Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir

(1)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

TUGAS SARJANA

TEKNIK PENGECORAN LOGAM

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

RUMAH POMPA SENTRIFUGAL DENGAN

KAPASITAS 20 M

/ JAM AIR DENGAN PROSES

PENGECORAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR

O L E H :

SYAIFUL AKBAR

NIM : 030401074

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(3)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(4)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(5)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(6)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(7)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk menghitung dimensi dari rumah pompa yang digunakan untuk jenis pompa sentrifugal satu tingkat. Dengan berdasarkan data yang ada yang diperoleh dari survey dan disesuaikan dengan literatur. Menghitung ukuran dari pola, sistem saluran dan lain sebagainya. Merancanakan cetakan pasir yang akan digunakan dalam proses pengecoran rumah pompa tersebut dangan komposisi yang sesuai dengan ketentuan. Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap kegiatan atau pengerjaan yaitu: Survey lapangan, peninjauan langsung ke pabrik pengecoran, yaitu PT. Baja Pertiwi untuk memperoleh data mengenai perancangan dan proses pengecoran. Studi literature, berupa studi kepustakaan serta tulisan-tulisan yang berhubungan dengan hal perancangan dan menjadi dasar teori perbandingan terhadap hasil survey yang dilakukan. Setelah melakukan beberapa tahap pengerjaan maka didapatlah material yang digunakan pada rumah pompa direncanakan pada material besi cor kelabu dengan penambahan bahan paduan pada proses peleburan yaitu carbon sebanyak 3,3 %, silsium sebanyak 1,8 %, mangan sebanyak 0,6 %, sulfur sebanyak 2,0 %, dan phosphor sebanyak 0,2 % dan sisanya besi. Ada pun tugas sarjana ini adalah mengenai rancangan pembuatan rumah pompa sentrifugal dengan kapasitas 20 m3/ jam air dengan proses pengecoran menggunakan cetakan pasir. Pola yang digunakan yakni pola kayu dengan bahan pola yakni kayu jelutung. Jenis pola yang digunakanyakni pola pejal dengan jenis pola belahan dengan satu permukaan pisah untuk rumah pompa serta pola tunggal untuk tutup rumah pompa tersebut. Tambahan penyusutan diambil berdasarkan bahan yang digunakan yakni besi cor kelabu sebesar 8/ 1000 dengan tambahan permesinan dan tambahan untuk drag dan permukaan samping. Proses pembongkaran cetakan dilakukan 12 jam setelah proses penuangan. Setelah itu dilakukan proses permesinan yang bertujuan untuk mendapat kan ukuran yang actual sesuai gambar teknik. Proses permesinanyang dilakukan yakni proses penggerindaan, pembubutan, pemboran, dan pengetapan.

(8)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah Puji dan syukur kehadirat Allah Swt atas berkat dan rahmat-Nya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dilaksanakan mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikannya di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Adapun Tugas Sarjana yang dipilih adalah dalam bidang Teknik Pengecoran Logam dengan judul : Perancangan dan pembuatan rumah pompa

sentrifugal dengan kapasitas 20 m3/ jam air dengan proses pengecoran

menggunakan cetakan pasir, Penyusunan tugas akhir ini berdasarkan hasil

survey langsung dilapangan serta melakukan pembahasan dan studi literature. Penulis menyadari kekurangan di dalam tugas sarjana ini, untuk itu penulis mengharapkan adanya saran dan kritik untuk kesempurnaan tugas sarjana ini, dalam menyelesaikan tugas sarjana ini penulis banyak mendapat bimbingan, saran dan petunjuk dari Ir. Raskita S. Meliala sebagai dosen pembimbing, disamping itu juga penulis mendapat masukan dri rekan-rekan mahasiswa dan berkat bantuan mereka juga tugas sarjana ini dapat diselesaikan dengan baik.

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang sebesar besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, alm. Souflan Ifni Lubis, dan Zaenabun Tobing, atas segala jerih payah baik moril maupun materil dan dukungan yang tiada hentinya kepada penulis.

(9)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

2. Saudara-saudara tersayang, M. Nasir dan Dewi Maisyarah atas segala dukungannya.

3. Ibu Ir. Raskita S. Meliala, sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingannya kepada penulis dalam penulisan tugas sarjana ini

4. Bapak Dr.Ing. Ikhwansyah Isranuri, M.Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Bapak Tulus Burhanuddin, ST.MT sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Mesin serta seluruh staf pengajar .

5. Kakak Ismawati, Kakak Sonta Sihotang, abang Syawalluddin,abang Fauzi dan abang Yono atas segala bantuannya kepada penulis dalam pengurusan administrasi .

6. Teman – teman Teknik Mesin USU terutama stambuk 2003 dan 2004, terimakasih atas segala bantuan, dukungan dan masukkanya pada penulis yang tiada terhingga dari awal hingga akhir.

Semua kisah pasti ada akhir yang harus dilalui ,begitu juga akhir kisah ini yakin ku indah. Akhirnya, semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat buat kita semua.

Medan, Januari 2009 Penulis

Syaiful Akbar NIM : 030401074

(10)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(11)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(12)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(13)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

DAFTAR ISI

Hal

KATA PENGANTAR ... i

LEMBAR SPESIFIKASI TUGAS... iii

KARTU BIMBINGAN TUGAS AKHIR ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR SIMBOL ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan perancangan ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Metode Penulisan ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4

2.1 Bahan – Bahan Benda Pengecoran ... 4

2.1.1 Besi Cor ... 4

2.1.2 Baja Cor ... 7

2.1.3 Coran Paduan Tembaga ... 7

(14)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

2.1.5 Coran Paduan Lainnya ... 8

2.2 Sifat-Sifat Logam Cair ... 8

2.2.1 Perbedaan antara Logam Cair dan Air ... 8

2.2.2 Kekentalan Logam Cair ... 9

2.2.3 Aliran Logam Cair ... 9

2.3 Pembekuan Logam ... 10

2.4 Pola ... 11

2.4.1 Telapak Inti ... 12

2.4.2 Macam-macam Pola ... 14

2.4.3 Bahan-bahan Pola ... 16

2.4.4 Perencanaan Pola ... 17

2.5 Rencanan Pengecoran ... 19

2.5.1 Istilah-istilah dan fungsi dari sistem saluran... 19

2.5.2 Bentuk dan Bagian-bagian Sistem Saluran... 20

2.5.3 Penambah ... 22

2.6 Pengecoran dengan Cetakan Pasir ... 23

2.6.1 Syarat-syarat Pasir Cetak ... 24

2.6.2 Macam-macam Pasir Cetak ... 25

2.6.3 Susunan Pasir Cetak ... 27

2.6.4 Sifat-sifat Pasir Cetak ... 28

2.6.4.1 Sifat-sifat penguatan oleh udara ... 28

2.6.4.2 Sifat-sifat panas ... 28

2.7 Peleburan dan Penuangan Besi Cor ... 30

2.7.1 Peleburan Besi Cor ... 30

(15)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

2.8 Pengujian dalam Pengecoran ... 33

2.8.1 Pengukuran Temperatur ... 33

2.9 Jenis-Jenis Rumah Pompa ... 34

2.9.1 Rumah Diffuser ... 35

2.9.2 Rumah Volute ... 35

2.9.3 Rumah Vortex ... 36

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI ... 36

3.1 Pemilihan Jenis Rumah Pompa ... 38

3.2 Perencanaan Dimensi Rumah Pompa ... 39

3.3 Bahan Material Rumah Pompa ... 55

3.4 Pembuatan Rumah Pompa... 58

BAB IV PERENCANAAN PENGECORAN... 59

4.1 Pembuatan pola ... 59

4.1.1 Bahan Pola ... 59

4.1.2 Jenis Pola ... 59

4.1.3 Penentuan Tambahan Penyusutan ... 60

4.1.4 Penentuan Penambahan Penyelesaian Mesin ... 61

4.1.5 Ukuran Pola ... 61

4.1.6 Ukuran Inti ... 65

4.2 Sistem Saluran ... 67

4.2.1 Saluran Turun ... 68

4.2.2 Cawan Tuang ... 69

(16)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

4.2.4 Saluran Masuk... 72

4.3 Penambah ... 73

4.3.1 Ukuran Penambah ... 75

4.4 Pembuatan Cetakan Pasir ... 77

4.4.1 Persiapan Pasir Cetak ... 77

4.4.2 Pembuatan Cetakan ... 78

4.5 Peleburan Besi Cor Kelabu ... 79

4.6 Penuangan Logam Cair ... 81

4.7 Penyelesaian Hasil Cetakan ... 83

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 84

5.1 Kesimpulan ... 84

5.2 Saran ... 87

DAFTAR PUSTAKA ... 88

(17)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Diagram fasa Fe3C ... 5

Gambar 2.2 Telapak inti bertumpu dua mendatar ... 13

Gambar 2.3 Telapak inti beralas tegak... 13

Gambar 2.4 Telapak inti tegak bertumpu dua ... 13

Gambar 2.5 Telapak inti untuk penghalang ... 14

Gambar 2.6 Pola tunggal ... 14

Gambar 2.7 Pola belah ... 14

Gambar 2.8 Pola setengah ... 15

Gambar 2.9 Pola belahan banyak ... 15

Gambar 2.10 Pola pelat pasangan ... 15

Gambar 2.11 Pola pelat kup dan drag ... 16

Gambar 2.12 Istilah istilah sistim pengisian ... 19

Gambar 2.13 Ukuran cawan tuang ... 20

Gambar 2.14 Perpanjangan pengalir ... 22

Gambar 2.15 Sistem saluran masuk ... 22

Gambar 2.16 Penambah samping dan penambah atas ... 23

Gambar 2.17 Pemuaian bermacam-macam pasir ... 28

Gambar 2.18 Kekuatan tekan panas dari pasir cetak ... 29

Gambar 2.19 Deformasi panas dari pasir cetak ... 30

Gambar 2.20 Ladel jenis penyumbat ... 31

(18)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.22 Hubungan antara temperature dan karbon eqivalen ... 32

Gambar 2.23 Rumah diffuser ... 35

Gambar 2.24 Rumah volute ... 35

Gambar 2.25 Rumah vortex ... 36

Gambar 3.1 Rumah pompa ... 37

Gambar 3.2 Dimensi rumah Volute ... 38

Gambar 3.3 Sket head pompa ... 41

Gambar 3.4 Harga informatif kecepatan pada mulut isap yang diizinkan ... 43

Gambar 3.5 Harga Cthr/ U2 ... 44

Gambar 3.6 Aliran fluida dalam rumah pompa ... 56

Gambar 4.1 Tambahan penyelesaian mesin untuk coran besi cor ... 60

Gambar 4.2 Gambar Rumah Volute ... 64

Gambar 4.3 Sistem saluran ... 67

Gambar 4.4 Ukuran cawan tuang ... 70

Gambar 4.5 Ukuran penambah atas ... 75

Gambar 4.6 Dapur kupola ... 80

(19)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1 Ukuran pengalir ... 21

Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk berbagai coran ... 25

Tabel 3.1 Jari-jari kelengkungan volute ... 50

Tabel 4.1 Tambahan penyusutan yang disarankan ... 59

Tabel 4.2 Daftar ukuran pola jari-jari luar kelengkungan volute drag .... 63

Tabel 4.3 Daftar ukuran pola jari-jari luar kelengkungan volute kup ... 64

Tabel 4.4 Daftar ukuran inti jari-jari luar kelengkungan volute drag ... 65

Tabel 4.5 Daftar ukuran inti jari-jari luar kelengkungan volute kup... 66

Tabel 4.6 Ukuran dari saluran turun, pengalir dan saluran masuk ... 68

Tabel 4.7 Penentuan diameter penambah ... 75

(20)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(21)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

DAFTAR SIMBOL

SIMBOL

KETERANGAN SATUAN

Ap Luas saluran pengalir mm2

Asm Luas saluran masuk mm

Ast Luas saluran turun mm

Athr Luas penampang leher volute m2

Av luas volute pada tiap sudut vϕ mm2

b1 Lebar sisi masuk impeller mm

b2 Lebar sisi keluar impeller mm

b3 Lebar penampang saluran masuk rumah pompa mm

b4 Lebar penampang saluran masuk rumah pompa mm

Cthr kapasitas aliran fluida pada lehar m/s

Dh Diameter hub mm

Do Diameter mata impeller mm

Dvolute Diameter volute sebenarnya mm

D2 Diameter sisi keluar impeller mm

f frekuensi Hz

Dp Diameter penambah mm

dp Diameter poros mm

dpl Diameter pengalir mm

g Faktor grafitasi m/s2

H Head pompa m

(22)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

ns Putaran spesifikasi rpm

p Jumlah pasang kutub -

Pp Tekanan yang dialami rumah pompa Pa

Q Kapasitas pompa m3/s

Qth Kapasitas teoritis pompa m3/s

rthr Jari-jari throat ( leher ) mm

r2 Jari-jari impeller sisi keluar mm

r4 Jari-jari dari sumbu pompa kepusat leher mm

s Toleransi dalam ketelitian penuangan mm

t Celah antara rumah pompa dengan impeller mm

td Tebal dinding rumah pompa mm

U2 Kecepatan keliling impeller pada sisi keluar m/s

v Faktor keamanan -

Vo Kecepatan masuk melalui mata impeller m/s

Vr1 Kecepatan radial pada sisi masuk m/s

Vr2 Kecepatan radial pada sisi keluar m/s

x Faktor slip elektro motor -

Xv Jari-jari kelengkungan volute mm

y Koefisien yang tergantung pada bentuk profil -

τ Kekuatan tarik bahan (rumah pompa) N/mm2

σ Kekuatan tarik bahan (tutup rumah pompa) N/mm2

ϕ Koefisien arah sudut 0

(23)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

σ Tegangan tarik N/mm2

v Kecepatan m/s

γ Berat jenis bahan N/mm3

ε Faktor kontraksi -

(24)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem pemompaan merupakan salah satu elemen terpenting dalam proses perindustrian, pertanian, perumahan dan lainnya yang berhubungan dengan pengairan, hal ini menjadikan pompa merupakan mesin yang dipakai dalam kuantitas besar, sehingga menuntut pengadaan pompa yang berkualitas dan dalam harga yang relatif terjangkau bagi kebutuhan industri, pertanian dan lainnya.

Menginggat kebutuhan akan pompa dalam jumlah besar, maka dewasa ini banyak berdiri industri untuk memproduksi pompa, sebahagian besar metode yang dipakai industri untuk memproduksi pompa adalah dengan metode pengecoran.

Pompa terdiri dari beberapa bahagian seperti rumah pompa, inpeller, mechanical seal, poros dan lainnya, rumah pompa merupakan bahagian terbesar dari sebuah pompa sehingga proses produksi sangat mempengaruhi harga produksi pompa secara keseluruhan. Rumah pompa diproduksi dalam jumlah yang banyak dengan metode pengecoran dikarenakan bentuknya yang rumit dan dimensinya yang relatif besar.

Teknik pengecoran adalah pembentukan benda kerja dengan cara mencairkan logam dalam dapur pelebur, kemudian dituangkan dalam suatu cetakan dan dibiarkan sampai membeku dan selanjutnya dikeluarkan dari dalam cetakan. Suatu produk yang produksinya dilakukan dengan pengecoran disebut coran. Pembuatan suatu coran memerlukan beberapa proses diantaranya : proses

(25)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

peleburan logam, pembuatan cetakan, penuangan, pembongkaran, pembersihan coran dan pemeriksaan.

1.2 Tujuan Perencanaan

Perancangan ini bertujuan untuk :

1. Menghitung dimensi dari rumah pompa yang digunakan untuk jenis pompa sentrifugal satu tingkat. Dengan berdasarkan data yang ada yang diperoleh dari survey dan disesuaikan dengan literatur.

2. Menghitung ukuran dari pola, sistem saluran dan lain sebagainya.

3. Merancanakan cetakan pasir yang akan digunakan dalam proses

pengecoran rumah pompa tersebut dangan komposisi yang sesuai dengan ketentuan.

1.3 Batasan Masalah

Dalam tugas akhir ini akan dibahas perhitungan untuk memperoleh dimensi dari rumah pompa, dimensi pola, dimensi komponen cetakan (seperti: saluran turun, cawan tuang, saluran pengalir, saluran masuk, dan saluran penambah), komposisi pasir cetak, bahan baku, temperatur tuang dan komposisi logam cair.

1.4 Metode Penulisan

Meode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Survey Lapangan

Peninjauan langsung ke pabrik pengecoran, yaitu PT. Baja Pertiwi untuk memperoleh data mengenai perancangan dan proses pengecoran.

(26)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Berupa studi kepustakaan serta tulisan-tulisan yang berhubungan dengan hal perancangan dan menjadi dasar teori perbandingan terhadap hasil survey yang dilakukan.

3. Diskusi.

1.5 Sistematika Penulisan

Bab I adalah pendahuluan, yaitu berisikan latar belakang perancangan, tujuan perancangan, batasan masalah, metode penulisan, serta sistematika penulisan.

Bab II adalah berisikan tinjauan pustaka, yaitu tentang teori-teori yang mendasari perencanaan pengecoran logam.

Bab III adalah berisikan penetapan spesifikasi, yaitu berisikan gambaran umum rumah pompa, jenis rumah pompa yang dirancang, perhitungan dimensi rumah pompa, serta material rumah pompa.

Bab IV adalah berisikan perencanaan pengecoran, yaitu berisikan tentang perencanaan cetakan mulai dari perhitungan dimensi pola, sistem saluran hingga penyelesaian akhir.

Bab V adalah berisikan kesimpulan dan saran, yaitu garis besar hasil perecanaan dan pembuatan rumah pompa serta saran.

(27)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pengecoran logam merupakan salah satu proses pembentukan logam dengan menggunakan cetakan yang kemudian diisi dengan logam cair. Pada proses pengecoran logam bahan baku dicairkan dengan cara memanaskannya hingga mencapai titik lebur, kemudian cairan logam ini dituang kedalam rongga cetakan yang telah disediakan sebelumnya. Logam cair dibekukan dengan cara membiarkannya dalam rongga cetakan selama beberapa lama. Setelah logam cair membeku seluruhnya maka cetakan dapat dibongkar.

2.1 Bahan-Bahan Benda Coran

2.1.1 Besi Cor

Struktur mikro dari besi cor terdiri dari ferit atau perlit dan serpih karbon bebas. Karbon dan silisium ternyata mempengaruhi struktur mikro, ukuran serta bentuk dari karbon bebas dan keadaan struktur dasar berubah sesuai dengan mutu dan kwantitasnya. Disamping itu, ketebalan dan laju pendinginan mempengaruhi struktur mikro. Walaupun kekuatan tarik dari besi cor kelabu kira-kira 10-30 kg/mm2, namun besi cor itu agak getas, titik cairnya kira-kira 1200oC dan mempunyai mampu cair sangat baik serta murah, hal ini sangat menguntungkan oleh karena mudah dicairkan, pemakaian bahan bakar lebih irit dan dapur

(28)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

peleburan lebih sederhana, logam cair ini mudah dicor karena dapat mengisi cetakan yang rumit dengan mudah, sehingga besi cor kelabu ini dipergunakan paling banyak untuk benda-benda coran.

Sebetulnya besi cor lebih kompleks dari paduan eutektik sederhana. Besi cor biasanya mengandung silicon sekitar 1%-3%. Hal ini diakibatkan oleh karena silicon memang tertinggal dalam besi selama proses produksi, dan diperlukan usaha khusus untuk menurunkannya. Akan tetapi, yang penting adalah peran silicon dalam produk akhir. Pertama-tama, silicon meningkatkan kekuatan dari ferit dalam besi cor. Kedua, dengan silicon dapat dicapai suhu cair eutektik yang rendah sesuai dengan kadar karbon 2%-3,5% dan bukannya 4,3% karbon. Akhirnya, silicon mengakibatkan dekomposisi karbida menjadi besi dan grafit. Reaksi tersebut diatas menghasilkan grafit dalam besi cor, karena besi Fe3C tidak

sepenuhnya stabil. Maka diagram fasa Fe3C dapat dilihat pada gambar 2.1.

(29)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Besi Cor dengan kadar silicon yang tinggi membentuk grafit dengan mudah sehingga Fe3C tidak terbentuk. Serpih grafit terbentuk dalam logam

sewaktu membeku. Bila logam kita tarik, bidang perpatahan terjadi dari serpih yang satu ke serpih yang lainnya karena grafit yang menyerupai mika sangat rapuh. Jadi, sebagian besar permukaan perpatahan melintasi grafit sehingga permukaannya berwarna kelabu. Oleh karena itu diberi nama besi cor kelabu.

Besi cor kelabu sangat rendah keuletannya karena adanya serpihan

karbon, namun besi cor murah harganya. Selain itu, dengan adanya serpi-serpih ini, besi cor kelabu merupakan peredam getaran yang sangat baik.

Besi cor kelas tinggi mengandung lebih sedikit karbon dan silikon, lagi

pula ukuran grafit bebasnya agak kecil, dibanding dengan besi cor kelabu, sehingga kekuatan tariknya lebih tinggi yaitu kira-kira 30-50 kg/mm2. Membuat besi cor kelas tinggi agak susah dibanding dengan besi cor kelabu.

Kandungan-kandungan yang memberikan pengaruh besar pada bahan adalah karbon dan silisium. Untuk mendapatkan struktur yang terbaik, kandungan karbon harus ada pada daerah yang cocok, yang berubah menurut kandungan silisium. Silisium menggalakkan penggrafitan dan silisium yang banyak cenderung untuk membuat besi cor kelabu.

Besi cor lebih buruk dalam ketahanan korosinya terhadap asam dibanding dengan baja, hal itu disebabkan pengaruh sel kimia antara besi dan grafit. Tetapi ketahanan korosi dari besi cor terhadap air murni dan air laut lebih baik dari baja. Struktur yang halus dengan potongan-potongan grafit yang halus sangat baik dalam ketahanan korosi. Ketahanan korosi sukar dipengaruhi oleh unsur-unsur

(30)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

lain selain karbon dan silisium, akan tetapi untuk memperbaiki ketahanan korosi sangat efektif apabila ditambahkan khrom, nikel atau tembaga.

2.1.2 Baja Cor

Baja cor digolongkan dalam: baja karbon, dan baja paduan. Coran baja karbon adalah paduan besi, karbon, digolongkan menjadi tiga macam yakni: baja karbon rendah (C<0,2 %), baja karbon menengah (C 0,2 – 0,5 % ), baja karbon tinggi (C 0,5 – 2 %). Kadar karbon yang rendah menyebabkan keliatan rendah, perpanjangan (elongation) yang tinggi dan harga bentur serta sifat mampu las yang baik. Titik cair baja cor sekitar 1500 0 C, mampu cornya lebih buruk dibandingakan dengan besi cor akan tetapi baja cor dapat dipergunakan baik sekali sebagai bahan untuk bagian-bagian mesin sebab kekuatannya yang tinggi dan harganya rendah.

Baja cor paduan adalah baja cor yang ditambah unsur-unsur paduan seperti: Mangan, Krom, Molibdenin, atau nikel. Unsure paduan ini dibutuhkan untuk memberikan sifat-sifat yang khusus pada baja tersebut seperti: sifat tahan aus,tahan asam, dan tahan korosi.

2.1.3 Coran Paduan Tembaga

Macam-macam coran tembaga adalah: perunggu, kuningan, kuningan kekuatan tinggi,dan perunggu aluminium. Perunggu adalah paduan antara tembaga dan timah. Perunggu yang biasa dipakai adalah mengandung kurang dari 15 % timah. Titik cair kira-kira 100 0 C, sifat ketahana korosi dan ketahanan aus sangat baik. Perunggu digolongkan menjadi: perunggu pospor yaitu perunggu

(31)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

yang ditambah pospor, perunggu timbal yaitu perunggu yang ditambahkan timbal untuk memperbaiki sifat-sifatnya.

Kuningan adalah paduan antara tembaga dan seng, dan kuningan kekuatan tinggi adalah paduan yang terdiri dari: Tembaga, Aluminium, Besi, Mangan, Nikel. Unsure –unsur tersebut ditambahkan untuk memperbaiki sifat-sifatnya.

2.1.4 Coran Paduan Ringan

Coran paduan ringan adalah coran paduan aluminium, coran paduan magnesium dan sebagainya. Aluminium murni mempunyai sifa mampu cor yang sanga jelek, oleh karena itu digunakan paduan aluminium denga penambahan tembaga, silisium, mangan, dan nikel. Coran paduan aluminium adalah ringan dan merupakan penghantar panas yang sangat baik.

2.1.5 Coran Paduan Lainnya

Paduan seng yang mengandung sedikit aluminium dipergunakan untuk pengecoran cetakan. Logam monel adalah paduan nikel yang mengandung tembaga serta mengandung molybdenum, krom, dan silikon. Paduan timbale adalah paduan antara timbale, tembaga, dan timah.

2.2 Sifat-sifat Logam Cair

2.2.1 Perbedaan antara Logam Cair dan Air

Logam cair adalah cairan logam yang tak seperti air. Perbedaan antara logam cair dengan air adalah:

1. Berat jenis logam cair lebih besar dari pada air {Air = 1.0; Besi cor = 6.8-7.0; paduan Alluminium = 2.2-2.3; paduan Timah = 6.6-6.8 ( kg/dm3 )}

2. Kecairan logam sangat tergantung pada temperatur (air cair pada 00C, sedangkan logam pada temperatur yang sangat tinggi).

(32)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

3. Air mengakibatkan permukaan wadah yang bersentuhan dengannya basah sedangkan logam cair tidak.

2.2.2 Kekentalan Logam Cair

Aliran logam cair sangat tergantung pada kekentalan logam cair dan kekasaran permukaan saluran. Kekentalan tergantung pada temperatur. Makin tinggi temperatur makin rendah kekentalannya, demikian juga bila temperatur turun maka kekentalan akan meningkat.

Kalau logam didinginkan sehingga terbentuk inti-inti kristal, maka kekentalannya akan bertambah dengan cepat, tergantung pada jumlah inti-intinya. Makin banyak jumlah inti-inti dari logam itu maka perubahan kekentalannya akan makin cepat. Kekentalan yang makin tinggi menyebabkan cairan logam sulit mengalir dan bahkan kehilangan mampu alir. Kekentalan juga tergantung pada jenis logam.

2.2.3 Aliran Logam Cair

Bila suatu cairan di dalam bejana mengalir keluar melalui suatu lubang di dinding bejana tersebut dengan tinggi permukaan cairan diukur dari pusat lubang adalah h, maka kecepatan aliran yang keluar adalah:

……...………..(lit. 7, hal.13)

dimana: c = koefisien kecepatan g = percepatan grafitasi

Bila lubang diganti dengan pipa maka akan timbul gesekan antara cairan logam dengan dinding pipa yang dapat mengakibatkan kecepatan aliran berkurang

h g 2 c v =

(33)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

menurut persamaan di atas

Jika aliran yang keluar dari pipa menumbuk suatu dinding yang tegak lurus dengan sumbu pipa dengan kecepatan v, laju aliran Q, dan berat jenis , maka gaya tumbuk yang terjadi adalah

………...……..(lit.7, hal. 13)

2.3 Pembekuan Logam

Pembekuan logam coran pada rongga cetakan dimulai dari bagian cairan logam yang bersentuhan lansung dengan dinding cetakan yaitu ketika panas dari logam cair diserap oleh cetakan sehingga bagian yang bersentuhan denga cetakan menjadi dingin hingga titik beku, dimana pada saat ini inti kristal mulai terbentuk. Coran bagian dalam dinggin lebih lambat disbanding dengan luar, sehingga kristal-kristal tumbuh dari inti asal mengarah kebagian dalam.

Apabila permukaan beku diperhatikan, setelah logam yang belum beku dituang keluar dari cetakan maka akan terlihat permukaan yang halus atau kasar. Permukaan yang halus bila range daerah beku (perbedaan temperature mulai dan berakhirnya pembekuan) sempit. Permukaan yang kasar terjadi bila rentang daerah pembekuan besar. Disamping itu cetakan logam menghasilkan permukaan yang lebih halus dibandingakan dengan cetakan pasir.

Pembekuan dari suatu coran perlahan-lahan dari kulit ke tengah. Jumlah waktu yang dibutuhkan untuk pembekuan dari kulit ke tengah sebanding dengan perbandingan antara volume coran dengan luas permukaan dimana panas mulai dikeluarkan.

hg2c v=

g v Q FP

γ =

(34)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Pada coran yang mempunyai inti, panas dari coran akan diserap oleh inti sehingga menyebabkan pembekuan terjadi lebih cepat pada dinding inti disbanding di tengah coran. Cepat lambatnya pembekuan pada kulit inti tergantung pada ukuran inti.

Coran tidak hanya terdiri dari logam murni, tetapi coran dapat berupa paduan antara dua logam atau lebih. Diagram pendinginan logam paduan ini menujukkan ketergantungan perubahan fase terhadap perubahan temperature dan komposisi (perbandungan antara mikrostruktur penyusun). Diagram ini disebut diagram kesetimbangan. Pada paduan dua unsure disebut dengan padua biner, padua antara tiga unsure disebut paduan ternier.

Besi cor atau baja cor merupakan paduan antara besi dan karbon, walaupun sesungguhnya masih ada unsur-unsur lain, tetapi unsur-unsur tersebut tidak memberikan pengaruh besar terhadap sifat-sifat utamanya, sehingga paduan ini diangap paduan biner.

2.4. Pola

Pola adalah bentuk dari benda coran yang akan digunakan dalam pembutan rongga cetakan. Pola digunakan dalam pembutan cetakan terdiri dari pola logam dan pola kayu. Pola logam digunakan untuk menjaga ketelitian ukuran coran, terutama pada produksi masal, dan bias tahan lama serta produktifitasnya lebih tinggi. Pola kayu dibuatdari kayu, murah, cepat, pebuatan dan pengolahannya lebih mudah disbanding cetakan logam. Oleh karena itu pola kayu lebih cocok digunakan dalam cetakan pasir.

Hal yang pertama yang harus dilakukan dalam pembuatan pola adalah mengubah gambar benda menjadi gambar pengecoran dengan penambahan ukuran akibat pertimbangan tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian

(35)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

dengan mesin. Kemudian gambar pengecoran dibuat menjadi bentuk dan ukuran pola .

Penetapan kup, drag dan permukaaan pisah adalah hal yang paling penting untuk mendapatkan coran yang baik. Dalam hal ini dibutuhkan pengalaman yang luas dan pada umumnya harus memenuhi ketentuan ketentuan dibawah ini antara lain:

1. Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan

2. Sistem saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam cair yang optimum.

3. Permukaan pisah lebih baik hanya satu bidang, karen permukaaan pisah yang terlalu banyak akan menghabiskan terlalu banyak waktu dalam proses .

2.4.1 Telapak Inti

Inti biasnya mempunyai telapak inti untuk maksud-maksud sebagai berikut:

1. Maksud dari telapak inti

a. Menepatkan inti, membawa dan menentukan letak dari inti. Pada dasarnya dibuat dengan menyisipkan bagian dari inti.

b. Menyalurkan udara dan gas-gas dari cetakan yang keluar melalui inti.

c. Memegang inti, mencegah bergesernya inti dan menahan inti terhadap gaya apung dari logam cair.

2. Macam dari telapak inti.

(36)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

a. Telapak inti mendatar berinti dua. Dalam hal ini inti dipasang mendatar dan ditumpu pada ke dua ujungnya.

Gambar 2.2 Telapak inti bertumpu dua mendatar

b. Telapak inti dasar tegak. Inti ditahan tegak oleh telapak inti pada alasnya yang cukup menstabilkan inti.

Gambar 2.3 Telapak inti beralas tegak

c. Telapak inti tegak bertumpu dua. Telapak inti di pasang pada drag dan juga kup untuk mencegah jatuhnya inti.

(37)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

d. Telapak inti untuk penghalang (sebagian). Pola ini tidak dapat ditarik kearah tegak lurus pada permukaan pisah karena tonjolan yang jauh dari permukaan pisah.

Gambar 2.5 Telapak inti untuk penghalang

2. 4.2 Macam–macam Pola

Pola mempunyai berbagai macam bentuk. Pada pemilihan macam pola, harus diperhatikan produktivitas, kwalitas coran dan harga pola

1. Pola pejal yaitu pola yang biasa dipakai, dimana bentuknya hampir serupa dengan bentuk coran. Pola pejal ini terdiri dari:

a. Pola tunggal. Bentuknya serupa dengan corannya, disamping itu kecuali tambahan penyusutan, tambahan penyelesaian mesin dan kemiringan pola kadang kadang dibuat menjadi satu dengan telapak ini.

Gambar 2.6 Pola Tunggal

b. Pola belahan. Pola ini dibelah ditengah untuk memudahkan pembuatan cetakan. Permukaan pisahnya kalu mungkin dibuat satu bidang

(38)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.7 Pola Belah

c. Pola setengah. Pola ini dibuat untuk membuat cetakan dimana kup dan dragnya simetri terhadap permukaan pisah.

Gambar 2.8 Pola setengah

d. Pola belahan banyak. Pola dibagi menjadi tiga atau lebih untuk memudahkan penarikan dari cetakan dan penyederhanaan pemasangan inti.

Gambar 2.9 Pola belahan banyak

2. Pola pelat pasang. Merupakan pelat dimana pada kedua belahnya diternpelkan pola demikian juga saluran turun pengalir, saluran masuk, dan penambah, biasanya dibuat dari logam dan plastik.

(39)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.10 Pola pelat pasangan

3. Pola pelat kup dan drag. Pola diletakkan pada dua pelat demikian juga saluran turun, pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut adalah pelat kup dan drag. Kedua pelat dijamin oleh pena agar bagian atas dan bawah dari coran menjadi cocok.

Gambar 2.11 Pola pelat kup dan drag

2.4.3 Bahan-bahan untuk pola

Bahan-bahan yang dipakai untuk pola ialah kayu, resin atau logam. 1. Kayu

Kayu yang dipakai untuk pola ialah kayu saru, kayu aras, kayu pinus, kayu jelutung, kayu mahoni, kayu jati dan lain-lain. Pemilihan kayu menurut macam dan ukuran pola, jumlah produksi dan lamanya dipakai. Kayu yang kadar airnya lebih dari 14% tidak dapat dipakai karena akan terjadi pelentingan yang disebabkan perubahan kadar air dalam kayu. Kadang-kadang suhu udara luar harus diperhitungkan dan ini tergantung pada daerah dimana pola itu dipakai.

(40)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Dari berbagai macam resin sintesis, hanya resin epoksid-lah yang banyak dipakai. Bahan ini mempunyai sifat-sifat penyusutan yang kecil pada waktu mengeras, tahan aus yang tinggi memberikan pengaruh yang lebih baik dengan menambah pengencer, zat pemlastis atau zat penggemuk menurut penggunaanya.

Resin polistirena (polistirena berbusa) dipakai sebagai bahan untuk pola yang dibuang setelah dipakai dalam cara pembuatan yang lengkap. Pola dibuat dengan menambahkan zat pembuat busa pada polistirena untuk membuat berbutir, dan membuat busa. Berat jenisnya yang sangat kecil yaitu 0,02-0,04 dan resin ini mudah dikerjakan, tetapi tidak dapat menahan penggunaan yang berulang-ulang sebagai pola.

Resin epoksid dipakai untuk coran yang kecil-kecil dari satu masa produksi. Terutama sangat memudahkan bahwa rangkapnya dapat diperoleh dari pola kayu atau pola plaster.

3. Bahan Untuk Logam

Bahan yang lazim dipakai untuk pola logam adalah besi cor. Biasanya dipakai untuk besi cor kelabu karena sangat tahan aus, tahan panas (untuk pembuatan cetakan kulit) dan tidak mahal. Kadang-kadang besi cor dipakai agar lebih kuat. Paduan tembaga juga biasa dipakai untuk pola cetak kulit agar dapat memanaskan bagian cetakan yang tebal secara merata. Bahan alumunium ringan dan mudah diolah, sehingga sering dipakai untuk pena atau pegas sebagai bagian dari pola yang memerlukan keuletan.

(41)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Dalam perencanaan pola untuk pengecoran harus mempertimbangkan banyak faktor. Faktor-faktor tersebut diuraikan dibawah ini :

1. Pengkerutan

Semua logam yang mendingin maka akan mengecil (mengerut). Setiap bahan logam derajat pengkerutan ini tidak sama.

2. Sudut miring (draft)

Pada waktu model ditarik dari cetakan maka ada kecenderungan terjadinya rontokan tepi rongga yang sebelumnya kontak dengan model. Kecenderungan ini dapat dihilangkan atau dikurangi dengan mengadakan sudut miring pada sisi model yang pararel dengan arah penarikan.

3. Kelebihan untuk pemesinan (allowence for machining)

Dalam gambar teknik selalu harus dicantumkan tanda-tanda pada semua permukaan yang dikerjakan lanjut (machined) terlebih-lebih pada produk yang proses pengerjaan mulanya adalah pengecoran. Dari gambar ini pembuat model akan mengetahui wujud akhir (dari gambar teknik) dari produk model yang akan dibuatnya, hingga dapat menambahkan berapa besar tambahan (kelebihan) yang harus diberikan untuk proses lanjut.

4. Distorsi

Kompensasi (kelebihan) untuk distorsi hanya diberikan pada benda-benda tuangan yang akan mengalami gangguan gerak dalam melakukan pengkerutan waktu mendingin.

5. Goyangan

Pada waktu menarik model sangat sering dilakukan dengan mengadakan sedikit goyang ke kanan dan ke kiri, meskipun hal ini tidak disengaja. Hal ini

(42)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

cukup memberikan pembesaran pada rongga cetakan yang kecil serta permukaan hasil cetak tidak dikerjakan lanjut, maka hal ini perlu diperhitungkan yaitu dengan memperkecil sedikit ukuran dari model.

2. 5 Rencana Pengecoran

Pada pembuatan cetakan harus diperhatikan sistem saluran yang mengalirkan cairan logam kedalam rongga cetakan. Besar dan bentuknya ditentukan oleh ukuran tebalnya irisan dan macam logam yang dicairkan. Kualitas coran tergantung pada sitem saluran, keadaan penuangan.

2.5.1 Istilah–istilah dan fungsi dari Sistem Saluran

Sistem saluran adalah jalan masuk cairan logam yang dituangkan kedalam rongga cetakan. Cawan tuang merupakan penerima cairan logam langsung dari ladel. Saluran turun adalah saluran yang pertama membawa cairan logam dari cawan tuang kedalam pengalir dan saluran masuk. Pengalir adalah saluran yang membawa logam cair dari saluran turun ke bagian–bagian yang cocok pada cetakan. Saluran masuk adalah saluran yang mengisikan logam cair dari pengalir ke dalam rongga cetakan.

(43)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.12 Istilah istilah sistem pengisian

2.5.2 Bentuk dan bagian-bagian Sistem Saluran

1. Saluran Turun.

Saluran turun dibuat lurus dan tegak dan irisan berupa lingkaran. Kadang-kadang irisannya dari atas sampai bawah, atau mengecil dari atas ke bawah. Yang kedua dipakai apabila diperlukan penahan kotoran sebanyak mungkin. Saluran turun dibuat dengan melubangi cetakan dengan menggunakan suatu batang atau dengan memasang bumbung tahan panas.

2. Cawan tuang

Cawan tuang berbentuk corong dengan saluran turun dibawahnya. Konstruksinya harus tidak dapat dilalui oleh kotoran yang terbawa dalam logam cair. Oleh karena itu cawan tuang tidak boleh terlalu dangkal. Cawan tuang dilengkapi dengan inti pemisah, dimana logam cair dituangkan disebelah kiri saluran turun. Dengan demikian inti pemisah akan menahan terak atau kotoran, sedangkan logam bersih akan lewat di bawahnya kemudian masuk ke saluran turun. Terkadang satu sumbat ditempatkan pada jalan masuk dari saluran turun agar aliran dari logam cair pada saluran masuk cawan tuang selalu terisi. Dengan demikian kotoran dan terak akan terapung pada permukaan dan terhalang untuk masuk kedalam saluran turun.

(44)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.13 Ukuran cawan tuang

3. Pengalir

Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran, sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukan pisah dan juga

Pengalir mempunyai luas permukaan terkecil untuk satu luasan tertentu, sehingga lebih efektif untuk pendinginan yang lambat.

Logam cair dalam pengalir masih membawa kotoran yang terapung terutama pada permulaan penuangan, sehingga harus dipertimbangkan untuk membuang kotoran tersebut. Ada beberapa cara untuk membuang kotoran tersebut yaitu sebagai berikut :

a. Perpanjangan pemisah dibuat pada ujung saluran pengalir.

b. Membuat kolam putaran pada tengah saluran pengalir (dibawah saluran turun).

c. Membuat saluran turun bantu. d. Membuat penyaring.

Table 2.1 Ukuran Pengalir Potongan pengalir

(A xA)mm

(45)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

20 x 20 < 600

30 x 30 < 1000

40 x 40 < 2000

50 x 50 < 3000

Gambar 2.14 Perpanjangan pengalir

4. Saluran Masuk.

Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil daripada irisan pengalir, agar dapat mencegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan. Bentuk irisan yang membesar kearah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya cetakan.

(46)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.15 Sistem saluran masuk

2.5. 3 Penambah

Penambah adalah memberi logam cair untuk mengimbangi penyusutan dalam pembekuan coran, sehingga penambah harus membeku lebih lambat dari pada coran, Kalau penambah terlalu besar maka persentase terpakai akan dikurangi, dan kalau penambah terlalu kecil akan terjadi rongga penyusutan. Karena itu penambah harus mempunyai ukuran yang cocok.

Penambah digolongkan menjadi dua macam yaitu ; penambah samping dan penambah atas. Penambah samping merupakan penambah yang dipasang disamping coran, dan langsung dihubungkan dengan saluran turun dan pengalir, sangat efektif dipakai untuk coran ukuran kecil dan menengah. Penambah atas merupakan penambah yang dipasang diatas coran, biasanya berbentuk silinder dan mempunyai ukuran besar.

Gambar 2.16 Penambah samping dan penambah atas

(47)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Proses pengecoran yang paling dikenal dipakai adalah proses pengecoran dengan menggunakan pasir sebagai bahan cetakan. Hal ini disebabkan beberapa faktor antara lain; pembuatan cetakan yang relatif mudah, biaya pembuatan yang relatif rendah, dan dapat mengecor benda yang berukuran besar.

Cetakan pasir dapat dibagi menjadi beberapa jenis antara lain cetakan pasir basah, cetakan pasir kering, cetakan sapuan dan cetakan CO2. Cetakan basah yaitu

cetakan yang dibuat dari pasir yang mengandung kadar air. Karena itu cetakan ini mempunyai resiko cacat yang besar diakibatkan terperangkapnya uap air di dalam rongga cetakan. Cetakan pasir kering yaitu cetakan pasir yang tidak mengandung kadar air. Cetakan ini biasa digunakan pada pengecoran baja tetapi dapat juga digunakan untuk pengecoran paduan lain. Cetakan sapuan digunakan untuk benda coran berukuran besar, berat dan mempunyai bentuk silinder sirkular seperti silinder yang besar dan roller untuk pabrik kertas.

2.6.1 Syarat bagi pasir cetak

Pasir cetak mempunyai sifat-sifat yang memenuhi persyaratan sebagai berikut :

a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga paduan dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam cair waktu dituang kedalamnya. Karena itu kekuatannya pada temperatur kamar dan kekuatan panasnya sangat diperlukan.

b. Permeabilitas yang cocok. Dikuatirkan bahwa hasil coran mempunyai cacat seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran permukaan, kecuali

(48)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

jika udara atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu penuangan disalurkan melalui rongga-rongga diantara butiran pasir keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok.

c. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butiran pasir terlalu halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara. Distribusi besar butir harus cocok mengingat dua syarat yang tersebut diatas. d. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. Temperatur penuangan yang

biasa untuk bermacam-macam coran dinyatakan dalam Tabel 2.5. Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, kalau logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang kedalam cetakan.

e. Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang dituang mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair mempunyai temperatur yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur yang mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak dikehendaki.

f. Mampu dipakai lagi. g. Pasir harus murah.

Tabel 2.2Temperatur penuangan untuk berbagai coran

Macam Coran Temperatur Penuangan (0C)

Paduan ringan 650 – 750

Brons 1100 – 1250

(49)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Besi cor 1250 – 1450

Baja cor 1630 – 1650

Sumber: Prof.Ir Tata Surdia M.S.Met.E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam, Penerbit Pradnya Paramitha, Jakarta,1986, hal 109

2.6.2 Macam-macam pasir cetak

Pasir cetak yang paling lazim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai dan pasir silika yang disediakan alam. Beberapa dari pasir tersebut dipakai begitu saja dan yang lain dipakai setelah dipecah menjadi butir-butir dengan ukuran yang cocok. Kalau pasir mempunyai kadar lempung yang cocok dan bersifat adhesi mereka dipakai begitu saja, sedangkan kalau sifat adhesinya kurang, maka perlu ditambah lempung kepadanya. Kadang-kadang berbagai pengikat dibutuhkan juga disamping lempung. Umumnya pasir yang mempunyai kadar lempung dibawah 10 sampai 20% mempunyai adhesi yang lemah dan baru dapat dipakai setelah ditambahkan persentase lempung secukupnya.

Pasir silika (SiO2) merupakan pasir yang terbaik karena dapat menahan

temperatur tinggi tanpa terurai atau leleh. Pasir silika biasanya murah, mempunyai umur panjang, bentuk dan ukuran bermacam-macam hingga dapat disesuaikan dengan kebutuhannya. Tetapi kerugiannya adalah mempunyai koefisien muai yang tinggi dan cenderung untuk ikut bersatu (menempel) dengan logam. Disamping itu pasir ini banyak mengandung debu dan oleh karenanya membahayakan kesehatan kerja.

Disamping pasir silika dapat pula dipakai pasir zirkon (ZrSiO2) yang

berwarna kuning gading dan kegunaan utama adalah untuk cor dan bagian permukaan rongga cetakan. Sifat-sifat yang dimiliki adalah konduktivitas panas

(50)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

yang tinggi dan halus, refractory yang baik dan berat jenisnya tinggi, disamping itu tidak meleleh bersama logam cair (not fusing).

Ukuran butran pasir (grain size) menetukan pula dimana sebaiknya dipakai. Untuk ukuran benda kerja yang kecil dan bentuknya liku-liku maka pasir ukuran kecil harus dipergunakan supaya bentuk detail dari benda kerja dapat sempurna diperoleh. Sedangkan makin besar benda yang harus dicor, maka makin besar pula ukuran pasir yang harus dipakai, karena makin besar ukuran pasir makin memudahkan gas-gas terbentuk keluar, disamping ketelitian dan permukaan yang dicapaipun tidak terlalu tinggi. Suatu bentuk yang tidak teratur serta tajam dari butir-butir pasir lebih disukai untuk pembuatan cetakan, karena hal ini menjamin ikatan yang lebih kuat dari suatu butir pasir lainnya hingga cetakan menjadi kuat dalam menahan tekanan logam cair yang dicorkan.

2.6.3 Susunan Pasir Cetak

1. Bentuk butiran dari pasir cetak digolongkan menjadi butir pasir bundar,butir pasir sebagaian bersudut,butir pasir bersudut,butir pasir kristal. Dari antara jenis butirab pasir diatas yang paling banyak adalah jenis butir pasir bulat, karena memerlukan jumlah pngikat yang lebih sedit. Bentuk butir pasir kristal adalah yang terburuk.

2. Tanah lempung adalah terdiri dari kaolinit,ilit dan mon morilonit, juga kuarsa jika ditambah air akan menjadi leket, dan jika diberikan lebih banyak air akan menjadi seperti pasta. Ukuran butir dari tanah lempung 0,005 – 0,02 mm. Kadang-kadang dibutuhkan betonit juga yaitu merupakan sejenis dari tanah lempung dengan besar butiran yangsangat

(51)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

halus 0,01 – 10 µm dan fasa penyusunnya adalah monmorilonit (Al2O3,4SiO2,H2O).

3. Pengikat lain

Air kaca (water glass) 3 sampai 6 % ditambahkan pada pasir silica yang mempunyai kadar lempung sedikit mungkin, butir pasir lebih baik agak bundar. Air kaca yang dipakai dengan perbandingan molekul SiO2 dan

Na2O lebih dari 2,5 dan air bebas dibawah 50% dengan visikositas rendah.

Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering

1,5 – 3% dan dipagang pada temperature 200 – 2500C,sehingga disebut inti pasir minyak. Inti ini tidak menyerap air dan mudah dibongkar. Sebagai tambahan pada tanah lempung kadang dibutuhkan dekstrin yang dibuat kanji sebagai bahan pembantu. Dekstrin bersifat lekat meski kadar airnya rendah selaindari itu, resin, atau semen digunakan untuk peningkat khusus.

2.6.4 Sifat-sifat pasir cetak

2.6.4.1 Sifat-sifat Pasir cetak Oleh Udara

Sifat yang berubah selama antara pembuatan cetakan dan penuangan disebut penguatan oleh udara, yang disebabkan oleh pergerakan air dalam cetakan dan penguapan air dari permukaan cetakan, yang meninggikan kekerasan permukaan cetakan. Derajat kenaikan kekerasan tergantung pada sifat campuran pasir, derajat pemadatan dan keadaan kesekeliling cetakan (temperature udara luar, kelembaban).

(52)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Cetakan mengalami temperature tinggi dan tekanan tinggi dari logam cair pada waktu penuangan. Sehingga pemuaian panas, kekuatan panas, perubahan bentuk panas perlu diketahui.

a. Pemuain Panas

Pemuaian panas berubah sesuai dengan jenis pasir cetak, seperti ditunjukan pada gambar berikut ini.

Gambar 2.17 Pemuaian panas bermacam-macam pasir

Pasir pantai dan pasir gunung mempunyai pemuaian panas yang lebih kecil dibandingkan dengan pasir silica, sedangkan pasir oilvin dan pasir sirkon mempunyai pemuaian panas sangat kecil. Pemuaian panas bertambah sebanding dengan kadar air dari pasir dan menurun kalau kadar yang dapat terbakar bertambah.

b. Kekuatan panas

Kekuatan panas beruba-ubah sesuai dengan pasir cetak yang dipengaruhi oleh adanya kadar tanah lempung, distribusi besar butir dan berat jenis. Di bawah ini grafik dari kekuatan tekan panas dari pasir cetak.

(53)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.18 Kekuatan tekan panas dari pasir cetak

Pasir dengan besar butir tidak seragam dapat di padatkan sehingga mempunyai berat jenis yang tinggi, mempunyai permukaan sentuh yang luas dengan butir-butir tetangganya dan mempunyai kekuatan panas yang tinggi.

c. Perubahan bentuk panas

Perubahan bentuk dapat disebut kemampuan absorpsi pemuaian panas pada penuangan logam cair ke dalam cetakan. Perubahan bentuk akan bertambah apabila besar butiran mengecil dan kadar tanah lempung, tambahan khusus dan kadar airnya bertambah.

Gambar 2.19 Deformasi panas dari pasir cetak

2.7 Peleburan dan Penuangan Besi Cor

(54)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Ada berbagai dapur yang digunakan dalam meleburkan besi cor diantaranya yaitu peleburan besi cor dalam kupola dan pencairan besi cor dengan tanur induksi frekuensi rendah.

Kupola dipergunakan secara luas untuk peleburan besi cor sebab mempunyai beberapa keuntungan yang unik, yaitu kontruksinya sederhana, operasinya mudah memberikan kemungkinan peleburan continue, memungkinkan untuk mendapatkan laju peleburan yang besar untuk tiap jamnya, baiaya yang rendah untuk alat-alat peleburan, dan memungkinkan pengontrolan komposisi kimia dalam daerah luas.

Besi cor dicairkan dalam kupola secara tradisionil, tetapi pencairan dengan listrik dalam indutri sekarang menjadi meluas sebab-sebabnya adalah mudah dalam mengontrol komposisi dan temperature, kehilangan logam yang sedikit, kemungkinan untuk memakai logam bermutu rendah, mengurangi jumlah pekerja, serta memperbaiki persyaratan kerja. Ada dua tipe tanur listrik untuk mencairkan besi cor, yaitu adalah tanur induksi yang kedua adalah adalah tanur busur listrik. Dari jenis yang pertama, tanur terutama banyak dipakai adalah tanur induksi frekuensi rendah disebabkan tanur ini murah dan operasinya mudah.

2.7.2 Penuangan Besi Cor

Cairan Besi cor yang dikeluarkan dari tanur diterima dalam ladel dan dituangkan ke dalam cetakan. Ladel mempunyai irisan berupa lingkaran dimana diameternya hampir sama dengan tingginya. Untuk coran besar dipergunakan ladel jenis penyumbat seperti pada gambar ( 2.20 ), sedangkan untuk coran kecil dipergunakan jenis ladel yang dapat dimiringkan.

(55)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.20 Ladel jenis penyumbat

Ladel dilapisi oleh bata samot atau bata tahan apiagalmatolit yang mempunyai pori pori kecil ,penyusutan kecil dan homogen. Nozel atas dan penyumbat, kecuali dibuat dari samot atau bahan agalmatolit kadang-kadang dibuat juga dari bata karbon. Panjang nozel dibuat cukup panjang agar membentuk tumpahan yang halus tanpa cipratan. Ladel harus sama sekali kering yang dikeringkan lebih dahulu oleh burner minyak residu sebelum dipakai.

Dalam proses penuangan diperlukan pengaturan temperatur penuangan, kecepatan penuangan dan cara cara penuangan. Pada umunya, permulaan titik beku yaitu temperature penghentian termal proeutektik.

(56)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Untuk besi cor,penurunan temperaturenya berhubungan erat dengan % karbon eqivalen (CE = C % + 1/3 Si % ). Karena itu karbon eqivalen dari cairan dicari dengan mendapatkan temperature penghentian termal proeuteqtek dari diagram pendinginan dibandingkan dengan kurva kalibrasi yang disiapakan sebelumnya.pada gambar 2.21.menunjukkan contoh kurva hubungan antara pendinginan dengan kadar karbon eqivalen dalam cairan besi.

Gambar 2.22 Hubungan antara temperatur dan karbon equivalen Kecepatan penuangan umunya diambil sedemikian sehingga teerjadi penuangan yang tenang agar mencegah cacat coran seperti retak-retak dan sebagainya, kecepatan penuangan yang rendah menyebabkan: kecairan yang buruk, kandungan gas,oksidasi karena udara, dan ketelitian permukaan yang buruk. Oleh kerena itu kecepatan penuangan yang cocok harus ditentukan mengiat macam cairan, ukuran coran dan cetakan.

Cara penuangan secara kasar digolongkan menjadi dua yaitu: penuangan atas dan penuangan bawah. Penuangan bawah memberikan kecepatan naik yang

(57)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

kecil dari cairan baja dengan aliran yang tenang. Penuangan atas menyebabkan kecepatan tuang yang tinggi dan mengasilkan permukaan kasar karena cipratan.

Daripada itu dalam hal penuangan atas, laju penuangan harus rendah pada permulaan dan kemudian dinaikan secara perlahan-lahan. Dalam penempatan nozel harus di usahakan agar tidak menyentuh cetakan. Perlu juga mencegah cipratan dan memasang nozel tegak lurus agar mencegah miringnya cairan yang jatuh.

2.8 Pengujian dalam pengecoran

2.8.1 Pengukuran temperatur

1. Pirometer benam

Pengukuran temperatur secara langsung dari cairan, dilakukan dengan jalan membenamkan termokopel platina-platina radium yang dilindungi oleh kwarsa atau pipa aluminium yang telah dikristalkan kembali. Sekarang dikembangkan pirometer benam yang dapat habis yang dilindungi oleh pipa kertas.

2. Pengujian batang

Pengujian batang merupakan cara praktis yang dipergunakan untuk mengukur temperatur dari tanur induksi frekuensi tinggi dengan menggunakan kawat baja lunak dengan diameter 4 sampai 6 mm dan sebuah jam pengukur. Ujung kawat baja tersebut dicelupkan kedalam cairan dan waktu yang dibutuhkan untuk mencairkannya diukur, kemudian lama waktu itu dikonversikan kepada temperatur.

(58)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Baja cair diciduk dimasukkan kedalam cetakan pasir atau dalam sendok contoh yang berukuran tertentu, kemudian waktu yang dibutuhkan untuk membentuk lapisan tipis oksida diukur dengan jam pengukur dan dikonversikan kepada temperatur.

4. Lain-lain

Pirometer optic dan pirometer radiasi dipegunakan untuk pengukuran temperatur.

2.9 Jenis-Jenis Rumah Pompa

Rumah pompa merupakan bagian yang sangat penting dari sebuah pompa, yang berfungsi untuk mengarahkan aliran fluida dari impeller untuk merubah energi kinetik fluida menjadi energi tekanan dan seterusnya mengarahkan aliran fluida dari impeller ke saluran tekan.

Berdasarkan bentuknya, rumah pompa diklasifikasikan atas 3 tipe, yaitu : A. Rumah Diffuser ( diffusion casing )

B. Rumah Volute ( volute casing ) C. Rumah Vortex ( vortex casing )

2.9.1 Rumah Diffuser

Tipe ini memiliki sudut pengarah di sekelilingnya impeller yang berfungsi untuk merubah energi kinetic aliran menjadi head tekanan, sehingga head total yang dihasilkan akan menjadi besar. Dimana tipe dari rumah pompa diffuser bisa digunakan pada pompa bertingkat banyak multi stage pump impeller.

(59)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar. 2.23 Rumah difusser.

2.9.2 Rumah Volute

Tipe ini berbentuk spiral atau biasanya disebut rumah keong, bentuk rumah ini dibuat sedemikian rupa sehingga luas penampang rumah perlahan-lahan bertambah luas mengarah kesisi luar rumah pompa.

Dengan bentuk yang sedemikian maka head kecepatan akan dirubah menjadi head tekanan dari aliran fluida yang kelur dari impeller. Jenis ini banyak diguinakan untuk pompa satu tingkat dengan konstruksi yang cukup sederhana.

Gambar 2.24 Rumah Volute

2.9.3 Rumah Vortex

Tipe ini hampir sama dengan rumah volute. Bedanya hanya pada ruangan antar impeller dengan rumah yang disebut dengan vortex chamber, dimana pada ruangan akan terjadi pusaran bebas, sehingga fluida yang masuk ke ruangan ini akan berputar lebih baik. Tipe ini umumnya dipergunaklan untuk pompa dengan head yang tinggi.

(60)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 2.25 Rumah vortex

BAB III

PENETAPAN SPESIFIKASI

3.1 Pemilihan Jenis Rumah Pompa

Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan rumah pompa antara lain :

1. Jenis pompa yang akan digunakan 2. Analisa fungsi pompa

(61)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Dalam perencanaan ini pompa akan digunakan untuk pemindaha air dari bak penampung ke dalam bak pengendapan. Karena kapasitas besar dan merata, putaran tinggi dan dapat dikopel langsung motor penggeraknya sehingga menghemat daya, getaran yang relatif kecil, biaya pemeliharaan murah, serta konstruksinya sederhana, maka dipilih pompa sentrifugal.

Karena pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal, yaitu termasuk golongan pompa tekanan dinamis atau secara umum dipakai untuk jenis pompa radial, serta head total yang akan dihasilkan tidak terlalu besar sehingga tidak memerlukan tingkat impeller yang banyak, cukup dengan satu tingkat, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa rumah pompa yang digunakan untuk pompa ini adalah rumah pompa jenis volute.

Gambar 3.1 Rumah Pompa

(62)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 3.2 Dimensi Rumah Volute

Keterangan :

rthr : jari-jari throat ( leher )

Athr : luas penampang leher volute

xv : jari-jari kelengkungan volute

v : koefisien arah (sudut) yang bervariasi mulai dari (0 – 360) td : tebal dinding rumah volume

t : clearence antara casing dan impeler r2 : jari-jari impeller sisi luar

r4 : jari-jari terhadap pusat penampang

rv : jari-jari vulute sebenarnya

Av : luas penampang aliran untuk setiap posisi v

a. Luas Penampang Leher (Athr)

Rumus untuk menentukan luas penampang leher yaitu :

thr C

thr

A ...( Lit. 3. hal 2.17 )

Dimana :

Q = kapasitas pompa ( 20 m3/jam = 0,0055 m3/det )

Cthr = kapasitas aliran fluida pada leher,dapat diperoleh dari hubungan

kecepatan putaran spesifik (ns) dengan kecepatan keliling pada sisi

keluar impeller (U2 ).

Menentukan ns,

4 3 .

H Q n

ns = ...( rpm .

m s m /3

(63)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Q = kapsitas pompa

= 0,0055 m3/det

n = putaran pompa

H = head pompa

Besarnya putaran motor listrik (n) ditentukan dari rumus :

n = 60. (f /p).(1 – x )...( Lit . 4. hal,6-49 ) dimana :

n = putaran motor (rpm)

f = frekuensi (Hz )

= 50 Hz (umumnya di Indonesia) P = jumlah pasangan kutup

= 2

x = faktor slip pada elektro motor = (1-2)%

= 2 % (diambil)

n = 60.(50/2).(1 - 0,02) = 1470 rpm

Untuk menentukan H ( Head total ) :

z g v p

H = + +

2 2

γ ...( Lit.5, Hal.3 )

Dimana :

P = Tekanan statis pompa ( 2 / m

N )

(64)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

= 998,2 Kg/s2 . 9,81 m/ s2 = 9782,36 N/ m3

V = Kecepatan ( m/s ) Z = Ketinggian ( Z = 0 )

Untuk menentukan nilai P maka diperoleh :

thr thr A g m A F

P = = .

Q m = ρ. Dimana :

m Laju aliran massa air ( Kg/ s ) Q = Kapasitas pompa ( m3/ jam ) = 20 m3/jam = 0,0055 m3/s

ρ Massa jenis air ( Kg/s )

s kg s m s Kg m / 55 , 5 / 0055 , 0 . / 2 , 998 3 = = 

Sehingga massa air yang diperlukan dalam 1 detik yaitu sebesar 5,55 kg Maka diperoleh tekanan statis pompa yaitu :

2 2 2 / 3 , 88242 000617 , 0 / 81 , 9 . 55 , 5 m N m s m kg P = =

Untuk menentukan kecepatan air ( V ) :

hr A Q V = s m m s m V / 91 , 8 000617 , 0 / 0055 , 0 2 3 = =

(65)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Sehingga diperoleh head total ( H ) yaitu :

(

)

(

)

m m m m s m s m m N m N Z g V P H 13 07 , 13 05 , 4 02 , 9 0 / 81 , 9 . 2 / 91 , 8 / 36 , 9782 / 3 , 88242 2 2 2 3 2 2 ≈ = + = + + = + + = γ

Gambar 3.3 Sket head pompa

m s m rpm s m n_s / 924 , 15 13 / 0055 , 0 1470 3 4 / 3 2 = =

Untuk menentukan U2 :

Dari data survey yang dilakukan, didapat bahwa diameter poros pompa (Dp) adalah 17 mm.

Maka :

• Diameter leher poros ( diameter hubungan ) :

(66)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

= (1,2 ÷ 4 ) 17

= 22 mm (direncanakan)

• Diameter sisi laluan ( diameter mata impeller) :

2 ) ( . . 4

Dh Vo Q

Do th +

= π ...( Lit 2 , hal 261 ) Dimana :

Qth = kapsitas air melalui impeller

= Qp + kebocoran

Kebocoran yang diizinkan (2%- 10%),di ambil 5% Qth = 0,0055 + 0,05.0,0055

= 0,0057 m3/det

Vo = kecepatan fluida masuk pada mata impeller didapat dari grafik berikut ini.

Qth ( m3/det )

(67)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(Fritz Dietzel,Turbin pompa dan kompresor,hal 261,198)

Dari gambar diatas didapat untuk Qth = 0,0057 m3/det, maka Vo = 1,3 m/det

Sehingga : 2 ) 022 , 0 ( 3 , 1 . 0057 , 0 . 4 . + = π Do

= 0,077 m = 77 mm

• Diameter keluar impeller (D2)

5 , 2 2 = Do D

Maka D2 = 2,5 x 77 mm

= 192,5 mm

= 193 mm ( ditetapkan ) Maka U2 dapat dihitung dengan persamaan:

60 . . ₂ 2 n D

U =π ...( Lit 2,hal 250 )

60 1470 . 193 , 0 . π =

U2 = 14,85 m/det

(68)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gambar 3.5 Harga Cthr/U2

(Igor j. Karasik, pump handbook,hal 2.18,1986) 6 , 0 2 = U C_thr

Cthr = 0.6 U2 = 0,6 . 14,85 m/det

Cthr = 8,913 m/det

Athr 913 , 8 0055 , 0

= = 0,000617 m2 = 617 mm2

Sehingga, telah didapat Luas Penampang Leher (Athr) melalui perhitungan antara

kapasitas aliran fluida pada leher (Cthr) dengan kapasitas pompa (Q) dan didapat

nilai-nilai yang berhubungan melalui perhitungan di atas...(lihat Lampiran 8)

b. Jari-jari Leher

rthr2 =

πthr A 14 , 3 617 =

rthr = 14,017 mm

c. Celah Antara Rumah Pompa Dengan Impeller (t)

Celah Antara Rumah Pompa Dengan Impeller :

t = ( 5 % – 10 %)r2...( lit.3, hal. 2.17 )

[ r2 96,5

2 193 2

2 = =

= D mm mm]

t = ( 4,825 – 9,65 ) mm t = 7 mm ( direncanakan )

d. Jarak Antara Pusat Leher Ke Sumbu Pompa (r4)

(69)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

r4 = r2 + t + rthr...( lit 3, hal 2.17 )

= 96,5 + 7 + 14,017 = 117,517 mm

e. Lebar Volute ( b3,b4 )

Lebar volute didapat dari perbandingan dengan lebar impeller, yaitu :

• Lebar volute I (b3)

b3 = 1,75 x b1...( lit 8, hal.114 )

mencari b1,

1 1 1. .

. ε

π D Vr

Q_th

= ...( lit 2, hal. 261 )

dimana :

b1 = lebar impeller pada sisi masuk ( mm )

Qth = kapasitas teoritis pompa

= 0,0057 m3/det

Vr1 = kecepatan radial pada sisi masuk

= ( 1,05 – 1,1 ) Vo

= 1,05 . 1,3 m/det (diambil) = 1,365 m/det

ε = faktor kontraksi = ( 0,8 – 0,9 ) = 0,85 (diambil) D1 = diameter sisi masuk

2 ) ( )

( 2 2

Dh Do +

(70)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

2 ) 22 ( ) 77

( 2+ 2

= 56,625 mm = 57 mm Maka :

b1 =

85 , 0 . 365 , 1 . 057 . 0 . 14 , 3 0057 , 0

= 0,027 m

= 27 mm (ditetapkan) Maka lebar volute I ( b3 ) = 1,75 x 27

= 47,25 mm

• Lebar volute II ( b4 )

b4 = 1,75 x b2... ( Lit 8, hal 114 )

mencari b2,

2 2 2 2 . . . ε

π D Vr

b = th ...( Lit 2, hal.261 )

Dimana :

b2 = lebar impeller pada sisi keluar (mm)

Qth = kapasitas teoritis pompa

= 0,0057 m3/det

D2 = diameter sisi keluar

= 193 mm = 0,193 m

(71)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

= (0,85 – 1 ) Vr1

= 0,925 . 1,365 = 1,262 m/det

ε1 = faktor kontraksi

= (0,9 – 0,95 ) = 0,92 ( ditetapkan) Maka : 92 , 0 . 262 , 1 . 193 , 0 . 14 , 3 0057 , 0 2 = b

= 0,0081 m = 8,10 mm = 9 ( ditetapkan )

Maka lebar volute II (b4) = 1,75 x 8,10

= 14,175 mm

Jadi, telah diperoleh lebar volute (b1, b2, b3, b4) melalui perhitungan di atas dan

juga didapat nilai-nilai yang berhubungan...(lihat Lampiran 8)

f.Jari-jari kelengkungan volute (xv) :

xv = r2 + t + rva...( Lit 3,hal 2.18 )

dimana :

r2 + t = 96,5,+7 = 103,5

sedangkan :

πv

r = ...(Lit 3, hal 2.19)

Dimana :

(72)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

= ...(Lit 3,hal 2. 19)

Kita ambil contoh untuk mencari jari-jari kelengkungan pada sudut 180o dari jari-jari kelengkunagan terkecil :

Diketahui :

v = 180o

Athr = 617

r2 + t = 103,5

maka jari-jari kelengkungan volute (xv) pada v = 180o adalah :

o thr v v A A 360 ϕ = o o x 360 180 617 =

= 308,5 mm

πv va A r = 14 , 3 5 , 308 =

= 9,9120 mm xv = r2 + t + rva

= 103,5 + 9,9120 = 113,412 mm

Maka didapat jari-jari kelengkungan volut pada sudut 1800 dari jari-jari kelengkungan terkecil yaitu sebesar 113,412 mm

(73)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Kita ambil contoh untuk mencari jari-jari kelengkungan pada sudut 360o dari jari-jari kelengkunagan terkecil :

Diketahui :

v = 360o

Athr = 617

r2 + t = 103,5

maka jari-jari kelengkungan volute (xv) pada v = 360o adalah :

o thr v v A A 360 ϕ = o o x 360 360 617 =

= 617 mm2

πv va A r = 14 , 3 617 =

= 14,017 mm xv = r2 + t + rva

= 103,5 + 14,017 = 117,517 mm

Maka didapat jari-jari kelengkungan volut pada sudut 3600 dari jari-jari kelengkungan terkecil yaitu sebesar 117,517 mm

(74)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Untuk v mulai dari 0 s/d 360 harga-harga Av, rva, xv, dapat ditentukan

sebagai berikut :

Tabel 3.1 jari-jari kelengkungan volute

v r2 + t ( mm ) Av ( mm2 ) rva ( mm ) xv ( mm )

00 103,5 0 0 103,500

300 103,5 51,416 4,046 107,560

600 103,5 102,833 5,722 109,222

900 103,5 154,250 7,008 110,508

1200 103,5 205,666 8,093 111,593

1500 103,5 257,083 9,048 112,548

1800 103,5 308,500 9,912 113,412

2100 103,5 359,916 10,706 114,206

2400 103,5 411,333 11,445 114,945

2700 103,5 462,750 12,139 115,639

3000 103,5 514,166 12,796 116,296

3300 103,5 565,583 13,420 116,920

3600 103,5 617,000 14,017 117,517

g. Tebal Dinding Rumah Pompa ( td )

Tebal Dinding Rumah Pompa

s P D y x

td = +

1 . 2

. . .

τ ...( lit.3, hal.3.20 )

Dimana :

X = faktor keamanan kontruksi

= 7 ( karena rumah pompa dapat memakan tekanan air dan berat pompa itu sendiri )

(75)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

= 1,6 ( untuk profil lingkaran )

D = diameter volute yang sebenarnya

= 113,412 + 117,517 = 230,929 mm P = tekanan yang dialami dinding pompa = γ air x H

= 998,2 kg/ m3 x 13 m = 12976,6 kg/m2

τ t = tegangan tarik bahan pompa ( direncanakan volute dari besi cor

kelabu FC30 dengan kekuatn tarik 294,18 N/mm2 ) s = toleransi untuk ketelitian dalam penuangan

= ( 2- 3 ) mm = 3 mm ( diambil ) Sehinga : 3 / 418 , 29 . 2 / 6 , 12976 . 929 , 230 6 , 1 . 7 ₂ 2 + = mm kg m kg t_d

= 4,753 mm = 5 mm

Jadi, telah diketahui tebal dari dinding pompa (t ) dengan perhitungan di atas dan d juga nilai yang berhubungan tebal dinding pompa...(lihat Lampiran 8)

Sedangkan untuk rumah pompa itu sendiri dimensinya mengikuti ukuran rumah volute yang telah direncanakan, pemilihannya berdasarkan atas bagaimana dapat memasukkan impeller kedalam rumah pompa dengan baik. Tutup rumah pompa itu sendiri diikat dengan baut, karena dapat memudahkan dalam pemasangan impeller kedalam rumah pompa.

(76)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Gaya yang terjadi pada baut pengikat rumah pompa adalah gaya yang terjadi akibat tekanan fluida yang dialami oleh dinding di dalam rumah pompa : P= 12976,6 kg/mm2

Beban yang dialami tiap baut merupakan beban aksial .

n A P

W= . ...( lit.6, hal.296 )

Dimana :

A = luas bidang rumah pompa yang mengalami tekanan = 2

4 D

D = diameter rumah pompa = 230,929 mm

(

)

929 , 230 . 4 π = A

= 41862,639 mm2 = 0,0418626 m2 n = jumlah baut = 4 ( direncanakan ) Maka :

(

)

4 041883 , 0 . 6 , 12976 =

W = 135,808 kg

Bahan baut direncanakan dari baja karbon S 30 C dengan kekuatan tarik 48 kg/mm2.

Diameter baut dihitung berdasarkan keamanan baut :

a σ

(77)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

σ = tegangan tarik izin ( kg/mm2 ) t

σ = tegangan tarik yang terjadi ( kg/mm2 ) Tegangan tarik yang terjadi adalah :

A W

t =

σ ...( lit.6, hal.296 )

Dimana : b

σ = kekuatan tarik bahan ( kg/mm2 ) = 48 kg/mm2

v = faktor keamanan = 7

a σ

σ ≥

7 / 48kg mm2 v

b a = σ =

= 6,85 kg/mm2

2 2 . 4 / / 85 , 6 d W mm kg π ≥ 85 , 6 . 4 / 808 , 135 2 π kg

d ≥ = 25,256

256 , 25

≥

= 5,025 mm

Dengan berdasarkan ukuran standar ulir baut, maka ditetapkan bahwa baut yang digunkan yaitu M5 x 0,8.

(1)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(2)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(3)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Lampiran 7 : Aliran proses pada pengecoran

BAHAN BAKU

TUNGKU

PENUANGAN

MESIN

PEMBUATAN

CETAKAN

SISTEM

PENGOLAHAN

PASIR

LADEL

Pasir

Rangka cetak

PEMBERSIHAN

PEMBONGKARAN

(4)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

(5)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.

Lampiran 8 : Rekapitulasi Antara Hasil dan Desain

SIMBOL

Nilai

Satuan

_SIMBOL

_Nilai

Satuan

A

635,85

mm

g

9,81

m/s

A

565,2

mm

H

13 m

A

706,5

mm

n

1470

rpm

A

thr

617 mm

n

15,924

rpm

C

thr

8,913

m/s

p

2 -

b

27 mm

Pp

12976,6

Pa

b

8,1

mm

Q

0,0055

m

/s

b

47,25

mm

Q

0,0057

m

/s

b

14,175

mm

r

thr

14,017

mm

Dh

22 mm

r

96,5

mm

Do

77 mm

r

117,517

mm

D

volute

230,929

mm

s

3 mm

D

193 mm

t

7 mm

D

p rumah pompa

40 mm

t

5 mm

D

p tutup rumah pompa

80 mm

U

14,85

m/s

d

17 mm

v

8,91

m/s

d

2,4

mm

Vo

1,3

m/s

(6)

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M3/ Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009.