PERENCANAAN ALAT PENGGILING MATERIAL BEKAS CETAKAN PASIR Fikri Ramaizal, Duskiardi1), Burmawi2) Program Studi Teknik Mesin-Fakultas Teknologi Industri-Universitas Bung Hatta Jl. Gajah Mada No.19 Olo Nanggalo Padang 25143 Telp. 0751-7054257 Fax. 0751-7051341 Email :
[email protected] [email protected] [email protected]
ABSTRACT The sand mold is one of the world's industrial progress of the craft, the depletion of natural resources are the raw material of mold, then the efficiency needs to be considered. The quality of a product is influenced by the fineness of the mold to mold made of sand. Planning Tool Grinder Sand Mold Material Used as a battering sand mold material for recycling, using the motor with power 7 hp and 1500 rpm rotation, and the actual power flange/grinder to crush the sand mold is 6.8 hp, with a hardness value sand mold material 1.7 N/mm2. Using a standard V-belt transmission with pulley reduction ratio of 1:3, so that the round flange to destroy the sand mold material is 500 rpm. Keywords : Sand Mold, Tool Grinder. ABSTRAK Cetakan Pasir merupakan salah satu kemajuan industri didunia kerajinan, semakin berkurangnya sumber daya alam yang menjadi bahan baku cetakan, maka efisiensi perlu dipertimbangkan. Kualitas suatu produk cetakan sangat dipengaruhi oleh kehalusan pasir untuk cetakan yang dibuat. Perencanaan Alat Penggiling Material Bekas Cetakan Pasir sebagai alat penghancur material cetakan pasir untuk proses daur ulang, dengan menggunakan motor penggerak dengan daya 7 hp dan putaran 1500 rpm, dan daya aktual flens/penggiling untuk menghancurkan cetakan pasir adalah 6,8 hp, dengan nilai kekerasan material cetakan pasir 1,7 N/mm2. Menggunakan transmisi sabuk V-standar dengan perbandingan puli reduksi 1:3, sehingga putaran flens untuk menghancurkan material cetakan pasir adalah 500 rpm. Kata kunci: Cetakan Pasir, Alat Penggiling.
1.1 Latar Belakang Cetakan Pasir merupakan salah satu kemajuan industri didunia kerajinan, semakin berkurangnya sumber daya alam yang menjadi bahan baku cetakan, maka efisiensi perlu dipertimbangkan. Kualitas suatu produk cetakan sangat dipengaruhi oleh kehalusan pasir untuk cetakan yang
dibuat. Salah satu metode pengecoran yang paling sering digunakan adalah pengecoran dengan cetakan pasir basah atau green sand molds. Pada pengecoran dengan cetakan pasir basah ini banyak parameter yang berpengaruh terhadap sifat mekanik dan kualitas hasil pengecoran, Proses pengecoran cetakan pasir adalah proses pembuatan
cetakan material dengan cara penuangan kedalam cetakan untuk kelangsungan proses percetakan. Cetakan pasir biasanya dilakukam dengan cara memadatkan pasir,agar rongga yang kosong terisi dengan penuh.Pasir yang biasa digunakan adalah pasir alam atau pasir buatan yang mengandung kadar lempung. Cetakan pasir mudah dibuat dan tidak mahal harganya asalkan memakai pasir yang cocok. Pasir cetak yang baik harus memiliki sifatsifat tertentu yang memenuhi persyaratan diantaranya adalah permeabilitas. Sebelum melakukan pembuatan cetakan, proses yang dikerjakan adalah proses daur ulang. Proses daur ulang merupakan proses menghancurkan sisa-sisa atau pecahan cetakan menjadi bahan yang bisa dimanfaatkan dengan tujuan faktor ekonomis. yang sebenarnya dapat menjadi sesuatu yang berguna, mengurangi penggunaan bahan baku yang baru, mengurangi penggunaan energi, dibandingkan dengan proses pembuatan barang baru. Daur ulang merupakan salah satu strategi pengelolaan sisa cetakan, yang terdiri atas kegiatan pemilihan, pengumpulan, pemprosesan, pendistribusian dan pembuatan produk/material bekas pakai bisa digunakan kembali dan menghasilkan produk. Proses pendauran ulang material sisa cetakan pasir yang terdapat oleh pengrajin untuk membuat cetakan baru menggunakan hasil daur ulang untuk bahan cetakan baru.sehingga sisa cetakan tidak terbuang dan bisa digunakan kembali.oleh karena itu pengrajin bisa menghemat biaya. saat ini dilakukan dengan cara menggunakan system manual untuk menghancurkan material. Proses penghancuran sisa bekas cetakan pasir yang digunakan para pengrajin untuk
menghasilkan cetakan.
butiran-butiran
pasir
dari
1.2 Perumusan Masalah 1. Membutuhkan waktu yang lama dan tenaga kerja untuk mendaur ulang bekas cetakan pasir. 2. Butiran-butiran hasil daur ulang tidak merata. 3. Hasil cetakan mengalami cacat, disebabkan adanya bungkalan-bungkalan hasil daur ulang. 1.3 Batasan Masalah Dalam pelaksanaan penelitian ini, penulis hanya membatasi batasan masalah diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Menetukan Nilai Kekerasan Material Cetakan Pasir. 2. Perencanaan komponen-komponen Alat Penggiling. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan tujuan: 1. Untuk mempercepat dan mempermudah proses daur ulang. 2. Memberikan hasil daur ulang lebih halus dan butiran-butiran yang merata. 3. Untuk menghasilkan daur ulang lebih banyak dalam waktu singkat. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diperoleh dari Perencanaan Alat Pengiling Bekas Cetakan Pasir antara lain: a. Proses penghancuran lebih praktis . b. Menghasilkan cetakan yang lebih banyak,karena daur ulang tidak membutuhakan waktu yang lama. 1.6 Tujuan Penelitian Penelitian ini tujuan:
dilakukan
dengan
1. Untuk mempercepat dan mempermudah proses daur ulang. 2. Memberikan hasil daur ulang lebih halus dan butiran-butiran yang merata 3. Untuk menghasilkan daur ulang lebih banyak dalam waktu singkat. II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 DEFINISI CETAKAN PASIR. Cetakan pasir adalah cetakan yang terbuat dari pasir yang diberi bahan pengikat. Pasir yang paling banyak digunakan adalah pasir silika baik pasir silika dari alam maupun pasir silika buatan dari kwarsit. Bahan pengikat yang paling banyak digunakan adalah bentonit. Cetakan adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat cairan logam yang akan dibentuk oleh model. Pembuatan cetakan dalam proses pengecoran merupakan hal yang sangat penting dan harus sesuai dengan modelnya masing-masing. Pengecoran dengan cetakan pasir adalah proses pengecoran dengan menggunakan pasir sebagai bahan yang digunakan untuk membuat cetakanProses pengecoran ini merupakan suatu proses yang paling dikenal dan dipakai. Proses ini sendiri tidak lain adalah menuangkan logam cair ke rongga dari cetakan pasir, sehingga diperlukan bahan cetakan yang mampu menahan temperatur yang lebih tinggi dari temperatur logam yang dituangkan. Cetakan ini dibuat dengan jalan memadatkan pasir yang berupa pasir alam atau pasir buatan yang mengandung tanah lempung. Cetakan pasir yang digunakan pada pengecoran logam bukan besi (logam non ferrous) selain magnesium menggunakan campuran sebagai berikut: 1. Pasir silica dengan AFS fineness 130 dan butiran pasir subangular : 81,5% 2. Bentonit : 16% 3. Graphite : 2%
4. Corn flour : 0,5% 5. Kadar air : 4-5% Campuran cetakan pasir ini memiliki kekuatan tekan basah (green compressive strength) sebesar 0,55 sampai 0,7 kg/cm2 dan permeability sebesar 25 sampai 35 cm3/min. (T R. Bunga, 1981). 2.2 Bentuk Butir Pasir Cetak Bentuk butir pasir dari pasir cetak digolongkan menjadi beberapa jenis yang ditunjukkan dalam gambar yaitu butir pasir bundar, butir pasir sebagian bersudut, butir pasir bersudut, butir pasir kristal, dan sebagainya.
Gambar 2.1. Bentuk butir-butir dari pasir cetak Syarat-syarat Pasir Cetak Untuk dapat menghasilkan benda tuang yang baik, maka pasir cetak memerlukan sifat-sifat yang memenuhi persyaratan sebagai berikut : 1. Mempunyai sifat mampu bentuk yang baik. Pasir cetak harus dengan mudah dapat dibentuk menjadi bentuk-bentuk cetakan yang diharapkan, baik cetakan berukuran besar maupun cetakan berukuran kecil. 2. Permeabilitas yang cocok. Permeabilitas dapat diartikan sebagai kemampuan cetakan untuk mengalirkan gas-gas dan uap air yang ada di dalamnya keluar dari cetakan. 3. Distribusi besar butir pasir yang cocok. Butiran pasir yang terlalu halus akan mengurangi permeabilitas cetakan, sedangkan butiran yang terlalu kasar
akan meningkatkan permeabilitas cetakan. Untuk itu distribusi besar butir yang cocok perlu dipertimbangkan. 4. Tahan terhadap temperatur tinggi. Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperature tinggi kalau logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang ke dalam cetakan. 5. Mampu dipakai lagi. Setelah proses pengecoran selesai, cetakan harus dapat dibongkar dengan mudah dan pasirnya dapat dipakai berulang- ulang supaya ekonomis. 6. Mempunyai kekuatan yang baik. Cetakan harus mempunyai kekuatan yang cukup agar tidak mudah ambruk baik pada saat penuangan, pengangkutan maupun pemindahan.
III. Metodologi Penelitian 3.1 Diagaram Alir
Gambar 3.1 diagaram alir Perencanaan
3.2. Tahapan Perencanaan Alat Penggiling Material Bekas Cetakan Pasir 1. Study Literatur Adalah perencanaan yang dilakukan dengan menggunakan beberapa buku yang berhubungan dengan masalah yang dibahas 2. Data survey Menyurvai bentuk cetakan pasir
material bekas
3. Pengolahan data Mencari nilai dari kekerasan material cetakan pasir untuk merencanakan daya actual Flens/penggiling. 3.3 Perencanaan Menghitung dan komponen-komponen material cetakan pasir.
memilih material alat penggiling
3.4. Gambar Teknik
Gambar 3.2 Alat Penggiling Material Bekas Cetakan Pasir Keterangan : 1. Motor 2. Sabuk V 3. Puli 4. Poros 5. Bantalan(Bearing) 6. Rangka 7. Bak Penampung(Over)
3.4. Waktu Dan Tempat Penelitian 3.4.1 Waktu Perancanaan telah di laksanakan dari bulan Agustus 2013 sampai bulan oktober 2014. 3.4.2 Tempat Tempat Penelitian dilakukan di laboratorium proses produksi Teknik Mesin FTI Universitas Bung Hatta.
IV. Perencanaan 4.1 Kekerasan Material Cetakan Pasir Tegangan tekan material adalah 1,7 MPa 1,7 MPa = 1,7 N/mm2 Luas penampang Material(mm2)
L = 30 mm b = 15 mm A=Lxb = 30 x 15 = 450 mm2 Gaya yang terjadi pada material F=P.A = 1,7 N/mm2 x 450 mm2 = 765 N
F= Momen puntir Flans T T=F.r = 765 N x 120 mm = 765 N x 0,120 m = 91,8 N/m Maka untuk mencari daya actual untuk flans ,menggunakan persamaan dibawah ini : Tn W= (Kw) 9549 Tn W= 9549 91,8 Nm.400 rpm = 9549 = 3,845 kw HP = 3,845 Kw x 0,735Kw = 5,23 HP Untuk menjadikan kw kedalam HP maka harus dibagi dengan 0,735,sehingga didapat 5,23 HP. Daya Rencana : P = fc x Paktual = 1,3 x 5,23 HP = 6,8 HP Sehingga daya rencana Flans untuk menghancurkan Material Cetakan Pasir sebesar 6,8 HP. Untuk daya rencana motor penggerak dengan daya 6,8 HP tidak tersedia dipasarans,maka daya motor yang direncanakan adalah 7 HP. 4.2 Perencanaan Puli Dasar perencanaan untuk puli ditentukan berdasarkan putaran motor yaitu 1500 rpm.untuk mendapatkan diameter puli yang digerakan dapat menggunakan persamaan sebagai berikut: Direncanakan :
n1 = putaran puli penggerak(rpm) n2 = putaran puli yang digerakan dp = diameter puli pengerak(mm)
Dp = diameter puli yang digerakan n1 = 1500 rpm
n2 = …..? dp = 4 inch = 101,6 mm Dp = 12 inch = 304,8 mm Perbandingan : n1 D p n2 dp 1500 12 n2 4
1500 .4 12 n2 = 500 rpm
n2
4.3. Perencanaan Sabuk Dalam perencanaa sabuk ini,penggunaan sabuk yang direncanakan adalah sabuk V menggunakan dua sabuk yang sama.daya motor yang digunakan adalah 7 Hp dan putaran 1500 rpm. Direncanakan : Daya (P) : 7 HP.0,735 = 5,145 kw Putaran (n) : 1500 rpm Faktor koreksi : 1,2 C : 550 mm C = Jarak sumbu poros, Panjang Sabuk
Berdasarkan hasil perencanaan diatas , memiliki nomor nominal 1813,12mm ,tidak ada ukuran tersebut pada nomor nominal panjang sabuk V Maka diambil panjang
sabuk -V standar dengan 1829 mm(72inch).
nomor nomnal
4.4 Perencanaa Poros Pada perencanaan bahan poros yang digunakan adalah baja karbon S55C dengan kekuatan Tarik 66 kg/mm2.pada poros ini yang dialami adalah beban tumbukan. Momen Puntir rencana T(kg mm) T 9,74 x10 5
Pd n1
6,174 500 = 12026,952 kg/mm
9,74 x100.000
V.Kesimpulan dan saran. 5.1 Kesimpulan. Setelah dilakukan survey hasil kekerasan dilapangan dan perencanaan Alat penggiling Material bekas cetakan sehingga: Tegangan Tekan cetakan pasir adalah 1,7 N/mm2 daya actual flens/penggiling 6,8 Hp daya motor penggerak : 7Hp dengan putaran 1500 rpm Putaran flens/penggiling : 500 rpm Diameter puli penggerak : 101,6 mm Diemeter Puli yang digerakan : 304,8 mm 5.2 Saran Setelah melakukan Analisa dan perhitungan untuk merancang alat Penggiling Material Bekas Cetakan pasir , menyarankan sebelum pembuatan alat sebaiknya lakukan perancangan komoponenkomponen untuk mengetahui ketahanan dan daya maksimum untuk penggiling/komponen paling utama dan motor penggerak pada saat pengujian, agar tidak mengalami kegagalan dan pemilihan material komponen harus lebih kuat dari material yang akan digiling sesuai dengan hasil perancanaan.
DAFTAR PUSTAKA Agustinus Purna Irawan 2007,Diktat kuliah mekanika teknik(statika struktur). Erlangga 1989 Kekuatan bahan Terapan,Edisi Keempat, ,Jakarta. I Made Astika, DNK Putra Negara, Made Agus Susantika 2010 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana, Cetakan pasir , Robert C Juvinall and Kurt M.Marshek,Fundamentals Of Machine component Design. Suga kiyokatsu dan Sularso,2004, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Jakarta, Pradnya paramita.
