30
BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1
PENDAHULUAN
Hasil rancang bangun mesin akan ditampilkan dalam Bab IV ini. Pada penelitian ini Prodak yang di buat adalah Mesin Cetak Pellet Plastik Plastik, Hasil perancangan akan didiskusikan untuk mengetahui sistem kerja dari mesin extrusi cetak pellet plastik yang telah kami buat. 4.2
MESIN EXTRUSI MOLDING CETAK PELLET PLASTIK
Gambar 4.1 Mesin extrusi cetak pellet plastik
http://digilib.mercubuana.ac.id/
31
Spesifikasi mesin hasil rekayasa perancangan adalah sebagai berikut : 1.
Screw •
Diameter Poros Screw Ø 20 mm dan Ulir dengan Ø 35
•
Type ulir square 4 TPI
•
Material yang dipilih adalah St 60.
2.
Barrel, Diameter dalam 35 mm dan Diameter luar 91 mm.
3.
Motor listrik dengan daya 0,4 hp , 1420 rpm.
4.
Reducer 1 : 6
5.
Band heater 400 watt , 220 Volt. 3 Pcs.
6.
V-belt type A – 4
4.3
PERHITUNGAN
4.3.1
Pemilihan Pemanas Electrik
Dalam pemilhan pemanas elektrik, ada beberpa hal yang harus di perhatikan seperti target panas yang di inginkan, waktu pemanasan awal, dari benda kerja yang di panaskan, dan panas dari matrial yang di panaskan , untuk menentukan ukuran heater, menggunakan rumus 2.1 sebagai berikut : •
Daya heater (Q )
: ? ( kWatt )
•
Massa barrel ( m )
: 4 kg ( pengukuran dengan timbangan
digital ) 𝑘𝑘𝑎𝑙𝑙 kg°C
•
Panas jenis matrial besi ( C )
: 0,113
•
Target panas yang di capai
: 300 oC
•
Suhu ruang
: 25 oC
•
Waktu pemanasan ( t )
: 0,5 jam ( 30 menit )
•
Efiensi ( n )
: 0,1 – 0,5
Q=
4 𝑥 0,113𝑥( 300− 25) 860 x 0,4 x 0,3
http://digilib.mercubuana.ac.id/
32
= 1,204457 k Watt = 1244,7 Watt. Diketahui daya heater yang dibutuhkan adalah 1244,7 watt. Untuk mempermudah pembelian
karena
ketidak
tersediaan
komponen
dipasaran,
maka
diputuskan
menggunakan heater dengan kapasitas 1300 Watt. Untuk jenis pemanas elektrik yang di pilih adalah band heater karena dapat disesuaikan dengan bentuk barrel yang di panaskan. Untuk memudahkan dalam pembelian maka di pilih 3 band heater dengan daya masing-masing 500 Watt pada dies, 800 Watt pada barrel. 4.3.2
Jumlah Kalor Pada Barrel
Untuk menaikan suhu atau merubah suhu pada barrel, harus diketahui terlebih dahulu jumlah kalor yang diserap oleh barrel. Untuk mencari kalor barrel menggunakan rumus (2.2) Q = m.c.∆T Diketahui dari data : 𝑘𝑘𝑎𝑙 kg°C
𝐽 kg℃
•
Panas jenis matrial besi ( c )
: 0,11
•
Target panas yang di capai
: 250 oC
•
Suhu ruang
: 25 oC
•
Massa barrel ( m )
: 4 kg ( pengukuran dengan timbangan
digital ) •
Jumlah kalor yang di serap atau di lepas (Q) : ? J Jadi:
Q
= 4 x 450 (250-25) =
405000 J
http://digilib.mercubuana.ac.id/
( 450
)
33
4.3.3
Waktu Yang Dibutukan Untuk Menaikan Suhu Pada Barrel
Dari data yang telah diketahui, kalor pada barrel adalah 405000J, jadi lama waktu untuk menaikan suhu barrel adalah : 𝑃=
𝑄 𝑡
Dimana : P
: Daya listrik (W)
Q
: Kalor Barrel ( J )
t
: waktu kenaikan suhu (s)
Jadi : 1300 =
t t 4.3.4
=
405000 𝑡
405000 1300
= 311,5 s , Untuk analisa waktu , ( ± 5,19 menit ).
Perpindahan Panas Konduktivitas Pada Pipa
Pada pengoperasian yang konstan,tidak ada perubahan temperatur pada waktu dan titik tertentu. Oleh karena itu perpindahan panas yang masuk ke dalam pipa harus sama dengan perpindahan panas yang keluar. Dengan kata lain, perpindahan panas pada pipa adalah konstan ( Cengel, 2002 ,hal. 165). Perpindahan panas konduksi pada pipa/ silinder dihitungan dengan rumus (2.3)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
34
𝑞= 𝑘
Dimana
∆𝑇 ∆
𝐴
:
q
: Perpindahan kalor (Watt)
K
: Konduktifitas thermal
A
: Luas benda kerja ( m²)
∆𝑇
: Gradien suhu kearah perpindahan kalor
∆
Maka:
q
= 73
=
𝑤
𝑚
℃
250−25 250
59856,25
𝑤225 𝑥 2360 250 𝑥 73
=29,096 Watt
http://digilib.mercubuana.ac.id/
35
4.4
PENGUJIAN TITIK CAIR
Dalam pengujian ini¸ barrel di panaskan dengan menggunakan matrial plastik. Hal ini di lakukan untuk mengetahui penyebaran panas pada dinding barrel dengan matrial plastik. Kondisi: -
Thermocouple di tempelkan di dinding barrel ( Control suhu )
-
Thermometer di tempelkan di dinding barrel ( Pengukur suhu panas )
-
Suhu ruang 25 0C
-
Di dalam hopper cacahan plastik ( polypropilene )
-
Set suhu pada thermocontrol 200 0C
-
Data di ambil pada pukul 15.00 wib
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran panas pada barrel ( ⁰C ) waktu
suhu
(Menit)
( ⁰C )
10' 15' 20'
50 60 90
30'
100
40'
120
60'
140
80'
155
100'
170
1’30’
200
http://digilib.mercubuana.ac.id/
36
180
titik cair
160
suhu ( ⁰C )
140 120 100
suhu ( ⁰C )
80 60 40 20 0 10'
15'
20'
30'
40'
60'
80'
100'
Gambar 4.2 Grafik Temperatur Suhu Dalam Tabung Ketrangan Grafik : Dari grafik diatas mulainya peleburan plastik polypropylene (PP) berat 4 kg dengan waktu 10 menit temperature mulai naik sampai 50ºC membutuhkan waktu100 menit, dari temperature 50 ºC sampai 170 ºC, di setiap 10 menit temperature naik 20 ºC dari grafik diatas menunjukan temperature 170 ºC karena di temperature 170ºC dimana bahan plastik polypropulene (PP) yang dilebur mencair dititik grafik.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
37
4.5
Pengujian Proses Mesin Extrusi
Pengujian di lakukan untuk memriksa fungsi dari pengendali kecepatan extrusi dan panas dalam menghasilkan sebuah produk. Dalam pengujian proses permesinan, data yang di catat adalah sebagai berikut: Matrial uji
: Polypropilene ( pp )
Set suhu
: 200 0C
Electrik Pemanas
: 1300 watt
Suhu ruang
: 25 0C
Ukuran Mold
: Diameter 5mm
Rpm
: 1420 Rpm
Gambar 4.3 produk hasil extrusi Bentuk dan penampang produk yang dihasilkan pada temperatur proses 170 0C telah mulai berbentuk batangan bulet meskipun belum sempurna matrial yang di hasilkan, terlihat di bagian matrial masih putus-putus saat ( pencairan Plastik ).
http://digilib.mercubuana.ac.id/
38
http://digilib.mercubuana.ac.id/
