dan kemampuan adhesi. Selain itu, juga dilakukan perbandingan

antara kualitas pelapisan substrate yang langsung dilapisi Ni, dengan subsrtate

yang dilakukan pretreatment (sandblasting, dan preheating) terlebih dahulu[6]

.

2.2 Pengertian Rancang Bangun

Kata “rancang” merupakan kata sifat dari “perancangan” adalah kegiatan

menciptakan sistem baru maupun mengganti atau memperbaiki sistem yang telah

ada baik secara keseluruhan maupun sebagian[7].

2.3 Surface Treatment

Surface treatment (perlakuan permukaan) adalah proses perlakuan yang

diterapkan untuk mengubah sifat logam pada permukaan, tujuannya untuk

meningkatkan ketahanan aus dan memberikan lapisan yang keras pada permukaan

logam. selain itu tujuan lainnya antar lain meningkatkan ketahanan korosi tanpa

mengubah karakterisrik sifat logam. Misalnya roda gigi dimana permukaannya

diharapkan keras untuk mengurangi gesekan dan aus, sedangkan bagian inti tetap

ulet agar lebih tahan terhadap beban dinamik dan impak[2]

. Beberapa jenis

perlakuan permukaan yang umum dilakukan adalah sebagai berikut:

2.3.1 Nitriding

Nitriding adalah proses proses pengerasan permukaan dengan cara

mendifusikan unsur nitrogen ke permukaan logam, baja dan besi cor dengan cara

memanaskan dan menahan logam, baja dan besi cor tersebut dibawah temperatur

kritis (antara 500-590oC) selama periode waktu tertentu dalam kontak dengan gas

atau cairan yang mengandung nitrogen. Proses ini dilakukan dengan memanaskan

Page 20: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

6

4

baja karbon rendah pada gas nitrogen sehingga terbentuk lapian besi nitrida yang

keras pada permukaannya[2].

2.3.2 Carburizing

Carburizing adalah perawatan panas. Proses dimana besi atau baja di

panaskan dihadapan bahan lain (dibawah titik lebur logam) yang membebaskan

karbon seperti terurai. Permukaan luar atau kasus ini akan memiliki kandungan

karbon yang lebih baik dari bahan asli. Ketika baja karbon didinginkan dengan

cepat kandungan karbon akan lebih tinggi pada permukaan sehingga permukaan

akan bertambah keras dan inti tetap ulet dan tangguh[2].

2.3.3 Chromizing

Chromizing adalah pelapisan menggunakan logam kroom (Cr) yang

didifusikan kedalam permukaan base metal dan sebagian berbentuk crome

carbide. Tingkat kekerasan lapisan tergantung pada kandungan karbon pada base

metal yang akan membentuk karbit. Chromizing banyak digunakan pada

komponen-komponen otomotif seperti limk pin, crank control, chain pin, link

plate, dan lain-lain. Komponen-komponen ini digunakan pada turbo charger di

industry otomatif. Chromizing juga digunakan pada press dies, bending dies, dan

drawing dies[2]

.

2.3.4 Carbonitriding

Carbonitriding adalah sebuah proses dimana karbon dan nitrogen yang

diserap oleh permukaan baja ketika dipanaskan sampai suhu kritis untuk

menghasilkan permukaan yang keras. Carbonitriding dapat dilakukan dengan

metode dari cairan atau gas. Cyaniding (Carbonitriding cair) adalah sebuah proses

menggunakan garam, kandungan garam terdiri dari klorida karbonat dengan

berbagai jumlah sianida, tergantung pada aplikasi. Umumnya dilakukan di dalam

kompor tabung jenis cairan sianida dan uap sianida beracun. Resiko yang tinggi

ketika menggunakan metode ini. Kelebihan menggunakan metode carbonitriding

adalah karena adanya nitrogen maka struktur austenite berubah. Perubahan ini

menyebabkan penurunan temperature dan pendinginan yang lambat.

Page 21: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

7

4

Kekurangannya, prosesnya memakan waktu lebih lama dibandingkan metode

lainnya[2]

.

2.3.5 Flame Hardening

Flame hardening atau pengerasan dengan nyala api adalah pengerasan yang

dilakukan dengan memanaskan benda kerja pada nyala api. Nyalaapi tersebut

dapat menggunakan gas elpiji+udara atau acetylene+O2. Prinsip kerja dari flame

hardening adalah permukaan benda kerja dipanaskan hingga suhu austenit,

dengan cara menyalakan api oxy-acetylene dan didinginkan dengan air. Proses ini

hanya dapat dilakukan untuk logam yang mengandung kadar karbon tinggi atau

sedang. Dasar penyalaan nyala api sama dengan pengerasan induksi yaitu

pemanasan yang cepat disusul dengan pendinginan yang cepat, tebal lapisan yang

mengeras tergantung pada kemampuan pengerasan bahan. Karena selam

pemanasan tidak ada penambahan unsur-unsur lain. Kelebihan menggunakan

metode ini, menghasilkan permukaan yang keras. Kekurangannya, tidak bisa

diterapkan pada logam yang tipis, hanya dapat digunakan pada baja karbon

tinggi[2]

.

2.3.6 Induction Hardening

Pengerasan induksi adalah suatu bentuk perlakuan panas dimana bagian

logam di panaskan oleh arus induksi yang terjadi karena adanya medan magnet

yang berubah-ubah dengan sangat cepat karena di sekitar konduktor yang di aliri

arus listrik akan timbul medaan magnet yang besar dan arahnya tergantung pada

besar dan arah arus yang mengalir. Arus induksi terjadi di atas permukaan

sehingga panas akan terjadi di atas pemukaan dan panas yang timbul akan sangat

intens jika arus induksi ditimbulkan oleh arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi.

Untuk menimbulkan pemanasan yang merata pada permukaan maka benda

kerja di letakkan di dekat koil yang di aliri arus bolak-balik frekuensi tinggi. Tebal

kulit tergantung pada tebalnya permukaan yang mengalami pemanasan sampai ke

temperatur austenite sebelum didinginkan. Baja yang di inductioan hardening

akan memperlihatkan distorsi lebih sedikit dari pada yang diquench dari dapur.

Baja yang telah diquench dan di temper dapat di keraskan dengan kulit yang

sangat tipis dan kekerasan yang cukup tinggi[2]

.

Page 22: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

8

4

2.3.7 Thermal Spray (Surface Coatings)

Thermal spray atau surface coatings adalah pelapisan permukaan dengan

cara pemanasan di semprotkan ke permukaan benda kerja. Bahan baku untuk

memanaskan ada dua yaitu dengan listrik dan gas. Bahan dasar untuk thermal

spray (pelapisan) seperti logam, keramik, dan beberapa bahan polimer dalam

bentuk bubuk, kawat atau batang. Bahan tersebut di olah sedemikian rupa dengan

perhitungan sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan dan di produksi dalam bentuk

metal powder (serbuk baja). Tujuan thermal spray adalah untuk melapisi

permukaan benda agar lebih kuat dan tahan terhadap korosi. Proteksi terhadap

keausan yang disebabkan karena gesekan, kimia, panas dan lain-lain ataupun

untuk rekondisi aplikasi sehingga kembali ke fungsi dan ukuran semula[1]

.

2.4 Jenis-jenis Thermal Spray

Thermal spray diklasifikasikan kedalam beberapa jenis berdasarkan pada

jenis bahan bakar, jenis target dan cara meleburkan target. Material yang

digunakan sebagai pelapis berupa bubuk atau kawat yang berasal dari logam,

keramik atau karbida.[1]

Berikut ini adalah jenis-jenis thermal spray:

1. Flame spray.

2. Flame spray dan fuse.

3. Electric-arc spray

4. Plasma spray.

2.4.1 Flame Spray

Flame spray merupakan proses thermal spray yang paling tua. Proses

thermal spray ini menghasilkan suhu campuran bahan bakar oxy-acetylene sekitar

2.670oC untuk meleburkan target yang berupa bubuk, batang atau kawat.

Kecepatan aliran material yang berupa kawat didorong menuju nyala api (flame)

dan dengan tekanan oksigen yang tinggi digunakan untuk mengotomatiskan

logam cair menjadi partikel kecil dan mempercepatnya menuju substrat. Bahan

bakar oksigen yang bertekanan tinggi menghasilkan pijaran api yang suhunya

sangat tinggi sekitar 3.000oC. kawat didorong maju menuju flame dan melebur,

tekanan oksigen dan tekanan udara mendorong logam cair menjadi partikel kecil

yang dipercepat menuju substrat[1]

.

Page 23: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

9

4

2.4.2 Flame Spray dan Fuse

Dalam proses ini, menggunakan serbuk untuk menjadi pelapisan. Serbuk

yang digunakan adalah Ni, Cr, Co, Bo, Fe, W dan Wc dalam berbagai campuran.

Setelah pelapisan telah disemprotkan ke benda kerja tentukan ketebalan yang di

inginkan sebelum alat flame spray digunakan untuk memanaskan bagian

permukaan benda kerja hingga kira-kira 2000 derajat fahrenheit, dengan tujuan

meleburkan serbuk ke benda kerja. Dengan proses ini, pelapisan dapat

diaplikasikan dengan kekerasan hingga 80Rc. Keuntungan yang di dapatkan

dengan proses ini ialah, tahan terhadap benturan, tahan korosi dan meminimalkan

distorsi dan oksidasi. Beberapa pengaplikasian proses ini seperti lengan pompa,

plunger, tabung boller, piston, rotor kompresor, palu mill dan masih banyak

lagi[1]

.

2.4.3 Electric-arc Spray

Electric-arc spray adalah proses menggunakan logam dalam bentuk kawat.

Proses ini berbeda dari proses thelmal spray lain karena tidak ada sumber

eksternal panas seperti api gas atau listrik diinduksi plasma. Pemanas dan

pelapisan terjadi ketika dua elektrik dengan berbeda potensial 18 sampai 40 volt

melalui suluh (gun) menuju ujung temu pada kepala suluh dimana busur listrik

menciptakan suhu melebihi 6000oC. Proses electrci-arc spray lebih mudah untuk

beroperasi dibandingkan dengan proses thermal spray lainnya[1]

.

2.4.4 Plasma Spray

Plasma spray sumber panas yang dipakai kombinasi dari pembakaran bahan

bakar dan oksigen dengan plasma. Plasma adalah gas yang luminous dengan

derajat pengantar arus dan kapasitas termis yang tinggi yang dapat menampung

temperatur jauh diatas 5000oC. Plasma pada hakekatnya terdiri dari molekul-

molekul, elektron-elektron dan berbagai ion sebagai hasil pemecahan atom atau

molekul. Elektron dipercepat dengan kenaikan tegangan di dalam bekas nyala

plasma, sehingga memberikan sebagian tenaganya sewaktu terjadi semburan

dengan atom-atom gas, sehingga temperature atom gas dapat naik hingga

10.000oC sampai 20.000

oC. Prosesnya adalah energi panas dari busur listrik yang

beroperasi pada 40kv-80kv bersama dengan suatu gas pembentuk plasma, baik

nitrogen atau argon, digunakan untuk mencairkan dan memanaskan material

Page 24: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

10

4

pelapis pada kecepatan tinggi sekitar 600 m/detik kepada material yang akan di

lapisi[1]

.

Page 25: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

11

BAB III

METEDOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Penelitian ini menggunakan jenis penelitian experiment, yang bertujuan

memodifikasi alat prototype flame hardening menjadi alat pressurized flame

heating.

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian

Tempat penelitian di laksanakan di Worshop Teknik Mesin Alat Berat

Politeknik Negeri Balikpapan Jalan Soekarno Hatta KM 8 pada bulan juli sampai

dengan bulan agustus 2018.

3.3 Alat dan Bahan Penelitian

Penelitian ini membutuhkan alat sebagai berikut:

1. Peralatan las.

2. Ragum

3. Gerinda.

4. Tool box.

5. Alat ukur

6. Mesin bor

Penelitan ini membutuhkan bahan sebagai berikut:

1. Oksigen dan acetylene dan LPG

2. Pipa stainlesstell.

3. Besi hollow

4. Kompresor.

5. Check Valve.

6. Arang atau sabut kelapa.

Page 26: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

12

3.4 Alur Penelitian

Berikut ini adalah langkah atau alur dalam rancang bangun alat Pressurized

Flame Heating.

Hasil uji

sesuai?

N

Y

Mulai

Studi Pustaka

Rancangan Alat

Rancangan dapat

terimplementasi?

Pembuatan

N

Y

Uji Coba

Analisa Data

Produk

Selesai

Gambar 3.1 Flowchart penelitian

Page 27: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

13

3.5 Desain Alat

Adapun cara untuk mewujudkan desain alat pressurized flame heating

(thermal spray) ialah dengan menggunakan aplikasi autocad dan desain gambar

yang dibuat dalam bentuk dua dimensi.

Keterangan:

1. Kompresor

2. Tabung bahan organik.

3. Hose

4. Check valve (manual)

5. Tabung LPG

6. Stainless steel

7. Gun circle

8. Stand alat dan stand material

2

1

1

1

6

1

5

1

4

1

7 3

1

8

9

1

Gambar 3.2 Tampak Samping

Page 28: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

14

3.6 Pengujian Alat

Dalam proses pengujian alat, pengujian meliputi:

1. Pengukuran temperature yang dicapai oleh alat.

2. Pengukuran tekanan maksimal.

3. Bentuk flame

3.7 Langkah Kerja

Mencari teori-teori tentang surface hardening dan mempelajari cara-cara

kerja proses surface hardening. Setelah mendapat teori-teori tentang alat flame

hardening maka kita mulai merancang dan membuat desain. Setelah membuat

desain maka kita melakukan uji coba alat flame hardening, apabila kita gagal

maka kita kembali ke perancangan alat flame hardening. Setelah semua uji coba

selesai maka kita mendapatkan kesimpulan dari berbagai step perancangan dan uji

coba.

Page 29: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

15

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perancangan Alat Pressurized Flame Heating

Dengan menggunakan aplikasi autoCAD penulis dapat merancang

bagaimana bentuk rancangan alat pressurized flame heating yang akan di buat.

Tujuan perancangan tersebut untuk mempermudah dalam pembuatan alat

pressurized flame heating menjadi bentuk wujud asli dan dengan adanya

perancangan dapat memperkirakan biaya yang dibutuhkan serta dapat

meminimalisir kesalahan saat proses pembuatan. 3D alat pressurized flame

heating di tunjukan pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 3D Alat Pressurized Flame Heating

Page 30: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

16

Gambar 4.2 3D gun circle

4.2 Pembuatan Alat Pressurized Flame Heating

Setelah pembuatan design gambar alat Pressurized Flame Heating yang

sudah di rancang, maka langkah selanjutnya adalah dengan membuat job safety

analysis (JSA) agar proses pembuatan berjalan lancar.

Tabel 4.1 Job Safety Analysis Pembuatan

No. Uraian Pekerjaan Potensi Bahaya Langkah Pencegahan

1. Siapkan bahan dan

peralatan

penunjang

pekerjaan

1. Kejatuhan alat dan

bahan

2. Tergores

3. Pinggang Terkilir

1. Menggunakan Safety

Shoes

2. Berhati-hati pada bagian

yang tajam

3. Menggunakan alat

bantu jika beban terlalu

berat

Page 31: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

17

2 Menggunakan

gerinda

Potong

1. Mata dan anggota

tubuh lainnya

terkena bunga api

akibat pemotongan

bahan

2. Tergores

3. Terjepit

1. Menggunakan Safety

Shoes, kacamata safety

dan sarung tangan

2. Perhatikan arah api sisa

pemotongan, jauhkan

dari anggota tubuh

3. Jauhkan anggota tubuh

dari titik jepit

3. Proses bending 1. Terjepit

2. Terkena lentingan

benda kerja

3. Terbentur ragum

1. Menggunakan Safety

Shoes, kacamata safety

dan sarun tangan

2. Selalu berhati-hati saat

melakukan pekerjaan

4 Proses melubangi

pipa

1. Tangan terpukul

palu

2. Palu terjatuh dan

mengenai kaki

1. Selalu mengunakan

Safety Shoes, kacamata

safety dan sarung

tangan

2. Pastikan memegang

palu dengan benar

5. Menggunakan

mesin las

1. Terkena bunga api

pengelasan

2. Kesetrum

1. Menggunakan safety

pengelasan

2. Pastikan tidak ada kabel

yang terkelupas dan

tempat pekerjaan dalam

keadaan kering

Page 32: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

18

6. Prores gerinda 1. Terkena debu dan

percikan sisa

pengelasan

2. Terjepit

3. Kesetrum

1. Selalu menggunakan

Safety Shoes, kacamata

safety dan sarung

tangan

2. Jauhkan anggota tubuh

dari titik jepit

3. Pastikan tidak ada kabel

yang terkelupas dan

tempat dalam keadaan

kering

7 Membersihkan

tempat kerja

1. Tersandung

2. Pinggang terkilir

1. Bersihkan jalur atau

jalan dengan benar

2. Menggunakan alat

bantu jika beban terlalu

berat

4.2.1 Proses Pembuatan Alat Pressurized Flame Heating

Dalam proses pembuatan alat Pressurized Flame Heating, alat yang

dibutuhkan adalah sebagai berikut:

1. Peralatan safety

2. Peralatan las

3. Tool box

4. Gerinda

5. Mesin bor

6. Ragum

7. Alat ukur dan alat tulis

Dalam proses pembuatan alat Pressurized Flame Heating, bahan yang

dibutuhkan adalah sebagai berikut:

1. Pipa stainlesstell 150 cm

2. Besi hollow 6 m

3. Check Valve (manual)

Page 33: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

19

4. Plat besi 30 cm

5. Baut dan nut

Tabel 4.2 Proses Pembuatan Alat Pressurized Flame Heating

No Langkah-langkah Ilustrasi

1. Lakukan pengukuran pada

besi hollow untuk membuat

stand sesuai pada desain

yang telah dibuat

2. Lakukan pemotongan pada

besi hollow dengan ukuran

sesuai dengan yang telah di

tentukan untuk membentuk

stand

Page 34: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

20

3. Lakukan pengelasan untuk

membentuk sebuah stand

sesuai dengan desain yang

telah dibuat

4. Lakukan pengukuran pada

pipa stainlesstell sebagai

saluran gas oksigen dan gas

acetylene

5. Lakukan pemotongan pada

pipa stainlesstell sesuai

dengan ukuran yang telah

ditentukan

Page 35: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

21

6. Pipa yang telah di potong di

jepit pada ragum lalu

kemudian di lakukan

bending dengan tujuan

untuk membentuk pipa

stainlesstell menjadi sebuah

pipa yang berbentuk circle

7. Pipa yang telah di bending

hingga berbentuk circle

kemudian di beri lubang

pada sisi dalam pipa

8. Setelah itu dilakukan

pengelasan pada pipa

stainlesstell untuk

menyambungkan pipa

stainlesstell berbentuk circle

dan pipa panjang saluran

bahan bakar

9. Kemudian menggabungkan

gun dan stand dengan cara

dilas

Page 36: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

22

10. Setelah dilakukan

pengelasan pada stand dan

kompor, selanjutnya di

lakukan pembersihan pada

bagian yang di las

mengunakan gerinda

sebelum dilakuklan proses

pengecetan

4.2.2 Biaya Pembuatan Alat Pressurized Flame Heating

Tabel 4.3 Biaya Pembuatan Alat Pressurized Flame Heatingi

No Jumlah Material Satuan Jumlah Biaya

1. Pipa Stainlesstell M 3 Rp 90.000

2. Besi Hollow M 5 Rp 175.000

3. Check Valve (Manual) Pcs 3 Rp 75.000

4. Hose M 7 Rp 210.000

5. Klam Pcs 10 Rp 30.000

6. Elektroda Stainlesstell Kg 0,5 Rp 50.000

7. LPG Tabung 1 Rp 23.000

8. Nepel Pcs 4 Rp 60.000

Total Rp 713.000

4.3 Prinsip Kerja Alat Pressurized Flame Heating

Prinsip kerja alat pressurized flame heating ini akan membahas setiap fungsi

dari tiap komponen pada alat. Komponen yang ada pada alat ini diantaranya:

1. Kompresor

2. Tabung bahan organik

Page 37: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

23

3. Hose

4. Check valve (manual)

5. Tabung LPG

6. Stainless steel

7. Gun circle

8. Stand alat dan stand benda uji

Dari beberapa komponen diatas, agar lebih mudah dalam memahami

prinsip, sehingga penjelasan prinsip kerja dari setiap komponen telah dituangkan

dalam bentuk gambar. Gambar dapat di lihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 Prinsip kerja

2

6

5

4

7

8

9

3

1

Page 38: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

24

1. Kompresor

Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, fungsi dari kompresor adalah

untuk mendorong asap yang mengandung unsur karbon yang berada di dalam

tabung bahan organik (2).

2. Tabung bahan organik

Didalam tabung bahan organik yang telah di buat, terdapat bahan organik

(sabut kelapa) yang kemudian di bakar untuk menghasilkan asap. Asap tersebut

kemudian di dorong oleh tekanan dari kompresor (1).

3. Hose

Hose merupakan saluran acetylene dan oksigen atau LPG untuk

memanaskan material dan udara yang mengandung unsur karbon yang di dorong

oleh tekanan dari kompresor(1).

4. Check valve (manual)

Check valve (manual) berfungsi untuk mengatur besar kecilnya tekanan dari

bahan bakar atau LPG (5) dan tekanan udara dari kompresor (1)

5. Tabung LPG

LPG merupakan bahan bakar yang digunakan pada alat untuk dapat

memanaskan serta mengeraskan permukaan material.

6. Stainless steel

Satainless steel adalah bahan yang di gunakan sebagai gun circle (7) pada

alat. Karena dengan gun circle, memanaskan dan megeraskan permukaan material

akan lebih merata.

7. Gun circle

Tujuan dari memodifikasi bentuk gun pada alat menjadi berbentuk circle,

karena dengan gun circle, memanaskan dan megeraskan permukaan material akan

lebih merata.

8. Stand alat dan stand benda material

Stand alat dibuat agar pipa dan gun circle tetap kuat saat alat digunakan dan

stand material dibuat untuk mencekam material agar tidak terjatuh.

Page 39: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

25

4.4 Uji Coba Alat Pressurized Flame Heating

Adapun langkah yang telah dilakukan dalam proses pembuatan alat

Pressurized Flame Heating, tahap selanjutnya adalah melakukan uji coba alat

Pressurized Flame Heating tersebut untuk mengetahui prinsip kerja alat tersebut

sudah berfungsi dengan baik atau tidak. Tahap pertama yang dilakukan dalam

proses pengujian alat, adalah memahami terlebih dahulu JSA pada saat pengujian

untuk mengindentifikasi potensi bahaya yang terjadi saat melakukam proses

pengujian.

Tabel 4.4 Job Safety Analysis Uji Coba Alat

No. Uraian Pekerjaan Potensi Bahaya Langkah Pencegahan

1. Persiapan alat dan

bahan

1. Tesandung

2. Terkilir

3. Terpeleset

1. Menggunakan sepatu

safety, kaus tangan,

helm dan kaca mata

safety

2. Jauhkan anggota tubuh

dari titik jepit

2. Proses pemasangan

house dan klam

1. Terjepit

2. Tergores

1. Jauhkan anggota tubuh

dari titik jepit

2. Menggunakan sarung

tangan

3. Proses pemasangan

benda kerja

1. Terjepit

2. Kejatuhan benda

kerja

1. Jauhkan anggota tubuh

dari titik jepit

2. Menggunakan sepatu

safety

4. Proses menyalakan

api acetylene atau

gas LPG

1. Terbakar

2. Tersandung

1. Menggunakan kaus

tangan

2. Perhatikan jalur atau

jalan saat ingin

menyalakan alat

Page 40: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

26

5. Proses

pengambilan data

1. Tangan terbakar

2. Tersandung

1. Menggunakan kaus

tangan dan perhatikan

jarak antara anggota

tubuh dengan titik api

2. Perhatikan jalur atau

jalan saat pengambilan

data

6. Proses pelepasan

benda benda kerja

1. Tangan terbakar

2. Tersandung

3. Kejatuhan benda

kerja

1. Menggunakan kaus

tangan dan perhatikan

jarak antara anggota

tubuh dengan titik api

2. Perhatikan jalur atau

jalan saat pelepasan

benda kerja

3. Menggunakan sepatu

safety

7. Proses pelapasan

house dan

penyimpanan alat

dan bahan

1. Terjepit

2. Tersandung

3. Terkilir

1. Jauhkan anggota

tubuh dari titik jepit

2. Perhatikan jalur atau

jalan saat proses

pekerjaan

3. Lakukan tumpuan

kaki saat melakukan

pengangkatan

4.5 Pengambilan Data

A. Persiapan awal

Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan pada penelitian yang

telah dirancang

Memposisikan alat yang akan diuji pada tempat yang aman atau yang

telah disediakan

Page 41: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

27

Melakukan testing and adjusting kurang lebih selama 10 menit untuk

memastikan alat telah siap digunakan

B. Pengukuran data

Pengukuran data ini bertujuan untuk mengambil tingkat temperature yang

dicapai dalam proses heat treatment dengan mengunakan alat pressurized flame

heating. Adapun langkah yang dilakukan pada setiap pengukuran dalam

pengambilan data adalah material di panaskan menggunakan api yang dihidupkan

pada gun circle dengan variabel pengukuran pada setiap 1 menit.

Tabel 4.5 Pengambilan Data

No. Waktu Temperature Ilustrasi

1. 1 menit 341.7°C

2. 2 menit 386.2°C

Page 42: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

28

3. 3 menit 414.6°C

4. 4 menit 430.1°C

5. 5 menit 484.1°C

Page 43: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

29

6. 6 menit 525.8°C

4.6 Pembahasan dan Analisa Data

Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian

No. Waktu Temperature

1. 1 menit 341.7°C

2. 2 menit 386.2°C

3. 3 menit 414.6°C

4. 4 menit 430.1°C

5. 5 menit 484.1°C

6. 6 menit 525.8°C

Setelah dilakukannya pengujian pada alat pressurized flame heating,

berdasarkan table 4.5 diatas didapatkan sebuah hasil dimana pada 6 kali

pengukuran, dimenit pertama (menit ke-1) alat pressurized flame heating mampu

memanaskan material yang diuji yaitu sebesar 341.7°C, dan pada pengukuran

terakhir (menit ke-6) alat pressurized flame heating mampu memanaskan material

yang diuji sebesar 525.8°C. Dari data hasil pengujian yang diperoleh, dapat

dibandingkan dengan alat thermal spary lainnya yang juga menggunakan bahan

bakar LPG, alat ini mampu lebih cepat memanaskan material dan melapisi

permukaan, dimana dalam waktu 1 menit alat ini mampu mencapai temperature

Page 44: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

30

341.7°C sedangkan alat thermal spray lainnya hanya mampu mencapai

temperature 321.3°C.

Tabel 4.7 Perbandingan Alat Flame Heating

No Nama Bahan Bakar Waktu Temperature

1. Pressurized Flame Heating LPG 1 Menit 341.7°C

2. Prototype Flame Heating LPG 1 Menit 321.3°C

3. Flame Assited Spray Pyrolysis Acetylene

dan Oksigen

1 Menit 1200°C

Awalnya pengujian alat pressurized flame heating menggunakan bahan

bakar dari acetylene dan oksigen untuk mendapatkan api yang lebih bertekanan

namun mengalami kegagalan saat uji coba alat. Hal itu terjadi karena kesalahan

penulis itu sediri, penulis melakukan uji coba alat pada siang hingga sore hari

sehingga saat uji coba alat pressurized flame heating, pembimbing tidak dapat

mendampingi penulis saat melakukan uji coba. Untuk dapat mengetahui prinsip

kerja alat pressurized flame heating akhirnya penulis menggunakan bahan bakar

dari LPG, namun dengan bahan bakar LPG api yang dikeluarkan dari gun circle

kurang bertekanan.

4.7 Kelebihan dan Kekurangan Alat Pressrized Flame Heating

4.7.1 Kelebihan Alat Pressurized Flame Heating

Bedasarkan analisa dan uji coba yang di lakukan, alat pressurized flame

heating ini memiliki kelebihan diantara lain sebagai berikut:

1. Pemanasan dan pelapisan menggunakan alat ini lebih merata karena gun

yang di gunakan berbentuk circle.

2. Material dan bahan mudah didapatkan dan relative murah di pasaran.

3. Proses pembuatan alat yang mudah dan sederhana.

4.7.2 Kekurangan Alat Pressurized Flame Heating

Berdasarkan analisa dan uji coba yang dilakukan, alat pressurized flame

heating ini memiliki kekurangan diantara lain sebagai berikut:

1. Belum adanya sesnsor automatis untuk mengatur temperature pada alat.

Page 45: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

31

2. Belum adanya pematik automatis pada alat sehingga untuk menggunakan

alat pressurized flame heating masih dengan cara manual.

4.8 Perawatan dan Penyimpanan

Cara perawatan dan penyimpanan yang baik akan berbanding lurus

dengan umur dari alat pressurized flame heating. Berikut ini cara perawatan dan

penyimpanan alat pressurized flame heating.

1. Bersihkan alat pressurized flame heating setealah digunakan.

2. Simpanlah alat pressurized flame heating ditempat yang tidak terkena air,

karena air dapat membuat alat pressurized flame heating berkarat.

Page 46: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

32

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Bedasarkan data yang di peroleh selama melakukan pembuatan alat

pressurized flame heating, maka dapat di simpulkan bahwa:

1. Telah dapat dirancang dan membuat alat pressurized flame heating.

2. Bedasarkan uji coba alat pressurized flame heating, alat mampu

memanaskan material sampai pada temperature 525.8°C dalam waktu 6

menit.

5.2 Saran

1. Sebagai saran untuk penelitian selanjutnya penulis menganjurkan agar

mengganti bahan bakar dengan acetylene dan oksigen agar api yang

dikeluarkan pada gun circle lebih bertekanan.

2. Untuk penelitian kedepannya, perlu ditambahkan ruang pada gun circle agar

terjadi kevakuman didalam ruang sehingga material atau benda uji lebih

cepat mencapai temperature yang diinginkan.

3. Mengubah prinsip kerja pada gun circle menjadi sama seperti prinsip kerja

gun las acetylene dan oksigen.

Page 47: TUGAS AKHIR - spmi.poltekba.ac.idspmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309265191_2018.pdf · Saudaraku yang ku sayangi Sofian, Silfa, Stevano dan Syallum dan Melisa Parliana Sahabat-sahabat

33

Daftar Pustaka

[1] ASM, ASM Handbook vol. 5. 1994. “Termal Spray Coatings”. ASM

International.

[2] Somawardi, Yuliyanto, dan Suseno (2012), Analisis Pengerasan Permukaan

Metode Flame Hardening dengan Penekanan Benda Kerja Sistem Vertikal

pada Baja S45C, Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung, Bangka.

[3] Ataol et al., (2015), “Nanoscale mixing during double-flame spray synthesis

of heterostructured nanoparticles”. Springer Science+Business Media

Dordrecht.

[4] Grossmann et al., (2015), “Synthesis and characterization of nanosized

calcium phosphates by flame spray pyrolysis, and their effect on osteogenic

differentiation of stem cells”. Springer Science+Business Media Dordrecht.

[5] Ismail et al., (2016), “Synthesis of TiO2 nanoparticles containing Fe, Si,

and V using multiple diffusion flames and catalytic oxidation capability of

carbon-coated nanoparticles”. Springer Science+Business Media

Dordrecht.

[6] Lebedev, Aleksandr; Cernasejus, Olegas; Skamat, (2016), “The Influence of

thermal spray process technological parameters on the properties of

coatings”. ASM International. 338 p.

[7] Zulfiandri,MMSI, Sarip Hidayatuloh,MMSI, Mochammad Anas, SKOM

(2014): Rancang Bangun Aplikasi Poliklinik Gigi, Universitas Gunadarma-

Depok.