Pembuatan Unit Pengaduk Logam Cair

aaahjdHadijaya, Alumni Prodi Pendidikan Kimia FKIP UT UPBJJ Jakarta; Pensiunan PNS pada Jabfung Litkayasa BATAN PUSPIPTEK Serpong Banten, HP/WA : 08128727937

Pendahuluan

Pada proses pembuatan logam paduan dengan metode casting (peleburan dan penuangan), antara unsur utama dan unsur tambahan mengalami pencampuran. Pencampuran akan sempuma atau terjadi homogenitas yang baik pada produk tuang apabila unsur tambahan dapat terdistribusi secara merata sehingga semua unsur yang ada tamasuk juga unsur pengotor memiliki ikatan intermetalik yang baik. Pencampuran unsur-unsur secara kimiawi dalam suatu komposisi paduan logam akan memberikan pengaruh tertentu terhadap perilaku fisis dan mekanis dari produk tuang seperti kekuatan, keuletan dan kekerasan.
Dalam kondisi dimana unsur tambahan (serbuk Mg) akan ditambahkan kedalam cairan logam (AlMg2) pada suhu diatas 700°C, beberapa kendala yang kemungkinan besar dapat terjadi adalah serbuk Mg tidak segera larut dalam logam cair aluminium karena adanya perbedaan masa jenis. Masa jenis Mg (1.74 g/m) lebih kecil dari pada masa jenis Al (2.78 g/m) sehingga serbuk Mg mengambang diatas cairan aluminium. Disamping itu juga disebabkan karena adanya perbedaan fasa dimana pada saat pencampuran dilakukan, Mg masih dalam fasa padat sedangkan Al dalam fasa cair. Casting dengan perlakuan tertentu memungkinkan pencampuran tersebut terjadi dengan sempurna mengingat bahwa titik leleh Mg (650°C) lebih rendah dari pada titik leleh A1 (660°C). Untuk memperoleh produk tuang dalam pencampuran unsur yang sempurna maka salah satu cara perlakuannya adalah melalui metode mixed casting (peleburan disertai pengadukan).
Sehubungan dengan masalah tersebut telah dibuat satu unit pengaduk logam cair yang digunakan sebagai sarana dukung pada proses pembuatan logam paduan khususnya logam paduan Aluminium (AlMg2 atau AlMgSi) dengan cara casting. Tujuan rancangbangun alat aduk logam cair ini adalah untuk meningkatkan homogenitas pada penambahan unsur paduan dengan unsur utama dari logam produk tuang dengan cara pengadukan.

Bahan :
1.Plat besi ukuran 100 cm x l00 cm. sebanyak 1 lembar
2.Plat SS ukuran 50 cm x 50 cm. scbanyak l lembar
3.Pipa SS ukuran 100 cm, diameter 4 cm. sebanyak l batang
4.Pipa pejal SS ukuran 75 cm, diameter 0.5 cm, sebanyak 2 batang
5.Kabel power, sebanyak 1 roll (150 cm)
6.Kabel serabut halus, sebanyak 1 roll (200 cm)
7.Kawat las 1 dus (isi 100 batang)
8.Soket kecil l buah
9.Terminal kabel 1 buah
10.Dinamo 40 Watt, 50 – 150 Rpm sebanyak 1 buah
11.Lampu indikator warna kuning I buah
12.Mur/ baut 1 box isi 25, masing-masing terdiri dari 0.3″, 0.7″ dan 1.2″
13.Cat meni dan cat pilox masing-masing l kaleng

Alat :
1.Mesin potong plat
2.Gergaji besi
3.Mesin las
4.Gerinda
5.Mesin tekuk plat
6.Mesin bor

Rancang bangun alat aduk logam cair dilakukan secara bertahap yang dimulai dari pembuatan gambar disain selanjutnya menginventarisasi bahan dan peralatan yang diperlukan. Pekerjaan pembuatan alat aduk ini  dibagi menjadi 2 (dua) tahap yaitu pekerjaan mekanik yang merupakan pekerjaan awal dan pekerjaan instalasi elektrikal. Pekerjaan awal yang dilakukan adalah memotong plat besi dan membuat lubang-lubang untuk casing dengan ukuran sesuai gambar disain. Selanjutnya plat ditekuk untuk memberi bentuk bagian muka casing lalu dilakukan penyambungan bagian potongan plat dengan pengelasan. Casing harus disanggah oleh sebuah stager agar dapat berdiri tegak lurus keatas. Stager terdiri dari sebatang pipa SS yang salah satu ujungnya disambungkan ke selembar plat SS sebagai dudukan dengan cara dilas. Casing dicat warna krem sedangkan stager dari bahan SS cukup di-polish sehingga berkilau. Pekerjaan elektrikal dimulai dengan memasang terminal kabel, memasang kabel power yang berhubungan dengan lampu indikator maupun dinamo, menempatkan lampu indikator, menempatkan tombol-tombol ON-OFF dan tombol pengatur kecepatan aduk dan yang terakhir adalah menempatkan dinamo serta memasang pemegang tangkai aduk.

gamb1Dalam menentukan model atau bentuk alat aduk (Gambar-1), perancang menyesuaikan dengan keadaan melting furnace (tungku lebur) dimana unit alat aduk akan ditempatkan. Melting furnace memiliki sebuah krusibel grafit atau cawan lebur yang kedudukannya vertikal. Krusibel grafit adalah tempat bahan logam yang akan dilelehkan. Bagian bibir krusibel merupakan area mendatar terdiri dari susunan batu tahan api yang memungkinkan alat aduk dapat berdiri tegak (Gambar-2). Sesuai menurut keadaan melting furnace tersebut maka alat aduk harus dirancang dengan arah vertikal terhadap krusibel. Faktor lainnya yang harus disesuaikan dengan keadaan melting furnace adalah pengaruh uap panas terhadap keselamatan dinamo yang terdapat di dalam casing (rumahan) alat aduk. Pada proses peleburan bahan logam paduan AlMg2 diperlukan setting suhu melting furnace antara 700-800°C. Jarak alat aduk tahadap krusibel perlu disesuaikan agar dinamo tidak lekas rusak karena serangan uap panas. Altematif yang dilakukan adalah dengan cara memasang stager atau tiang penopang casing. Tiang dari bahan SS tersebut berdiri pada plat SS dimana plat SS juga berfungsi sebagai tutup krusibel. Bagian tengah plat SS diberi lubang kecil untuk pelumasan tangkai aduk.

gamb2Dimensi casing ditentukan dengan mempertimbangkan volume dinamo yang berbentuk silinder dengan ukuran diameter 9 cm dan tingginya 12 cm. Dinamo akan ditempatkan dibagian tengah ruang casing, untuk itu ruang casing harus cukup longgar sehingga memudahkan pemasangan terminal kabel yang menghubungkan power supply dengan dinamo serta lampu indikator. Dimensi casing yang ideal diperkirakan antara 60-70% lebih besar dari dimensi dinamo. Bentuk bagian dan dimensi casing sangat tergantung pada susunan benda-benda didalamnya dan dapat divariasi sesuai imajinasi perancang. Untuk diameter dinamo 9 cm, maka lebar ideal casing diperkirakan 14,4 cm -15,3 cm. Sedangkan tinggi ideal casing diperkirakan 19,2 cm – 20,4 cm. Bagian dasar casing harus diberi lubang yang proporsional berdiameter 7 cm untuk melewatkan as/ poros pada dinamo yang akan dihubungkan dengan sudu aduk. Pada persilangan diagonal lubang as (bagian dasar casing) juga diberi tempat lubang untuk mur/ baut agar duduknya dinamo lebih kokoh. Pelubangan lainnya pada casing yang cukup penting diantaranya untuk lintasan kabel power supply 1 cm, pelubangan untuk bagian-bagian tombol dalam bentuk lubang persegi empat berukuran 7 cm x 2,5 cm, lubang untuk lampu indikator berdiameter 1 cm serta lubang untuk ventilasi berdiameter 7 cm.

melting furnaceGambar 3. Tungku peleburan logam Aluminium (A dan B)

Pada pelaksanaan uji fungsi, alat aduk yang selesai dibuat kemudian dipasang atau ditempatkan diatas bilik pemanas tungku (Gambar-2 dan 3B) sehingga sudu-sudu pengaduk berada didalam krusibel tungku (cawan lebur). Cawan lebur diisi skrap AlMg2 (unsur utama) sebanyak 1000 gram dan serbuk Mg sebagai unsur tambahan sebanyak 20 gram. Tungku dioperasikan pada suhu 750°C dan alat aduk djjalankan selama 2 menit setelah skrap logam paduan AlMg2 mencair atau meleleh.

Tingkat homogenitas produk tuang dari uji fungsi yang dilakukan dikaji setelah produk tuang dianalisis komposisinya dengan metoda AAS. Pada percobaan peleburan logam paduan AlMg2 yang pernah dilakukan sebelumnya dipelajari bahwa proses peleburan pada suhu diatas 700°C dapat mengakibatkan terjadinya penurunan unsur Mg logam produk tuang sebagai pengaruh oksidasi. Komposisi unsur Mg pada skrap AlMg2 yang belum dilebur mecapai 2,4% akan tetapi setelah dilakukan peleburan dalam waktu 2 jam, unsur Mg hanya tersisa 0,8% hal ini tentu saja akan berdampak pada menurunnya mechanical properties logam tuang. Setelah dilakukan analisis komposisi dengan metode AAS ternyata unsur Mg yang terdapat didalam logam produk tuang AlMg2 menjadi 2,0%. Apabila pencampuran tersebut berlangsung sempurna, setidaknya unsur Mg pada logam tuang menjadi 2,8% bukan 2,0%. Pada uji fungsi penggunaan alat aduk hasil rancang-bangun selama 2 menit atau 120 detik tingkat homogenitas produk tuang AlMg2 mencapai 71,43% dan dengan waktu aduk 600 detik diperoleh tingkat homogenitas mencapai 85,35% (lihat Tabel-l).

Tabel-1. Data Pengaruh Waktu Aduk Terhadap Tingkat Homogenitas Logam AlMg2

tabel aduk

gamb3Hal ini menunjukkan kecenderungan bahwa panjangnya waktu aduk berpengaruh terhadap kenaikan tingkat homogenitas logam cor (Gambar-4). Beberapa faktor yang kiranya cukup mempengaruhi homogenitas antara lain metode penambahan unsur Mg dan lamanya waktu pengadukan, karena waktu pengadukan yang lebih panjang akan memberikan kesempatan serbuk Mg terdistribusi secara lebih merata. Namun demikian proses pemulihan unsur Mg pada logam produk tuang dapat dikatakan masih memenuhi jangkauan komposisi yang ditargetkan karena berdasarkan standar DIN 1725 part 1 edition 1967 dijelaskan bahwa kandungan Mg pada logam paduan AlMg2 berkisar antara l,7% sampai 2,4%.

Penutup

Alat aduk logam cor dapat beroperasi dengan baik dan cukup membantu pelaksanaan homogenitas logam cair khususnya bagi percobaan pembuatan logam paduan aluminium (AlMg2 atau AlMgSi). Tingkat homogenitas sebesar 71% untuk waktu aduk 2 menit dapat terus dinaikkan dengan memperpanjang waktu aduk. Unsur Mg sehanyak 20 gram (untuk mengkonpensasi kehilangan akibat oksidasi ) yang ditambahkan pada 1000 gram skrap AlMg2, menghasilkan produk tuang AlMg2 dengan kandungan Mg 2% memenuhi standar DIN 1725 tetapi masih perlu diteliti lebih jauh lagi mengenai keberadaan kandungan Mg pada logam produk tuang apakah dalam fasa padat atau fasa cair karena berpengaruh pada keuletannya.[Gway]

gwy

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *