ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

RAN CANCAN ALAT PEMBUAT SERBUK LOCAM ,,':. DEN CAN TEKNIK ELEKTRODA PUTAR

Nusin Samosir dan Antonio Gogo

Abstrak

RANCANGAN ALAT PEMBUAT SERBUK LOGAM DENGAN TEKNIK ELEKTRODA

PUTAR. Telah dilakukan perancangan alat pembuat serbuk logam dengan teknik

elektroda putar. Serbuk dibuat dari logam yang dilelehkan dengan proses las dan

diputar, sehingga terlempar ke dinding tabung berupa serbuk. Dengan teknik ini dapatmenghasilkan serbuk berbentuk bulat. Instrumen utama welding torch dan mesin las

TIG sudah diperoleh, sedangkan tabling, alat pengumpan dan lainnya direncanakan

akan diadakan pada tahun anggaran 2006.

Abstract

EQUIPMENT DESIGN TO PRODUCE METAL POWDER BY ROTATIONAL

ELECTRODE. Equipment design of metal powder producer by rotational electrode

technique has been designed. The powder is produced from a melting metal by weldingprocess, rotating, and throw about to the cylindrical wall. By this technique, the powder

will be produced in rounded shape. The welding torch and TIG welding machine to be in

stock, whereas the cylindrical, feeder tool etc. will be in stock by the budget of year 2006.

PENDAHULUAN

Metalurgi serbuk (powder metallurgy)

mempunyai beberapa keunggulan dibanding­

kan dengan pengecoran, penempaan dan

proses khusus lainnya untuk menghasilkan

produk logam. Keunggulan tersebut antara lain

adalah lebih homogen dalam pemanduan

beberapa material yang tidak sama dan lebih

mampu untuk mengendalikan porositas.

Keunggulan tersebut juga diperlukan dalam

teknologi produksi elemen bakar nuklir

termasuk untuk reaktor riset, sehingga paduan

logam dengan uranium lebih homogen dandapat terdistribusi merata dalam matriks

cladding. Agar lebih homogen dan terdistribusi

dengan baik, maka diperlukan serbuk logam

dengan ukuran dan bentuk tertentu. Disamping

itu metalurgi serbuk juga dapat dimanfaatkan

untuk kepentingan lainnya.Dengan mengacu dari makalah hasil

rancangan alat pembuat serbuk logam yang

sudah dibuat [11, penulis mencoba untuk

merancang alat pembuat serbuk dengan teknik

elektroda putar yang mempunyai keunggulan,

serbuk logam yang dihasil-kan berbentuk bulat

227

sehingga lebih menguntungkan dalam

pembuatan paduan logam. Keuntungan

lainnya yaitu, tidak menggunakan crucible,

sehingga pengaruh crucible terhadap produk

dapat dihindari. Benda kerja berupa batangan,

diputar dan didekatkan ke tungsten dari weldingtorch, sedikit demi sedikit akan meleleh dan

terlempar ke dinding tabung membentuk butiran

(powder). Kekurangan teknik ini adalah pada sisi

persiapan benda kerja, dimana masih diperlukan

proses pre-cast untuk elektrodanya (benda

kerja) sesuai dengan komposisi paduan serbuk

yang diinginkan, sehingg~ butuh waktu danbiaya yang lebih banyak.

Pad a perancangan ini dibatasi hanya

pad a alat pembuat serbuk logam dengan

elektroda putar saja tidak termasuk pembuatan

elektrodanya dan juga akan memanfaatkan

peralatan yang sudah ada.

PEMBAHASAN

Kriteria Perancangan

,. Persyaratan utama dalam triteria

perancangan yaitu elektroda atau benda

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 188N 0854 - 5561

Evaluasi dan perhitungan

( = 0,036 (C/11) = 0,36(111111)

di dalam ruangan yaitu di basement (hot

workshop)dari fasilitas uji pasea iradiasi.

Oengan C.A 1 mm maka ketebalan minimal =

1,36 mrn < 3 mm (pelat yang digunakan

tebalnya 3 mm

'"' '"' (C/11 )-',-'

PR

_ 0,6 P (1)SE

( =

t =

Tekanan operasi didisain sampai tekanan

vakum 10.1 torr = 0,1 mmHg = 1,316 x 10-4 atm

= 0,0001316 kg/cm2. Oiambil tekanan operasi

P = design pressure (maximum allowable

working pressure) =1,10 x operating

pressure = 1,10 x 1 kg/cm2 = 1,1 kg/em2

R = inside radius = 150 em

8 = stress value of material (88-304) =

85000 psi = 5786 kg/em2

E = joint efficiency = 0,80C.A = corrosion allowable, 1 mm

Oengan persangkutan (1) untuk dapat dihitungtebal bahan :

1,1.150 (){ = -- .--------- cm5786.0,8 - 0,6. \,\

165

4629 -

Rumus:

Perhitunqan Ketebalan Minimal [21

Ketebatan minimal dari bahan yang akan

dipakai dihitung berdasarkan.

Persyaratan Antar Muka Terhadap BagianLain

8pesifikasi dari konektor dan torch

gun unit disesuaikan dengan mesin las TIG

yang sudah ada. Bentuk serta ukuran dari

konektor saluran gas masuk dan gas keluarserta saluran udara dalam pembuatan

vakuman yang akan digunakan merup8kan

konektor-konektor standar dengan sistem

kopling.Persyaratan Kondisi Lingkungan

Kondisi lingkungan yang harus

dipenuhi selama proses pembuatan serbuk

yaitu mencegah seminimum mung kin

kandungan oksigen pada sehingga tidak terjadi

oksidasi dari serbuk yang terbentuk. Pada saat

awal proses, dilakukan proses penyedotan

udara dari dalam tabung, dan setelah itu

dilakukan proses pemasukan gas argon. Untuk

penempatan alat secara umum tidak ada

persyaratan khusus, karena akan ditempatkan

kerja diputar dengan kecepatan yang cukup

tinggi sampai 12.000 rpm(1J. Untuk disainawal/eksperimen awal digunakan sampai

5000 rpm dan kecepatan putarnya dapatbervariasi.

y Agar serbuk yang dihasilkan lebih baik maka

prosesnya dirancang menggunakan atmosfir

gas Argon.8elain dari persyaratan ataupun

kriteria utama perancangan diatas, ada

beberapa persyaratan/kriteria tambahan yang

mempertimbangkan faktor kemudahan dalam

penangannya/instalasi, perawatan, faktorekonomi serta faktor lainnya seperti Oikemudahan untuk dibuaUdifabrikasi, dan

ketersediaan alaUmaterial di pasaran.

228

ISSN 0854 - 5561

Pompa Vakum [3J

Sebelum proses produksi dilakukan

proses pengeluaran udara dengan pompa

vakum, kemudian baru gas Argon dimasukan.

Saluran pengeluaran udara dari pompa vakum

akan disambungkan ke saluaran udara buang

dari sistem ventilasi ke eerobong. Dari hasil

raneangan, diperoleh volume tabung sebesar

530 liter dan diasumsikan proses vakum 10.1

dilakukan selama 10 men it, selanjutnya

kapasitas dari pompa vakum (S) yang

dibutuhkan dapat dihitungdengan persamaan.

v PoS = - L11 - ;

/ P

v = volume ruang yang akan divakumkan

t = interval waktu antara Po (tekanan mula, 1

atm) dan P (tekanan akhir,1 0.1

atm), 10 menit

(' 530 L ] 2 3 r D' Th" = -- 11 -- = ,0 Iter; Ipll pompa600 ]0 -I

vakum dengan kapasitas 2,5 liter/detik

Torch Gun Unit

Torch gun unit yang akan digunakan

disesuaikan dengan mesin las TIG yang sudah

ada (maks. 200 A) dan jarak dengan benda

kerja dapat diatur (screw adjusting). Torch gun

unit terdiri dari welding torch yang telah

dimodifikasi bagian luarnya dengan

menggunakan ulir untuk mengatur jarak

tungsten ke benda kerja (elektroda putar).

Diameter bagian luar yang berulir ini akan

disesuaikan dengan pemegang torch gun unit

pada tabung. Bila arus dari mesin las TIG yangakan digunakan tidak eukup maka ada dua

variabel yang dapat diatur yaitu diameter

benda kerja dan kemungkinan penggantian

mesin las TIG dengan arus yang lebih besar.Motor Listrik Pemutar Elektroda (4]

229

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Motor yang akan digunakan

mempunyai keeepatan sId 5000 rpm dengan

variasi keeepatan putar melalui pengaturan

keeepatan yang non-mekanis, dilengkapi panel

dengan tombol pengatur keeepatan sertaindikator keeepatan. Putaran maksimum

spindle dan benda kerja 5000 rpm. Di2meter

benda kerja 12 mm dan panjang 200 mm

dengan berat 0,2 kg. Berat chuck pemegang

benda kerja 1 kg dan diameter 6 em, sehingga

berat total 1,2 kg. Daya motor dapat dihitungdengan persamaan (3)

T _ P.n.Rj\ - --- (HP) (3)

71620

dimana :

N daya gerak (HP); n (rpm); R radius

spindle; P = beban (kg)

T 1,2.50003 Hp)A =-7-16-2-0-( =0,25HP-0,3 HP

Perkiraan Anggaran

Realisasi anggaran per-tahunanggaran 2005 sebesar Rp.8.000.000,- baru

dapat dipakai untuk membeli torch gun unit

berikut flow meter gas Argon (Gambar-2, pad a

lampiran), sementara untuk pengadaankeseluruhan alat masih membutuhkan

anggaran Rp. 136.000.000,- seperti dijelaskanpada tabel-1.

Besarnya total anggaran ini diluar perkiraan

awal karena kurangnya informasi teknis dan

non teknis mengenai harga, sehingga

pencapaian target agar selesai pada tahun2005 tidak tereapai

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

HASIL DAN KESIMPULAN

1. Kapasitas pompa vakum, 2,5 liter/detik

dengan interval waktu 10 menit untuk

mencapai tekanan 10.1 bar

2. Motor dengan putaran 5000 rpm, dengan

kecepatan putar bervariasi dengan sistem

non-mekanis, dengan daya 0,3 HP

3. Tebal pelat tabung 3 mm dari bahan SS­304.

4. Perkiraan anggaran yang masih perlu

disediakan (sebelum pajak) Rp.

136.000.000,-

Tabel-1: Kebutuhan Anggaran

ISSN 0854 - 5561

DAFTAR PUSTAKA

1. KARIN KUHN, PAUL D. COOPER,

GERNOT H.GESSINGER, Production and

Metallography of Alloy Powders, Practical

Metallography, 19752. EUGENE F.MEGYESY, Pressure Vessel

Handbook, Pressure Vessel Publishing.

Inc., 1995.

3. A. CHAMBERS et ai, Basic Vacuum

Technology, lOP Publishing Ltd., 1989.

4. ASRIL dkk., IImu Bangunan Pesawat yangPraktis, 1952

No.Nama Bagian alat

Harga

(ribuan n.:piah)1.Tabung dan struktur penopang serta aksesorisnya 35.000,-

2.

Motor servo dengan kontrol kecepatan secara non-50.000,-

mekanis, berikut panel dan aksessoris 3.Mekanisme pengumpan benda kerja 28.000,-

4.Pompa vakum 20.000,-

5.Mobilisasi, instalasi dan lain-lain 3.000,-

Total136.000,-

Catatan : Dari penawaran awal,kecuali noA

230

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Lampiran-1: Gambar Instalasi, Torch Gun Unit dan Mesin Las TIG

Drumb Machine Assy

00000

)(

To Vacum PumE.

O~ator Nea

Out Put

1830.0

Control Panel

Feeder Mechanism

Gambar-1: Instalasi Alat Pembuat Serbuk Logam Dengan Elektroda Putar

231

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Gambar-2: Torch Gun Unit

Gambar-3: Mesin Las TIG

232

ISSN 0854 - 5561