BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Seiring dengan meningkatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka kebutuhan manusia akan sesuatu cenderung akan naik pula. Dahulu orang harus bersusah payah untuk membuka sabut kelapa dengan cara menggigit dengan gigi, memukul- mukul dengan batu hingga akhirnya ditemukan logam sebagai alat pembantu untuk membuka sabut kelapa. Data dari APCC (Asia Pacific Coconut Community) mencatat bahwa Indonesia merupakan negara dengan luas lahan perkebunan kelapa terbesar kedua sedunia dengan luas lahan 3,776 juta ha (Coconut Statistic Yearbook, 2006). Dengan pembuatan alat maka dapat dilakukan dengan mudah, cepat, dan seiring dengan waktu, kemudian ditemukan alat pengupas sabut kelapa dengan sistem hidrolik yg lebih memudakan petani atau pengusaha kelapa dengan mudah, cepat dan tepat. Terdapat beberapa metode dalam mengupas sabut kelapa. Pengupas sabut kelapa merupakan sub-sistem yang berfungsi untuk mengupas sabut kelapa sampai terlepas dari tempurungnya. Penyerat sabut kelapa bertujuan memisahkan serat (cocofiber) dan debu (cocodust) dari sabut kelapa. Pemilah serat bertujuan memisahkan cocofiber dari cocodust.
1
Pada dasarnya sebagai pemilah dan untuk memisahkan cocofiber dari cocodust yang menempel (Rindengan., 1995).
1.2
Rumusan Masalah Penulisan Tugas Akhir ini memiliki tujuan, antara lain : 1.2.1
Tujuan umum. a.
Dapat
membuat
suatu
perencanaan
dan
sekaligus
mengaplikasikan dalam praktek lapangan. b. Untuk
menambah
wawasan
pengetehuan
mahasiswa
terhadap hal –hal yang berkaitan dengan teknologi tepet guna. 1.2.1
Tujuan khusus. a. Untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas Akhir Program Studi S-1 Teknik Mesin
Universitas Wijaya Putra
Surabaya. b. Untuk memenuhi syarat kelulusan dan memperoleh gelar S-1 Teknik Mesin.
1.3 Batasan Masalah Untuk mencapai tujuan dari perencanaan dan memperjelas ruang lingkup permasalahan yang akan d bahas, maka akan ditentukan batasan masalah dalam penulisan ini. Dimana dalam batasan masalah ini dihadapkan pada
2
persoalan pada mesin pengupas sabut kelapa menggunakan sistem hidrolik dengan parameter – parameter yang nanatinya dapat dijadikan pembahasan penulisan. Diantara parameter – parameter tersebut antar lain : 1.3.1 Perhitungan perencanaan yang akan dibahas pada penulisan kali ini tidak mengulas mengenai perhitungan tentang rangka dari mesin, dengan asumsi rangka dari mesin pengupas sabut kelapa dinyatakan aman terhadap proses – proses penekanan yang terjadi. 1.3.2 pada proses penekanan yang dilakukan, perbedaan temperatur diasumsikan
tidak
akan
berpengaruh
terhadap
proses
penekananya maupun pada komponen – komponen mesin dan peralatan hidrolik yang ada. 1.3.3 pada rangkaian hidrolik kehilangan
tekanan yang terjadi
sangatlah kecil, sehingga hal tersebut tidak akan berpengaruh terhadap proses permesinan. 1.3.4 perhitungan mengenai rangkaian hidrolik yang digunakan dalam penulisan kali ini tidak akan dimasukan dalam pembahasan. 1.3.5 pada perencanaan sambungan ini kami hanya mengulas mengenai mengenai perhitungan sambungan las saja dan hanya pada bagian-bagian yang vital.
3
1.4 Tujuan penelitian Adapun tujuan penelitian ini meliputi : 1.4.1 Mengetahui pengaruh tekan dan kekuatan material 1.4.2 Memperbaiki sifat mekanik dan sifat fisik matrial 1.4.3 Mengetahui kekerasan pada sabut Kelapa
1.5 Manfaat Penelitian Selama ini mesin pengupas sabut kelapa masih didatangkan dari luar negeri dan masih dengan cara diroll maka dengan merencakan masin pengupas kelapa dengan sistem hidrolik sendiri akan menggantikan mesin dari luar negeri.
1.6 Permasalahan Sebagian petani atau pengusaha kelapa masih memakai jasa tenaga manusia, adapun mesin masih didatangkan dari luar negri dengan bentuk berukuran besar atau dengan sistem diroll yang masih butuh waktu lama untuk mengupas sabut kelapa. Untuk mengatasi masalah ini kami menyederhanakan mesin pangupas sabut kelapa tersebut, sehingga dapat menghemat tenaga, waktu, dan pengeluaran biaya.
1.7 Sistematika penulisan Adapun sistematika penyusunan yang dilakukan adalah sebagai berikut :
4
Bab I Pendahuluan : Pada bab ini membahas tentang hal-hal yang melandasi dari pembuatan mesin pengupas sabut kelapa. Bab II Landasan Teori : Pada bab ini membahas teori dasar yang digunakan pada mesin pengupas sabut kelapa. Bab III Metode Penelitian : Pada bab ini mebahas tentang metode percobaan yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengupas sabut kelapa. Bab IV Penyajian Data dan Analisa : Pada bab ini mebahas tentang perhitungan silinder hidrolik, perencanaan lengan penyangga, pemilihan bahan lengan penyangga,dan perencanaan elemen mesin lainya. Bab V Kesimpulan dan Saran : Pada bab ini membahas tentang esimpulan pembahasan yang diperoleh pada bab-bab sebelumnya.
5
BAB II LANDASAN TEORI 2.1.
PEMBAHASAN BUAH KELAPA Indonesia adalah negara beriklim tropis dengan karakteristik alamnya yang khas. Salah satu tanaman khas daerah tropis adalah kelapa yang sangat mudah ditemui di Indonesia. Di Indonesia, pohon kelapa merupakan komoditas yang paling luas penyebarannya. Buah kelapa merupakan hasil pertanian yang cukup penting, dimana hampir tiap bagiannya dapat dimanfaatkan. Namun selama ini mayoritas petani hanya memanfaatkan isi buah kelapa saja yaitu sebagai kelapa sayur. Sedangkan sisanya hanya menjadi limbah karena dianggap tidak bernilai ekonomis. Kalaupun ada pemanfaatan terhadap sabut kelapa tersebut hanya sebatas untuk bahan baku kerajinan yang nilai ekonomisnya tidak terlalu tinggi. Padahal sabut kelapa menyimpan potensi ekonomis yang cukup besar. Hal ini dapat dilihat dari bagan berikut ini ( Zainal, Mahmu, 2005)
6
Gambar 2.1 Diagram Alur Sabut Kelapa 2.1.1 Daging Buah Kelapa Daging buah adalah komponen utama yang dapat diolah menjadi berbagai produk yang bernilai ekonomi tinggi. Mutu bahan baku dari buah kelapa dipengaruhi oleh karakter fisiko-kimia komponen buah kelapa, yang secara langsung dipengaruhi oleh jenis dan umur buah kelapa; secara tidak langsung oleh lingkungan tumbuh dan pemeliharaan. Lingkungan tumbuh yang sesuai dan pemeliharaan yang baik akan menghasilkan bahan baku bermutu untuk diolah lebih lanjut (Rindengan dkk., 1995; Tenda dkk., 1999).
2.1.2 Sabut Kelapa Sabut kelapa merupakan bagian terluar buah kelapa yang membungkus tempurung kelapa. Ketebalan sabut kelapa berkisar 5-6 cm yang terdiri atas lapisan terluar (exocarpium) dan lapisan dalam (endocarpium). Endocarpium
7
mengandung serat-serat halus yang dapat digunakan sebagai bahan pembuat tali, karung, pulp, karpet, sikat, keset, isolator panas dan suara, filter, bahan pengisi jok kursi/mobil dan papan hardboard. Satu butir buah kelapa menghasilkan 0,4 kg sabut yang mengandung 30% serat. Komposisi kimia sabut kelapa terdiri atas selulosa, lignin, pyroligneous acid, gas, arang, ter, tannin, dan potasium (Rindengan., 1995). Produk primer dari pengolahan sabut kelapa terdiri atas serat (serat panjang), bristle (serat halus dan pendek), dan debu abut. Seratdapat diproses menjadi
serat
berkaret,
matras,geotextile,
karpet,
dan
produk-produk
kerajinan/industri rumah tangga. Matras dan serat berkaret banyak digunakan dalam industri jok, kasur, danpelapis panas. Debu sabut dapat diproses jadikompos dan cocopeat, dan particle board/hardboard.Cocopeat digunakan sebagai substitusi gambutalam untuk industri bunga dan pelapis lapangan golf. Secara tradisional, masyarakat telah mengolah sabut untuk dijadikan tali dan dianyam menjadi kesed. Namum volume serta nilai dari agroindustri ini masih sangat rendah jika dibandingkan dengan total volume sabut yang dihasilkan oleh tanaman kelapa. Nilai tertinggi (grade I) dari agroindustri sabut kelapa adalah serat lurus yang halus. Grade II serat lurus kasar serta grade III serat kusut. Selain itu masih ada hasil sampingan berupa gabus atau coco dush. Untuk memperoleh hasil ini, diperlukan sebuah unit pengolahan dengan perencanaan yang baik. Serat yang kusut masih harus dipres menjadi blok-blok
8
padat hingga pengangkutannya tidak makan banyak tempat. Nilai serat akan lebih tinggi lagi kalau sudah digrade menjadi 3 macam kualitas. Di dalam pengolahan serat sabut, pengembangan industri ini haruslah ditunjang dengan kelayakan teknis terutama ketersediaan pasokan bahan baku sabut kelapa. Setiap satu alat pengolah sabut sederhana ini haruslah ditunjang oleh minimal 54,5 ha tanaman kelapa yang setara dengan 5.450 pohon kelapa. Mendapatkan areal kelapa seluas tersebut di atas dalam satu hamparan sangat sulit, sehingga bahan baku harus dikumpulkan dari areal yang terpencar-pencar dan memerlukan biaya dalam pengumpulannya. Keadaan ini makin sulit dengan beragamnya produk yang dihasilkan petani. Petani yang menghasilkan kopra sebagai produk utamanya tidak akan menyisakan sabut dan tempurung karena digunakan untuk pengasapan kelapa; sehingga yang tersisa hanya air kelapa. Selain itu infrastruktur yang belum baik di setiap lokasi juga merupakan faktor kesulitan dalam pengembangan usaha hasil samping. Aspek teknis alat pengolah sangat menentukan kualitas hasil olahan. Yang banyak terjadi, kualitas serat sabut yang dihasilkan oleh industri rakyat tidak sesuai dengan standar kualitas yang diminta oleh konsumen, dan hal ini dijadikan alasan oleh calon pembeli untuk menentukan harga dan bahkan menolak membeli produk yang sudah dihasilkan petani. Oleh karena itu pembinaan dan pengawasan terhadap produsen alat pengolah juga mutlak perlu mendapat perhatian dinas perindustrian setempat.
9
2.1.3
Tempurung Kelapa Berat dan tebal tempurung sangat ditentukan oleh jenis tanaman kelapa.
Kelapa dalam mempunyai tempurung yang lebih berat dan tebal daripada kelapa Hibrida dan kelapa Genjah. Tempurung beratnya sekitar 15-19% bobot buah kelapa dengan ketebalan 3-5 mm. Komposisi kimia tempurung terdiri atas; Selulosa 26,60%, pentosan 27,70%, lignin 29,40%, abu 0,60%, solvent ekstraktif 4,20%,
uronat
anhidrat
3,50%,
nitrogen
0,11%,
dan
air
8,00%
(Ibnusantoso,2001). Tempurung kelapa yang dulu hanya digunakan sebagai bahan bakar, sekarang sudah merupakan bahan baku industri cukup penting. Produk yang dihasilkan dari pengolahan tempurung adalah arang, arang aktif, tepung tempurung dan barang kerajinan. Arang aktif dari tempurung kelapa memiliki daya saing yang kuat karena mutunya tinggi dan tergolong sumber daya yang terbarukan. Selain digunakan dalam industri farmasi, pertambangan, dan penjernihan, arang aktif juga digunakan untuk penyaring atau penjernih ruangan untuk menyerap polusi dan bau tidak sedap dalam ruangan. Peningkatan ekspor arang tempurung dan arang aktif dalam kurun waktu 10 tahun terakhir masingmasing 13,86% untuk arang tempurung dan 6,1% untuk arang aktif. Jumlah ekspor saat ini untuk arang tempurung dan arang aktif masing-masing 29.493 ton dan 11.553 ton. Pengembangan pengolahan arang dari tempurung lokasinya harus berada di sekitar pasar tradisional, agar tidak jauh dari sumber bahan baku.
10
Kendala dalam pengolahan arang tempurung dari limbah pasar ini adalah kondisi tempurung yang tidak utuh. Kebiasan masyarakat, memarut kelapa dilakukan setelah daging buah dipisah dengan tempurungnya. Cara pengupasan daging buah dengan tempurung adalah dengan melepas tempurung sedikit demi sedikit, sehingga tempurung menjadi kepingan-kepingan kecil. Bentuk ini kurang memenuhi syarat untuk pembuatan arang. Kebiasan ini perlu diubah dengan cara pemarutan kelapa dimana pemarutan daging kelapa dilakukan pada kondisi daging dan tempurung masih bersatu, cara ini menyisakan tempurung yang utuh. Selama ini industri pengolahan arang aktif di dalam negeri kurang berkembang. Ekspor dilakukan dalam bentuk arang tempurung oleh pengusaha menengah dengan melakukan sortasi arang yang diperoleh dari masyarakat. Hal ini menyebabkan nilai tambah yang diperoleh sangat rendah, dibandingkan jika mengolah arang sampai menjadi arang aktif; nilai tambahnya dapat mencapai lebih dari 300%. 2.1.4
Air Kelapa Volume air yang terdapat pada kelapa Dalam sekitar 300 ml, kelapa
Hibrida 230 ml, dan kelapa Genjah 150 ml. Air kelapa dimanfaatkan untuk pembuatan minuman ringan, jelly, ragi, alkohol, nata de coco, dextran, anggur, cuka, ethyl acetat, dan sebagainya. Komposisi kimia air kelapa adalah; specific grafity 1,02%, bahan padat 4,71%, gula 2,56%, abu 0,46%, minyak 0,74%, protein 0,55%, dan senyawa khlorida 0,17%.
11
Air kelapa yang dapat diolah untuk menghasilkan beberapa produk bernilai ekonomi seperti minuman ringan, cuka, dan nata de coco. Nata de coco sendiri selain sebagai makanan berserat, juga dapat digunakan dalam industri akustik. Saat ini baru nata de coco yang telah berkembang mulai dari skala industri rumah tangga hingga industri besar (Tenda dkk., 1999). Sekitar 40% butir kelapa yang dihasilkan diolah menjadi kopra (5 milyar butir/tahun), dan hasil samping yang tersisa dari pengolahan kopra adalah air kelapa, karena sabut dan tempurungnya dibakar untuk pengasapan kopra. Banyaknya jumlah air kelapa yang didapat, barangkali tidak perlu diolah semua. Jumlah pengolahan air kelapa menjadi nata de coco sangat ditentukan oleh perkembangan jumlah konsumsi yang mungkin terjadi. Persaingan di segmen minuman ini sangat tinggi, karena banyaknya macam dan merek yang beredar saat ini. Sementara penampilan nata de coco sejak awal sampai sekarang tidak mengalami perubahan. Oleh sebab itu di daerah yang akan dikembangkan pengolahan nata de coco perlu dilakukan survei pasar terlebih dahulu. Hal ini hanya dapat dilakukan oleh perusahaan menengah dan besar. Maka untuk mendapatkan hasil dari semua buah kelapa diperlukan alat tepat guna (Hilmawan 2012) bagaimana mengupas sabut kelapa dengan mesin manual yang hasil sabut tersebut bisa dimanfaatkan bagi pengusah yang menglola sabut kelapa, agar hasilnya lebih baek dan efesin juga mendapat keuntungan yang lebih besar dari pada biasanya.
12
2.2
BAHAN YANG DIGUNAKAN ALAT PENGUPAS SABUT KELAPA
2.2.1 Pengertian ilmu logam Ilmu Logam diidentifikasikan sebagai ilmu pengetahuan yang menerangkan tentang :
Sifat dan struktur logam
Pembuatan logam
Pengolahan logam
Ilmu Logam dibagi menjadi dua bagian : a. Ilmu Logam Produktif yaitu ilmu yang menerangkan tentang dasar– dasar pengolahan dan penyelidikan logam. b. Ilmu Logam Fisik yaitu ilmu yang menerangkan tentang sifat – sifat dan struktur logam. 2.2.2 Macam – macam logam Berdasarkan unsur dasar yang terbuat dalam logam, maka logam dibagi menjadi dua golongan utama yaitu : 1.
Logam Ferrous Logam ferrous disebut juga besi karbon atau baja karbon yang unsur dasarnya terdiri dari unsur besi (Fe) dan karbon (C) ditambah unsur bawahan yaitu : Silisium (Si), Mangan (Mn), Fosphor (P) dana Sulfur (S), dimana unsur – unsur bawahan tersebut sangat mempengaruhi
13
sifat dari logam ferrous, sehingga prosentase dari unsur bawahan harus dibatasi. 2.
Logam Non Ferrous Logam Non Ferrous yaitu logam yang berbentuk bukan dari unsure dasarnya besi (Fe) dan Carbon (C), yang termasuk logam non ferrous adalah :
Aluminium (Al)
Logam – logam mulia (emas, perak, perunggu)
Magnesium (Mg)
Tembaga (Cu)
Antimonium
Seng (Zn)
Wolfram
Nikel (Ni)
Kobalt
Timah hitam (Pb)
Timah
A. Besi Logam besi terbuat dari biji – biji besi yang didapat dari hasil tambang, kemudian diolah pada dapur tinggi sehingga menghasilkan besi kasar. Adapun macam – macam besi sebagai berikut :
14
a. Besi kasar putih, mempunyai sifat – sifat :
Titik cair + 11000 C
Mempunyai kandungan karbon sebesar 2,3 % sampai dengan 3,5 %
Keras, mudah pecah, cepat membeku dan berwarna putih
Baik untuk pembuatan baja.
b. Besi kasar kelabu, mempunyai sifat – sifat :
Titik cair + 1300˚C
Mempunyai kandungan karbon sebesar 3,5 % sampai dengan 5%
Berwarna kelabu
Mudah dituangkan, kenyal dan agak rapuh (Suherman, 1987)
B.Baja Logam baja dihasilkan dari pengolahan lanjut besi kasar pada dapur konventer, Siemens Martin atau dapur listrik, dimana hasil pengolahan dari dapur – dapur tersebut menghasilkan baja karbon yang mempunyai kandungan karbon maksimum 1,7 %. Baja karbon sangat banyak jenisnya, dimana komposisi kimia, sifat mekanis, ukuran, bentuk dan sebagainya dispesifikasikan untuk masing - masing penggunaan pada Standar Industri Jepang (JIS). Pada bab ini menjelaskan tentang baja karbon. Besi murni lunak,
15
tidak kuat sehingga tidak dapat dipakai. Untuk menambah kekuatan, karbon (C) 2% atau kurang ditambahkan ke besi murni membentuk material struktur campuran besi karbon. Material ini disebut baja karbon. Disamping karbon, baja karbon terdiri dari sejumlah kecil mangan (Mn), dan silikon (Si), dan sedikit phospor (P) serta belerang (S) sebagai unsur - unsur pada pembuatan baja. Elemen - elemen ini disebut 5 elemen untuk besi. Tabel 2.6 menspesifisikan karakteristik dari masing - masing 5 elemen tersebut. Besi yang mengandung silikon dan karbon 2-4,5% disebut Besi Tuang. Baja campuran yang dibuat untuk penggunaan dan perlakuan khusus, mengandung nikel (Ni), khrom (Cr), tembaga (Cu), molybden (Mo), vanadium (V), aluminium (Al), titan (Ti), boron (B) dan sebagainya disamping karbon. Baja campuran diklasifikasikan menjadi baja campuran tinggi dan baja campuran rendah, sesuai dengan jumlah kandungan elemen campurannya. Baja campuran juga disebut Baja Khusus. Normalnya walaupun baja khusus juga merupakan baja karbon tingkat tinggi misalnya baja perkakas, baja potong atau baja diperkeras, yang dibuat dengan produksi khusus atau metode perlakuan panas dan lain-lain. Adapun pembagian jenis – jenis baja : a) Baja karbon rendah Baja karbon rendah yang biasanya disebut mid steel mengandung karbon antara 0,1 % sampai dengan 0,3 % dan dalam perdagangan
16
baja karbon rendah berbentuk batang (profil), plat – plat baja dan baja strip. b) Baja karbon sedang Baja karbon sedang mempunyai kandungan karbon antara 0,3 % sampai dengan 0,6 % dan dalam perdagangan baja karbon sedang digunakan untuk bahan baut, mur, poros, piston, poros engkol dan roda gigi. c) Baja karbon tinggi Baja karbon tinggi mempunyai kandungan karbon antara 0,7 % sampai dengan 1.3 % dan setelah mengalami proses heat treatment, baja tersebut digunakan untuk pegas (per), alat – alat perkakas, gergaji, pisau, kikir dan pahat potong. d) Baja campuran Baja campuran yang biasanya disebut alloy steel, adalah baja yang sudah mengalami proses penambahan unsur – unsur paduan yang bertujuan untuk memperbaiki sifat kekerasan dan keuletan. e) Baja tahan karat Baja tahan karat yang biasanya disebut stainless steel, bersifat memberikan perlawanan terhadap karat. Dan untuk menghasilkan baja tahan karat, baja karbon ditambahi unsur paduan chorium sebesar 2%. (Suherman, 1987)
17
2.3 PERALATAN UKUR DAN PERKAKAS TANGAN PADA PROSES – PROSES PEKERJAAN LOGAM 2.3.1
Peralatan ukur Seperangkat alat ukur merupakan seperangkat alat pertukangan yang
digunakan untuk pengukuran pada proses pekerjaan logam, sehingga pekerjaan dapat dihasilkan dan dikontrol dengan cermat. Peralatan ukur dirancang untuk mendapatkan hasil ukuran dari suatu benda yang sehingga pekerjaan dapat diselesaikan dengan ukuran yang tepat. Peralatan ukur merupakan alat pokok bagi seorang tukang sehingga jika digunakan dengan cara yang tidak benar maka keuntungan yang seharusnya diperoleh dari hasil pengukuran tersebut akan hilang begitu saja dan bahkan dapat merugikan serangkaian proses kerja. Untuk itu salah satu faktor penting untuk belajar menjadi seorang pekerja orang bidang logam adalah mengenal terlebih dahulu nama – nama peralatan ukur dan fungsinya serta dapat mengetahui dengan tepat dan benar penggunaannya. Beberapa peralatan ukur yang biasa dipergunakan bidang pekerjaan logam adalah sebagai berikut : 1. Mistar a) Mistar baja lurus Mistar lurus terbuat dari baja / baja tahan karat, digunakan untuk pengukuran panjang. Kebanyakan memiliki kebalan 1 – 1,5 mm, lebar 25 mm dan panjang 300 – 1000 mm.
18
Gambar 2.2 Mistar baja lurus. a) Mistar siku Mistar siku baja menekuk ke kanan, disebut juga mistar tukang kayu.
Gambar 2.3 Mistar siku. b) Mistar gulung Memungkinkan untuk digunakan dalam pengukuran lurus dan lengkung. Ketika diluruskan, mistar ini digunakan sebagai penggaris lurus. Jika terbuat dari baja tempa, penyusutan dan pemuaiannya dapat diabaikan. Karena itu, mistar ini lebih akurat daripada mistar kain. Yang ditunjukkan pada gambar disebut juga mistar cembung.
19
Gambar 2.4 Mistar gulung 2. Caliper a) Calipers outside Caliper outside digunakan untuk mengukur diameter luar dari material / benda bulat atau ketebalan (gambar 2.5). b) Calipers inside Caliper inside digunakan untuk mengukur diameter dalam dari silinder atau lebar celah (gambar 2.6).
Gambar 2.5 Calipers outside
Gambar 2.6 Calipers inside
3. Jangka sorong Digunakan untuk mengukur diameter dalam dan diameter luar serta mengukur panjang. Kedalaman celah atau lubang dapat diukur dengan
20
pengukur kedalaman yang ada. Mistar kecil dibawah mistar utama dapat dibaca dengan Vernier. 4. Gerinda Untuk menghaluskan hasil las dan benda kerja
Gambar 2.7 mesin gerinda 2.4 Peralatan pelindung untuk operator las Busur listrik menghasilkan cahaya dan panas yang kuat, bermacam – macam peralatan yang disyaratkan untuk melindungi operator las. Helm las atau kap las tangan dilengkapi dengan kacanya untuk melindungi mata dari cahaya yang kuat. Sepatu keska, selubung tangan dan sarung tangan dari kulit untuk mencegah panas atau melindungi dari arus listrik. Peralatan pelindung sangat efektif untuk melindungi pembakaran terhadap baju dan badan operator las selama pengelasan berlangsung. Helm las digunakan pengelasan yang tidak memungkinkan menggunakan kap las tangan dan digunakan untuk pengelasan posisi vertikal atau pengelasan diatas kepala. Kap las tangan digunakan ketika mengelas datar atau pengelasan sambungan tumpul jika diperlukan.
21
Gambar 2.8 Kap las tangan & Helm las 1. Palu tetek Alat ini digunakan untuk membersihkan bagian dari yang dilas atau menghilangkan terak. Alat ini juga disebut ” Palu terak” atau ”Palu tetek”. Utamanya digunakan untuk menghilangkan terak. Sikat baja juga selalu digunakan untuk pembersihan.
Gambar 2.9 Palu tetek 2. Stang las untuk Las Busur Listrik Alat
ini
digunakan
untuk
memegang
elektrode
las
dengan
menggunakan stang pengaman. Diusahakan stang yang ringan dan bermutu baik.
22
Gambar 2.10 Stang las untuk Las Busur Listrik 2.5 TEKNIK PENGELASAN BUSUR LISTRIK 2.5.1 Penanganan Mesin Las Busur Listrik Arus Bolak-balik
Gambar 2.11 Mesin Las Busur Listrik Tahapan-tahapan persiapan yang perlu dilakukan dan hal-hal penting yang harus diperhatikan dalam penanganan mesin las busur listrik arus bolak balik meliputi : 1) Pemeriksaan sirkuit utama.
23
Pemeriksaan sirkuit utama mesin las seperti ditunjukkan pada gambar 2.12 dengan langkah-langkah sebagai berikut : a) Yakinkan bahwa saklar tenaga dalam keadaan mati (off ) b) Periksa sambungan kabel las bila ada yang lepas c) Periksa isolasi sambungan antar kabel dan yakinkan bahwa isolasi sambungan dalam keadaan aman d) Periksa bahwa kabel ground dalam keadaan tertanam.
Gambar 2.12 Sirkuit utama 2) Pemeriksaan sirkuit bantu Pemeriksaan sirkuit bantu dan pemasangan elektrode las seperti ditunjukan pada gambar 2.13 dan gambar 2.1 4 dengan pemeriksaan sebagai berikut : a) Periksa sambungan kabel las yang terlepas. b) Periksa isolasi sambungan kabel. c) Sambungkan kabel ground dengan meja kerja pada posisi yang aman dari gerakan d) Periksa kebenaran penyambungan kabel .
24
e) Masukan elektrode kedalam penjepit pada kemiringan yang Benar
Gambar 2.13 Sambungan kabel
Gambar 2.14 Pemasangan electrode
3) Persiapan tang ampere Sebelum mesin las dipergunakan dengan sebenarnya terlebih dahulu perlu menyiapkan tang amper, gambar2.15 dan lakukan : a) Putar dial pengatur pada posisi yang optimal. b) Lewatkan kabelnya dengan aman ditengah-tengah penjepitnya.
Gambar 2.15 Penyiapan tang ampere. 4) Pengaturan arus a) Hidupkan Saklar tenaga. b) Hidupkan Saklar mesin las (On ).
25
c)
Putar tuas pengatur amper untuk pengaturan ampere yang benar atau sesuai yang dikehendaki.
d) Lakukan sentuhan antara elektrode dengan material dasar untuk mengetahui pengisian aliran arus listrik yang terjadi. e) Periksa optimalisasi arus dengan menggunakan tang amper. f) Matikan saklar mesin las ( Off ) Pengaturan arus dan pemeriksaan pengisian arus seperti pada gambar 2.16 dan gambar 2.17.
Gambar 2.16 Pengaturan arus Mesin Las Busur Listrik
Gambar 2.17 Pemeriksaan arus Mesin Las Busur Listrik
26
2.5.2 Penyalaan Busur Listrik 1) Persiapan Sebagai langkah awal dalam proses penyalaan busur, lakukan persiapan dengan melaksanakan langkah-langkah sebagai berikut : a) Mengeset mesin las (Lihat “Penanganan Mesin Las Busur Listrik Arus Bolakbalik”). b) Menyetel arus pengelasan sampai 160A, tebal plat 9 mm c) Membersihkan permukaan logam dasar. d) Mengatur logam induk secara mendatar pada meja kerja. 2) Posisi tubuh Posisi tubuh yang benar seperti ditunjukkan pada gambar 2.18 juga menunjang kesempurnaan hasil pengelasan. Untuk itu perhatikan hal – hal berikut dibawah ini : a) Tegakkan badan bagian atas dan buka posisi kaki anda b) Pegang holder dan pertahankan siku-siku tangan anda pada posisi horizontal
27
Gambar 2.18 Posisi tubuh saat penyalaan busur listrik 3) Menyalakan busur Langkah-langkah penyalaan busur adalah sebagai berikut : a) Masukkan elektrode kedalam holder pada sudut yang benar b) Dekatkan posisi elektrode pada posisi penyalaan busur. Untuk diingat ! Lindungi wajah anda dengan kap las. c)
Penyalaan Busur
Ketukkan ujung elektrode pada material dan pertahankan jarak terhadap material dasar kurang lebih 2 sampai 3 mm.
Goreskan elektrode pada logam dasar dan pertahankan jarak antara logam dasar kurang lebih 2 sampai 3
28
Gambar 2.19 Proses Penyalaan busur 4) Menghentikan busur Untuk menghentikan busur, kurangi gerakan busur agar lebih pendek dan angkat secepat mungkin elektrode dari bahan induk dengan gerakan posisi balik dan sedikit dimiringkan, seperti terlihat pada gambar 2.20. Untuk meneruskan las ulangi langkah 3 dan 4 tetapi terlebih dahulu dibersihkan ujung hasil las pertama dan selanjutnya.
Gambar 2.20 Menghentikan busur 2.6 Pengelasan Posisi Datar
29
2.6.1
Mengelas Manik manik Lurus posisi datar 1) Persiapan Sebagai langkah awal dalam proses pengelasan ini, lakukan persiapan dengan melakukan langkah-langkah sebagai berikut : a) Tempatkan logam dasar tebal 10 mm pada meja kerja pada posisi yang stabil dan bersihkan permukaannya. b) Aturlah arus las dengan besaran antara 100 & 120 A. c) Atur posisi tubuh seperti pada gambar 2.18 2) Penyalaan busur Nyalakan busur api sekitar 10-20 mm didepan titik awal dan kembali ke posisi semula seperti terlihat pada gambar 2.21.
Gambar 2.21 Penyalaan busur pada pengelasan posisi datar 3) Pengelasan manik-manik las a) Tempatkan elektroda 900 terhadap permukaan logam dasar dan 700 - 800 terhadap arah pengelasan.
30
b) Tahanlah dengan seksama lebar rigi-rigi jangan sampai melebihi dua kali diameter inti. c) Tetapkan bahwa panjang busur kira-kira 3- 4 mm. d) Arahkan elektrode las pada ujung lubang pengelasan.
Gambar 2.22 Posisi elektrode
Gambar 2.23 Posisi Batang Las
4) Mematikan busur las Untuk mematikan busur las biarkan panjang busur menjadi pendek dan kemudian cepat matikan 5) Menyambung manik-manik las Terbatasnya panjang elektrode terbungkus yang digunakan pada proses pengelasan ini mengakibatkan terputusnya manik-manik las. Untuk menyambung kembali ikutilah petunjuk berikut : a) Bersihkan ujung lubangnya. b) Nyalakan busur sekitar 20 mm di depan kawah las dan putar balik kekawah lasnya.
31
c) Buatlah endapan sehingga kawah lasnya terisi kemudian pindahkan elektrodanya ke depan.
Gambar 2.24 Posisi alur busur.
Gambar 2.25 Penampang mumbungan las.
6) Pengisian kawah/lubang las Buatlah endapan pada kawah las sehingga sama rata dengan bahan yang dilas. a) Biarkan panjangnya busur itu memendek pada ujung garis pengelasan dan buatlah lingkaran kecil 2 atau 3 kali. b) Nyalakan dan matikan busur secara berulang-ulang dan jangan lupa sebelum awal pengelasan lakukan pembersihan terlebih dahulu.
32
Gambar
2.26 Cara pemutusan arus.
7) Pemeriksaan hasil las Setelah proses pengelasan selesai, periksalah hal-hal berikut : a) Kondisi akhir ujung pengelasan. b) Hasil pengelasan (ketebalannya, kekuatannya, relung-relung lasnya). c) Takik / Tumpang tindih (overlapping) d) Penampang hasil las (lihat gambar 2.28) e) Pembersihan.terak maupun percikan las.
Gambar 2.27 Hasil pengelasan
Gambar 2.28 Takik &overlap
33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Proses Perencanaan Proses perencanaan proyek akhir dengan judul mesin pengupas sabut kelapa dengan sistem manual,memuat tentang cara kerja dari mesin yang pengoperasiannya menggunakan pres tangan dan tidak menekankan konstruksi model dari mesin tersebut. Tahapan-Tahapan Dalam Perencanaan :
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
34
3.2 Material yang digunakan Mesin 1. Besi kanal 80 mm bahan penyangga bawah sebagai beban. 2. Besi pipa 70 mm tiang penyangga beban. 3. Besi plat 10 mm bahan penyangga cakaran. 4. Besi plat 6 mm bahan untuk cakaran/pisau pengupas dan bahan ayunan lengan. 5. Pegas 40 mm panjang 35 cm berperan untuk naik turunya proses pengupasan sabut kelapa. 6. Besi As 30 mm bahan untuk penekanan 7. mur baut m 10 x 40
Gambar 3.2 Alat Pengupas Sabut Kelapa
35
3.3
Perhitungan Rangka
Gambar3.3 Sketsa Rangka Berat kanal
= 25 Kg x 9,81= 245.25N
Berat pipa penyangga = 17 Kg x 9,81= 166.77N Berat pegas
= 8 Kg x 9,81= 78.48N
Berat tekanan pengupas/cakaran pisau = 10 Kg x 9,81= 98.1N Berat besi bulat penyangga pisau = 10 Kg x 9,81= 9.81N Berat as atas buat penekan =5 Kg x 9.81= 49.05 N Berat papan 3.4
= 24 Kg x 9,81= 235,44 N
Perhitungan ayunan lengan pengupas
Tebal plat
= 6 mm
Diameter lengan
= 4 mmPitch = 100 mm2
36
Tegangan tarik ijin bahan lengan
=90 N/ mm2
Tegangan geser bahan lengan
= 400 N/ mm
Gambar 3.7 Lengan pengupas sabut kelapa 3.5 Teknik pengumpulan data Data yang dikumpulkan dalam pembuatan alat pengupas sabut kelapa ini adalah hasil dari beberapa proses : pembubutan, Pengelasan, serta proses uji kekerasan. Yang mempengaruhi “pemilihan bahan untuk pembuatan alat dengan memperhatikan sifat mekaniknya (kekerasan dan keuletan) di kenakan proses penekanan”. Untuk mendapatkan data seluas-luasnya
dalam
pembuatan
dan
penelitian
ini
penullis
menggunakan teknik pengumpulan data sebagai berikut : 3.5.1 Metode Literatur Metode
Literatur
dimaksudkan
untuk
mencari
dan
mengumpulkan data-data dengan jalan membaca catatan kuliah, buku-buku dan lain-lain.
37
3.5.2 Metode Observasi Dalam melaksanakan pembuatan dan penelitian tidak lepas dari faktor-faktor pengaman terhadap suatu benda yang di buat dan di selidiki dalam pelaksanaannya memakai observasi langsung. Dalam mengumpulkan data-data yang di peroleh dengan cara mengadakan observasi langsung, mulai dari proses pembuatan sampai pengujian benda kerja. 3.6 Teknik Analisa Data Untuk mengetahui nilai kekerasan dari pembuatan pembelahan kelapa dengan menggunakan bahan Alat pembelah dengan cara cakaran, penulis mengadakan eksperimen terlebih dahulu kemudian menganalisa dan menjelaskan secara diskriptif. Dari penjelasan tersebut akan di uraikan keterkaitan nilai kekerasan bahan serta ke uletan.
38
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1
Data Penelitian Setelah penulis mengadakan pembuatan
dan penelitian di
kampus WIJAYA PUTRA maka yang diperoleh data-data sebagai berikut yang disusun dalam bentuk tabel dan gambar sehingga mempermudah pembacaan dan hasil penelitian. Dalam pembuatan dan penelitian ini setelah benda kerja di dibuat dengan melalui beberapa proses yaitu : proses penekanan dengan buah kelapa dan tua dan muda. Sebelum benda kerja di uji pengupasan kelapa diproses dengan tahapan-tahapan sebagai berikut, benda kerja dibelah atasnya dengan bertujuan untuk mengupas sabut kelapa dan hasil yang maksimal, dan mudah dalam proses pencakaranya, kemudian diambil dengan tangan, dan ditarik srabutnya supaya nantinya benda kerja halus dan bersih. 4.1.1 Perbedaan buah kelapa. 1. Pada umumnya buah kelapa yang masih baru turun dari pohan biasanya lebih mudah untuk pengupasan. 2. Dibanding buah kelapa yang sudah lama ataupun sudah tua.
39
7 6 5 4 3 2 1 0
baru lama
10 detik 15 detik 20 detik 25 detik
Gambar 4.1 diagram Tekanan buah kelapa Pengaruh terjadinya proses pengupasan pada sabut kelapa dikarnakan perbedaan benda kerja dan daya tekan dijelaskan pada gambar 4.1 diagram diatas.
4.2. Langkah Pengerjaan 4.2.1. Membuat rangka 1. Memotong bahan Bahan yang digunakan adalah : Besi kanal 30 x 80 Besi pipa d 40 x 700 Besi plat D 200 x d 180 tebal 15 Besi plat 6 x 100 Bearing ukuran 14
40
Gambar 4.2 Konstruksi rangka pengupas sabut kelapa a) Untuk kaki meja: Memotong besi kanal 3 x 6 x sepanjang 54 cm sebanyak 3 buah dan 13 cm 6 buah. b) Untuk penyangga besi pipa : D 40 x panjang 70 cm Memotong besi kanal buat penyangga pegas 3 x 6 x sepanjang 40 cm, untuk rangka pendek sebanyak 1 buah. c) Untuk landasan pegas : 1) Memotong besi as d lubang dalam 3 cm sepanjang 10 cm sebanyak 1 buah. 2) Memotong besi plat D 20 x d 180 x 1,5 cm
41
sebanyak 1 buah. d) Untuk landasan ayunan lengan : Memotong besi plat 6 x 3,5 x 0,3 cm sepanjang 30 cm sebanyak 2 buah dan bearing 1 buah e) Untuk bawah: 1) Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 94 cm sebanyak 2 buah. 2) Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 43 cm sebanyak 2 buah.
2. Proses pengelasan a. Mengelas kaki meja dengan rangka pendek atas dan bawah sebanyak 4 kali. b. Mengelas kaki meja dengan rangka panjang atas dan bawah sebanyak 4 kali. c. Mengelas penguat atas meja 1 buah sebanyak 2 kali. d. Mengelas kaki meja dengan rangka laci depan, belakang, dan samping kanan dan kiri masing-masing sebanyak 2 kali. 3. Proses pengecatan Langkah pengerjaan dalam proses pengecatan yaitu : a. Membersihkan seluruh permukaan benda dengan amplas dan air untuk menghilangkan korosi.
42
b. Pengamplasan dilakukan beberapa kali sampai permukaan benda luar dan dalam benar-benar bersih. c. Mendempul beberapa bagian yang cacat dengan dempul plastic untuk menambal bagian-bagian yang berlubang. d. Mengamplas sisa dempulan yang tidak rata. Dengan amplas kasar dan halus,finishing menggunakan amplas halus dan air. e. Memberikan cat dasar ke seluruh bagian yang akan dicat sebanyak 2 kali lapisan. f. Mengamplas kembali permukaan yang telah diberi cat dasar sampai benar-benar halus dan rata dengan menggunakan amplas halus dan air agar lapisan cat dasar tidak terkikis terlalu banyak. g. Melakukan pengecatan warna 2 kali lapisan agar tebal dan cat awet. 4. Proses perakitan Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi mesin yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan. Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut : 1. Komponen-komponen yang akan dirakit, telah selesai dikerjakan dan telah siap ukuran sesuai perencanaan. 2. Komponen-komponen standart siap pakai ataupun dipasangkan.
43
3. Mengetahui
jumlah
yang
akan
dirakit
dan
mengetahui
cara
pemasangannya. 4. Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing komponen yang tersedia. 5. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan. Komponen- komponen dari mesin ini adalah : Langkah-langkah perakitan waktu pengujian alat: 1. Menyiapkan rangka (meja) yang telah diambung dengan proses pengelasan sesuai desain. 2. Memasang papan kayu sebagai landasan. 3. Meletakan buah kelapa pada posisi bekas batang buah diatas 4. Ditekan dengan tangan dan proses penekanan akan terjadi pembelahan 4.3.Waktu Permesinan 4.3.1 Pembuatan Alur Pada Landasan Jumlah tekan yang dibuat = 1 buah Bahan profil-U ST 37 Diameter pisau cakaran (D) = 100 mm Kecepatan spindle (N) = 310 rpm Panjang lengan as = 500 mm Panjang benda kerja (L) = 80 mm Jumlah cakaran pada pisau potong (n) = 6 biji Pemakanan per cakaran (ft) = 0,25 m
44
1. Kecepatan mengupas 1 = 10 dtk 1 = 15 dtk 1 = 20 dtk 1 = 25 dtk 2. Pemakanan cakaran 0,15 = 0,25 = 0,25 . 310. = 310 = 0,31
6 5 tua
4
sedang
3
muda 2
sedang baru
1
sedang lama
0 1 jam 1 jam 1 jam 1 jam
Gambar 4.3 Diagram kecepatan mengupasan.
45
BAB V PENUTUP 5.1
Kesimpulan Dari hasil pembuatan alat pengupas sabut kelapa dapat disimpulkan
sebagai berikut: 1. Alat pengupas sabut kelapa terdiri dari penekanan dengan tangan, proses pengerjaan pembalahan dengan cara cakaran. 2. Konstruksi meja menggunakan besi ukuran 80 x 40 x 50 cm. 3. Total pembuatan alat pengupas sabut kelapa sebesar Rp.1.390.000;00 4. Lama pengerjaan 2 bulan 5.1
Saran
1. Untuk selanjutnya alat pengupas sabut kelapa ini harap dilengkapi dengan cakaran yang lebih tajam supaya lebih mudah pembelahanya. 2. Pada saat perawatan harap diperhatikan pisau cakaran karena berpenguruh saat pengerjaan dan perlu diperhatikan baut-baut yang kendor supaya dikencangkan terlebih dahulu 3. Untuk penggunaan yang hati-hati karena rentan dengan beban keras pada buah kelapa. 4. Diperlukan penempatan khusus supaya terhindar dari kerusakan.
46
DAFTAR PUSTAKA
Khurmi,R.S, & Gupta, J.K. (2002). Machine Design,New Delhi: S.C Had & Company LTD. Ram Nagar Supratikno Rahardjo., 1996, Sunda Kelapa sebagai Bandar di Jalur Sutra. Thomas B. Ataladjar dan Sudiyono, 1991, 'Sunda Kelapa' di Ensiklopedi Nasional Indonesia. Jakarta: Cipta Adi Pustaka Popov, E.P . 1995. MekanikaTeknik( Machine of Material ), Jakarta,Erlangga. Sularso, & Suga, K. 1997,Dasar dan Pemilihan Elemen Mesin, Jakarta. Arikunto, & suharsimi, 1996, Prosuder Penelitian Suatu Pendekatan Praktek, Jakarta: Rineka Cipta Fahmi, 2008, Metalurgi II, Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh November Sudjana, 2008, Teknik Pengepresan,Jakarta, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Agung, 2007 Baja Perkakas, Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh November Hitachi, Recent Research and Development of Tool Steel for Dies and Molds Rochim, 1994, Penekanan, Bandung, Lembaga Penelitian Institut Teknologi Bandung Tata Surdia, & Shinroku 2000, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta : Pradnya Paramita Team Metalurgi, 2007, Panduan Praktikum Metalurgi, laboratorium metalurgi Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
47
