MATPEL DPTM KELAS X KD 3.2 DAN 4.2

KOMPETENSI DASAR

3.2 Memahami prinsip pengolahan bahan logam.

4.2 Mengidentifikasi pengolahan bahan logam.

Materi :

DASAR TEKNIK

B. PENGOLAHAN BAHAN LOGAM DAN NONLOGAM

     Bahan logam dan non logam merupakan bahan teknik yang berguna untuk menunjang pekerjaan dasar dalam teknik pemesinan sebagai dasar dalam suatu pekerjaan yang berkaitan dengan teknik pemesinan titik berikut teknik pengolahan bahan logam dan non logam.

1. Bahan Logam

     Berikut teknik pengolahan bahan logam

a. Teknik pengolahan logam dengan dapur tinggi

     Dapur tinggi merupakan tanur metalurgi yang digunakan untuk peleburan untuk memproduksi industri logam. Biji besi yang diolah dalam dapur tinggi begitu dalam berupa pyrite (FeS2), magnetis (Fe3O4), serta hematite (Fe2O3).

1) Konstruksi

       Dapur tinggi mempunyai bentuk dua buah kerucut yang berdiri menjadi satu di atas yang lain pada alasnya. Seluruh seluruh dinding dari dapur tinggi terbuat dari batu tahan api yang dilapisi baja khusus untuk lebih memperkuat kontruksinya. Selain itu, pada dapur tinggi juga terdapat tiang-tiang penyangga untuk menahan kontruksi dinding batu  tahanapi dan baja. Pada dapur tinggi juga dilengkapi dengan pesawat cowper yang berfungsi untuk meniupkan udara panas pada dapur tinggi.

Gambar 1.1 Konstruksi dapur tinggi 

2) Proses Kerja

  

    Pada dasarnya proses kerja dapur tinggi bisa disederhanakan menjadi empat tahap, yaitu:

• a) Proses pemasukan bahan-bahan yang akan diolah.
• b) Proses reduksi bahan-bahan.
• c) Proses pencairan bijih besi.
• d) Hasil produksi dapur tinggi.  

3. Hasil Produksi

       Dapur tinggi dalam prosesnya menghasilkan dua macam produk, yaitu :

       

      a) Besi kasar (Pig Iron)

           Besi kasar merupakan produk dari hasil reaksi reduksi bijih besi. Besi kasar sendiri memiliki sifat rapuh (getas), sehingga diperlukan pengolahan lanjut untuk memperoleh besi yang kuat. Pada besi kasar ini dibagi menjadi dua yaitu besi kasar putih dan besi kasar kelabu.

        b) Terak

             Truk merupakan produk sampingan dari proses produksi dapur tinggi, terdapat dua macam yaitu ternak yang bersifat asam dan serat yang bersifat basa. Tersebut bergantung pada berapa kandungan CaO, MgO, Si, dan Al pada terak.

b. Teknik Pengolahan dengan Dapur Listrik

       Dapurl merupakan dapur pengolahan lanjut setelah dapur tinggi. Dapur listrik berfungsi untuk mengolah hasil dari dapur tinggi menjadi baja atau besi. Dapur listrik lebih efisien dibandingkan dengan dapur lainnya.

     

    1) Konstruksi

        Konstruksi dari dapur listrik berbentuk oval di bagian bawah,dindingnya berbentuk silinder serta penutup tanur yang bisa membuka dan menutup. Pada penutupnya terdapat lubang untuk tempat masuknya elektroda. Elektroda sendiri tidak bertumpu pada penutup dapur tetapi bertumpu pada rangka atau penopang tersendiri dan dapat bergerak keatas dan menurun sesuai dengan kebutuhan. Pada penutup dapur terdapat isolator panas yang mempunyai fungsi agar panas yang dihasilkan tidak berkurang.

Gambar 1.2 Konstruksi dapur listrik

2) Proses Kerja

    Besi dalam dapur listrik melalui beberapa proses es dalam produksi yaitu:

• a) Proses pembuatan bahan-bahan produksi dalam dapur.     
• b) Proses peleburan semua bahan dalam dapur.
• c) Proses pencairan besi.
• d) Tahap pembersihan sisa-sisa produksi.
• e) Tahap penyelesaian atau finishing.

 3) Hasil Produksi

     Hasil dari proses produksi dapur listrik itu berupa baja hasil olahan dari dapur tinggi yang diolah menjadi baja yang lebih baik dan lebih berkualitas.

c. Teknik Pengolahan dengan Dapur Kubah (Kupola)

     Dapur kubah merupakan dapur untuk mengolah besi kasar (pig iron) dan besi rongsokan/potongan-potongan dengan dicampur potongan baja serta sejumlah kecil batu kapur guna menghasilkan besi tuang dan besi cor.

1) Konstruksi

       Konstruksid dapur kubah terdiri dari tuyer, lubang cerat, lubang terak dan daerah krus.

2) Proses Kerja

       Proses kerja dari dapur kubah (kupola) sebagai berikut:

• a) Pemasukan bahan-bahan ke dalam dapur kubah.
• b) Pemanasan atau permulaan dari tiupan.
• c) Pencairan logam.
• d) Pengeluaran hasil.     

3) Hasil Produksi

       Hasil produksi dari dapur kubah adalah besi cair yang berasal dari besi besi yang dimasukkan ke dalam dapur kemudian mencair dan menjadi cairan besi titik selain itu juga terdapat terak yang berupa batu kapur dan logam lain.

d. Teknik Pengolahan dengan Dapur Konvertor

   Dapur konvertor merupakan salah satu dapur yang bisa digunakan untuk menurunkan kadar karbon dan unsur tambahan lainnya dari besi kasar. Ada tiga macam konvertor, yaitu: 1)Proses Bessemer untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah; 2) Proses Thomas untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi; 3) Proses Oksi, Proses LD.

1) Konstruksi

          Konstruksi dari dapur konvertor adalah bejana yang berbentuk bulat lonjong terbuat dari plat baja. Pada lapisan dalam dinding dapur konvertor terdapat batu tahan api yang berfungsi untuk menyimpan panas dan melindungi lapisan luar dinding baja dapur.

Gambar 1.3 Teknik pengolahan logam dengan dapur konvertor

2) Proses Kerja

• a) Dipanaskan dengan kokas sampai kurang lebih 1500 derajat C.
• b) Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (kurang lebih 1/8 dari volume konvertor)
• c) Kembali ditegakkan.
• d) Udara dengan tekanan 1,5-2 atm dihembuskan dari kompresor.
• e) Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan isinya.

 3) Hasil Produksi

 

     Hasil produksi dari dapur konvertor adalah besi cair dan gerak yang dihasilkan selama pencairan besi.

e. Teknik Pengolahan dan Pengecoran Logam dengan Dapur Siemens-Martin

   Dapur Siemens-Martin adalah sebuah dapur nyala api yang digunakan untuk mengolah besi-besi rongsokan atau besi bekas, namun bisa juga digunakan untuk mengelola besi mentah atau pig iron. Dapur ini direncanakan oleh seorang bangsa Perancis bernama Wilhelm Siemens pada tahun 1800 yang kemudian disempurnakan oleh Pierre Martin pada tahun 1865.

                           1) Konstruksi

       Dapur Siemens-Martin terdiri dari dua generator yang berisi gas dan udara, terdapat tiga pintu untuk memasukkan bahan besi yang akan diolah, pada tengah-tengah dapur terdapat ruangan untuk mengolah atau mencairkan besi serta semua dinding pada dapur Siemens Martin ini dilapisi oleh batu tahan api asam atau basa.

 

Gambar 1.4 Dapur Siemens-Martin

2) proses kerja

• a)  Panaskan  terlebih   dahulu   dapur dengan  suhu  900-1200  derajat      
• b)  Semua bahan besi dimasukkan ke dalam dapur.                   
•  c)  Udara    dan  gas  dialirkan  menuju  dapur  untuk  pencairan.
• d) Besi yang ada di dalam dapur mulai mencair.
• e)   Besi   cair   keluar   terlebih   dahulu sebelumnya  terak   keluar.

3) Hasil Produksi

Dariproses kerja yang dilakukan oleh dapur Siemens Martin bisa diperoleh hasil berupa kaca cair yang kuat dan yang bisa dimanfaatkan yang bisa dimanfaatkan sebagai pupuk.

f.  Teknik Pengolahan dengan Dapur Aduk

Dapur aduk merupakan pengolahan besi secara konvensional untuk menghasilkan besi tempa titik lebih dikenal dengan tungku tempa titik proses ini ditemukan pada tahun 1784. Disini yang dibuat adalah besi tempa.

1) Konstruksi

Bara yang digunakan pada dapur ini menggunakan udara panas yang dihembuskan oleh blower. Bahan dan peralatan yang digunakan pada dapur aduk ini haruslah sesuai dengan temperatur yang akan digunakan pada proses produksi.

2) Proses Produksi

a) Pemanasan dapur dengan meniupkan udara panas dari blower dan api.

b) Setelah panas telah cukup, maka bahan dimasukkan ke dalam dapur.

c) Stabilkan  panas  pada  dapur  dengan meniupkan  udara panas dengan blower.

d) Setelah cair dan telah sesuai dengan yang dibutuhkan,maka keluarkan besi cair dari dapur.

3) Hasil Produksi

Wrought iron (besi tempa), fasa

 besi tempa berupa ferit (alpha), didalamnya terdapat sisa kerak yang masih terperangkap dan bisa dimanfaatkan lagi.

 

Daftar pustaka

Gunanto, A. Joko Pramono. Dasar Perancangan Teknik Mesin SMK /MAK Kelas X .2019.Yogyakarta: Percetakan: Andi Offset

 

MATPEL - DASAR PERANCANGAN TEKNIK MESIN - KELAS X KD 3.1 DAN 4.1

KOMPETENSI DASAR

3.1 MEMAHAMI JENIS BAHAN TEKNIK

4.1 MEMILAH JENIS BAHAN TEKNIK

 MATERI :

DASAR TEKNIK

A. JENIS BAHAN TEKNIK

     Bahan teknik adalah jenis material yang banyak dipakai dalam proses rekayasa dan industri. Meliputi: bahan logam dan non logam.

1. Bahan  Logam

     Bahan logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat sifat kuat, lihat, keras, penghantar listrik dan panas, mengkilap dan umumnya mempunyai titik cair tinggi.

     Bahan logam adalah semua jenis bahan yang mengandung unsur logam atau hanya sedikit mengandung unsur non logam.

a. Sifat Sifat Logam

    Sifat-sifat logam yang sangat erat hubungannya dengan pemakaiannya, dapat digolongkan menurut sifat-sifat mekanis, fisika, kimia serta sifat teknologis.

1) Sifat Mekanis

     Sifat mekanis suatu logam adalah kemampuan atau kelakuan logam itu untuk menahan beban beban yang dikenakan dikenakan kepadanya, baik pembebanan statis atau dinamis pada suhu biasa, suhu tinggi ataupun suhu di bawah 0 derajat.

     Yang dimaksud dengan beban statis yaitu beban yang tetap baik besar maupun arahnya nya pada setiap saat. Sedangkan yang dimaksud dengan beban dinamis yaitu beban yang besar dan arahnya berubah menurut waktu. Beban statis dapat berupa beban tarik, tekan, lentur, puntir, geser dan kombinasi dari beban tersebut. Sedangkan beban dinamis dapat berupa beban-beban tersebut, beban tiba-tiba, berubah-ubah dan beban jalar.

      Sifat mekanis logam ditentukan oleh keadaan pembebanan yaitu statis atau dinamis yang menyangkut frekuensi pembebanan, kecepatan, lama pembebanan, keadaan lingkungan, suhu, tekanan dan besar pembebanan. Sifat-sifat mekanis logam itu diantaranya berupa kekuatan kekenyalan, kelihatan, kekerasan, kegetasan, keuletan, tahan aus, batas kelelahan, batas penjalaran dan kekuatan stress-rupture.

2) Sifat Fisik

     Sifat fisik adalah kelakuan bahan karena mengalami peristiwa fisika seperti adanya pengaruh panas dan listrik.

    Sifat karena pengaruh panas antara lain sifat-sifat karena proses pemanasan sampai mencair atau sebaliknya, dan sifat karena perubahan perubahan ukuran dan struktur oleh pengaruh panas. Titik cair dan titik didih logam merupakan transisi perubahan fasa. sedangkan pemuaian panas dan konduktivitas panas adalah ukuran dari sifat tahan terhadap perubahan dimensi dan kemampuan memindahkan panas.pengaruh panas dapat juga merubah struktur bila kombinasi pemanasan dan pendinginan dilakukan pada laju tertentu. Hal ini banyak mempengaruhi atau dapat berupa sifat mekanis dari bahan. Proses ini dikenal dengan nama perlakuan panas atau heat treatment.

       Sifat listrik yang terkenal adalah tahanan dari suatu bahan terhadap aliran listrik. sedangkan kebalikannya adalah daya hantar yaitu kesanggupan bahan untuk mengalirkan listrik. Kekuatan dielektrik adalah kemampuan bahan untuk menahan terjadinya aliran listrik. Sedangkan konstanta dielektrik adalah perbandingan antara jumlah muatan listrik yang tertampung pada suatu kapasitor di mana bahan ada di dalamnya, terhadap jumlah muatan listrik yang tertampung pada keadaan kapasitor tak terisi bahan tersebut vakum.

3) Sifat Kimia

     Sifat kimia dari bahan mencakup antara lain kelarutan bahan tersebut pada larutan, basa atau garam dan pengoksidasian terhadap bahan tersebut. hampir seluruhnya dari sifat-sifat kimia ini erat hubungannya dengan kerusakan atau deteriosasi secara kimia. Hampir semua bahan akan mengalami gejala serupa atau gejala korosi dan ketahanan bahan terhadap serangan korosi ini merupakan hal yang sangat penting dalam praktek.

      Korosi adalah kerusakan bahan karena pengaruh lingkungan titik ada dua macam korupsi secara garis besar yaitu korosi karena reaksi kimia langsung dan korosi karena efek galvanis. Korosi dapat dilihat pada peristiwa pelarutan suatu logam, dan korosi galvanis yang juga disebut korosi elektrokimia adalah peristiwa reaksi kimia karena perbedaan potensial antara dua macam logam atau dua macam fasa yang berlainan pada suatu logam.

     Ada beberapa logam yang terkorosi pada permukaan nya yang mana lapisan korosi tersebut merupakan lapisan pelindung, umpamanya aluminium atau tembaga titik lapisan oksida yang terjadi pada permukaan logam tersebut karena korosi diudara akan merupakan lapisan pelindung dari serangan korosi selanjutnya.

      Untuk mencegah terjadinya korosi pada suatu bahan sering digunakan cara melapis bagian luarnya dengan cat atau dengan bahan yang sangat tahan korosi seperti nikel, chrome.

4) Sifat Teknologis 

     Sifat teknologis adalah sifat atau kelakuan suatu bahan yang timbul dalam proses pengolahannya. Sifat ini harus diketahui lebih dahulu sebelum pengolahan bahan dilakukan.

     Pengujian teknologis yang perlu dilakukan antara lain meliputi pengujian dalam mampu las (weldability),mampu mesin (machineability), mampu cor (cast ability) dan mampu keras (hardenability).

b. Golongan dari Bahan Logam

     Logam dapat dibagi dalam beberapa golongan, sebagai berikut:

1) Logam berat: besi, nikel, krom, tembaga, timah putih, timah hitam dan seng.

2) Logam ringan: aluminium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium dan barium.

3) Logam mulia: emas, perak dan platina.

4) Logam refraktori (logam tahan api): Wolfram, molibden, titanium, dan zirkonium.

5) Logam Radioaktif: uranium, radium.

c. Jenis-jenis Logam

    Secara umum bahan logam dibedakan menjadi logam besi (Ferro) dan logam bukan besi (non Ferro).

1) Logam Besi (Ferro)

     Logam ferro adalah suatu bahan yang mengandung unsur kebesi-besian. Contoh penggunaan dapat dilihat dalam tabel 1 ikhtisar logam ferro.

                                    TABEL I 

                     IKHTISAR LOGAM FERRO

2) Logam Bukan Besi (Non Ferro)

     Logam non ferro adalah suatu bahan yang tidak mengandung besi titik logam non ferro dapat kita bagi dalam logam non ferro berat seperti tembaga, timah, timah hitam dan Logam non ferro ringan seperti aluminium dan magnesium.

2. Bahan Non Logam

    Bahan non logam mencakup bahan organik yang berasal dari alam (tumbuh-tumbuhan atau hewan atau bahan yang mengandung karbon).

a. Bahan Alam

    Bahan alam merupakan bahan baku produk yang diperoleh dan digunakan secara langsung dari bahan alam, oleh karena itu produk akhir yang menggunakan bahan baku ini akan memiliki sifat yang sama dengan bahan asalnya. Yang termasuk dalam kelompok ini antara lain kayu, sepatu karet, kulit, keramik, cellulossa, dll.

b. Bahan-Bahan Tiruan (Syntetic Materials)

    Bahan-bahan tiruan (syntetic materials) diperoleh dari senyawa kimia dengan komposisi berbagai unsur akan diperoleh suatu sifat tertentu secara spesifik atau sifat yang menyerupai sifat bahan alam. Bahan ini dikenal sebagai bahan plastik ( plastics materials). Bahan plastik yang terbentuk dari ikatan rantai atom-atom serta terdiri atas "beberapa unit" ikatan rantai atom-atom tersebut. Oleh karena itu, pengikatan dengan melekul-molekul kecil ini dikenal sebagai "Polymerization". Contoh dari bahan jenis ini ialah Polythene.

Daftar Pustaka

A.Gunarto, S.T. , Joko Pramono, Drs. 2017. Dasar Perancangan Teknik Mesin SMK/MAK Kelas X. Jogjakarta: Penerbit Andi

Wahyudin K, Ir. , Wahjoe Hidayat, Drs. 1978. Pengetahuan Logam Jilid 2. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan.

Solih Rohyana, Drs. 1999. Pengetahuan dan Pengolahan Bahan SMK. Bandung: Humaniora Utama Press (HUP)-Anggota Ikapi. Untuk Memacu Produktivitas.