Teknologi Pengelasan Logam (Metal Welding) Bag.1

Pengelasan (welding) adalah salah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam penambah dan menghasilkan sambungan yang kontinyu.
Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam kontruksi sangat luas, meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, pipa pesat, pipa saluran dan sebagainya.
Disamping untuk pembuatan, proses las dapat juga dipergunakan untuk reparasi misalnya untuk mengisi nlubang-lubang pada coran. Membuat lapisan las pada perkakas mempertebal bagian-bagian yang sudah aus, dan macam –macam reparasi lainnya.
Pengelasan bukan tujuan utama dari kontruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik. Karena itu rancangan las dan cara pengelasan harus betul-betul memperhatikan dan memperlihatkan kesesuaian antara sifat-sifat lasdengan kegunaan kontruksi serta kegunaan disekitarnya.
Prosedur pengelasan kelihatannya sangat sederhana, tetapi sebenarnya didalamnya banyak masalah-masalah yang harus diatasi dimana pemecahannya memerlukan bermacam-macam penngetahuan.
Karena itu didalam pengelasan, penngetahuan harus turut serta mendampingi praktek, secara lebih bterperinci dapat dikatakan bahwa perancangan kontruksi bangunan dan mesin dengan sambungan las, harus direncanakan pula tentang cara-cara pengelasan. Cara ini pemeriksaan, bahan las, dan jenis las yang akan digunakan, berdasarkan fungsi dari bagian-bagian bangunan atau mesin yang dirancang. 
Berdasarkan definisi dari DIN (Deutch Industrie Normen) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dari definisi tersebut dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Pada waktu ini telah dipergunakan lebih dari 40 jenis pengelasan termasuk pengelasan yang dilaksanakan dengan cara menekan dua logam yang disambung sehingga terjadi ikatan antara atom-atom molekul dari logam yang disambungkan.klasifikasi dari cara-cara pengelasan ini akan diterangkan lebih lanjut.
Pada waktu ini pengelasan dan pemotongan merupakan pengelasan pengerjaan yang amat penting dalam teknologi produksi dengan bahan baku logam. Dari pertama perkembangannya sangat pesat telah banyak teknologi baru yang ditemukan. Sehingga boleh dikatakan hamper tidak ada logam yang dapat dipotong dan di las dengan cara-cara yang ada pada waktu ini.
Dalam bab ini akan diterangkan beberapa cara penngelasan dan pemotongan yang telah banyak digunakan sedangkan penerapannya dalam praktek akan diterangkan dalam bab-bab yang lain.


KLASIFIKASI CARA-CARA PENGELASAN DAN PEMOTONGAN 
Sampai pada waktu ini banyak sekali cara-cara pengklasifikasian yang digunakan dalam bidang las, ini disebabkan karena perlu adanya kesepakatan dalam hal-hal tersebut. Secara konvensional cara-cara pengklasifikasi tersebut vpada waktu ini dapat dibagi dua golongan, yaitu klasifikasi berdasarkan kerja dan klasifikasi berdasarkan energi yang digunakan.
Klasifikasi pertama membagi las dalam kelompok las cair, las tekan, las patri dan lain-lainnya. Sedangkan klasifikasi yang kedua membedakan adanya kelompok-kelompok seperti las listrik, las kimia, las mekanik dan seterusnya.
Bila diadakan pengklasifikasian yang lebih terperinci lagi, maka kedua klasifikasi tersebut diatas dibaur dan akan terbentuk kelompok-kelompok yang banyak sekali.
Diantara kedua cara klasifikasi tersebut diatas kelihatannya klasifikasi cara kerja lebih banyak digunakan karena itu pengklasifikasian yang diterangkan dalam bab ini juga berdasarkan cara kerja.
Berdasrkan klasifikasi ini pengelasan dapat dibagi dalam tiga kelas utama yaitu : pengelasan cair, pengelasan tekan dan pematrian.
1. Pengelasan cair adalah cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau sumber api gas yang terbakar. 2. pengelasan tekan adalah pcara pengelasan dimana sambungan dipanaskan dan kemudian ditekan hingga menjadi satu. 3. pematrian adalah cara pengelasan diman sambungan diikat dan disatukan denngan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik cair rendah. Dalam hal ini logam induk tidak turut mencair.
Pemotongan yang dibahas dalam buku ini adalah cara memotong logam yang didasarkan atas mencairkan logam yang dipotong. Cara yang banyak digunakan dalam pengelasan adalah pemotongan dengan gas oksigen dan pemotongan dengan busur listrik.
Pengelasan yang paling banyak ndigunakan pada waktu ini adalah pengelasan cair dengan busur gas. Karena itu kedua cara tersebut yaitu las busur listrik dan las gas akan dibahas secara terpisah. Sedangkan cara-cara penngelasan yang lain akan dikelompokkan dalam satu pokok bahasan. Pemotongan, karena merupakan masalah tersendiri maka pembahasannya juga dilakukan secara terpisah. 
Dibawah ini klasifikasi dari cara pengelasan : a) Pengelasan cair
Ø Las gas Ø Las listrik terak Ø Las listrik gas Ø Las listrik termis
Ø Las listrik elektron Ø Las busur plasma b) Pengelasan tekan
Ø Las resistensi listrik Ø Las titik Ø Las penampang Ø Las busur tekan Ø Las tekan Ø Las tumpul tekan Ø Las tekan gas Ø Las tempa Ø Las gesek Ø Las ledakan Ø Las induksi Ø Las ultrasonic
c) Las busur
Ø Elektroda terumpan d) Las busur gas
Ø Las m16 Ø Las busur CO2 e) Las busur gas dan fluks
Ø Las busur CO2 dengan elektroda berisi fluks Ø Las busur fluks ü Las elektroda berisi fluks ü Las busur fluks o Las elektroda tertutup o Las busur dengan elektroda berisi fluks o Las busur terendam ü Las busur tanpa pelindung o Elektroda tanpa terumpan ü Las TIG atau las wolfram gas

A. LAS BUSUR LISTRIK
Las busur listrik atau pada umumnya disebut las listrik termasuk suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas. Jadi surnber panas pada las listrik ditimbulkan oleh busur api arus listrik, antara elektroda las dan benda kerja.
Benda kerja merupakan bagian dari rangkaian aliran arus listrik las. Elektroda mencair bersama-sama dengan benda kerja akibat dari busur api arus listriik.
Gerakan busur api diatur sedemikian rupa, sehingga benda kerja dan elektroda yang mencair, setelah dingin dapat menjadi satu bagian yang sukar dipisahkan.

Jenis sambungan dengan las listrik ini merupakan sambungan tetap. Penggolongan macam proses las listrik antara lain, ialah :
1. Las listrik dengan Elektroda Karbon, misalnya :
aLas listrik dengan elektroda karbon tunggal
bLas listrik dengan elektroda karbon ganda.

Pad alas listrik dengan elektroda karbon, maka busur listrik yang terjadi diantara ujung elektroda karbon dan logam atau diantara dua ujung elektroda karbon akan memanaskan dan mencairkan logam yang akan dilas. Sebagai bahan tambah dapat dipakai elektroda dengan fluksi atau elektroda yang berselaput fliksi.

1. Las Listrik dengan Elektroda Logam, misalnya :
1. Las listrik dengan elektroda berselaput,
2. Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas),
3. Las listrik submerged.

a. Las listrik dengan elektroda berselaput

Las listrik ini menggunakan elektroda berelaput sebagai bahan tambahan.

Busur listrik yang terjadi di antara ujung elektroda dan bahan dasar akan mencairkan ujung elektroda dan sebagaian bahan dasar. Selaput elektroda yang turut terbakar akan mencair dan menghasilkan gas yang melindungi ujung elekroda kawah las, busur listrik terhadap pengaruh udara luar. Cairan selaput elektroda yang membeku akan memutupi permukaan las yang juga berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh luar.

Perbedaan suhu busur listrik tergantung pada tempat titik pengukuran, missal pada ujung elektroda bersuhu 3400° C, tetapi pada benda kerja dapat mencapai suhu 4000° C.

a. Las Listrik TIG

Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas = Tungsten Gas Mulia) menggunakan elektroda wolfram yang bukan merupakan bahan tambah. Busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda wolfram dan bahan dasar merupakan sumber panas, untuk pengelasan. Titik cair elektroda wolfram sedemikian tingginya sampai 3410° C, sehingga tidak ikut mencair pada saat terjadi busur listrik.

Tangkai listrik dilengkapi dengan nosel keramik untuk penyembur gas pelindung yang melindungi daerah las dari luar pada saat pengelasan.

Sebagian bahan tambah dipakai elektroda tampa selaput yang digerakkan dan didekatkan ke busur yang terjadi antara elektroda wolfram dengan bahan dasar.

Sebagi gas pelindung dipakai argin, helium atau campuran dari kedua gas tersebut yang pemakainnya tergantung dari jenis logam yang akan dilas.

Tangkai las TIG biasanya didinginkan dengn air yang bersirkulasi.

Pembakar las TIG terdiri dari :

1) Penyedia arus

2) Pengembali air pendingi,

3) Penyedia air pendingin,

4) Penyedia gas argon,

5) Lubang gas argon ke luar,

6) Pencekam elektroda,

7) Moncong keramik atau logam,

8) Elektroda tungsten,

9) Semburan gas pelindung.

c. Las Listrik Submerged

Las listrik submerged yang umumnya otomatis atau semi otomatis menggunakan fluksi serbuk untuk pelindung dari pengaruh udara luar. Busur listrik di antara ujung elektroda dan bahan dasar di dalam timnunan fluksi sehingga tidak terjadi sinar las keluar seperti biasanya pada las listrik lainya. Operator las tidak perlu menggunakan kaca pelindung mata (helm las).

Pada waktu pengelasan, fluksi serbuk akan mencir dan membeku dan menutup lapian las. Sebagian fluksi serbuk yang tidak mencair dapat dipakai lagi setelah dibersihkan dari terak-terak las.

Elektora yang merupakan kawat tampa selaput berbentuk gulungan (roll) digerakan maju oleh pasangan roda gigi yang diputar oleh motor listrik ean dapat diatur kecepatannya sesuai dengan kebutuhan pengelasan.

d. Las Listrik MIG

Seperti halnya pad alas listrik TIG, pad alas listrik MIG juga panas ditimbulkan oleh busur listrik antara dua electron dan bahan dasar.

Elektroda merupakan gulungan kawat yang berbentuk rol yang geraknya diatur oleh pasangan roda gigi yang digerakkan oleh motor listrik. Gerakan dapat diatur sesuai dengan keperluan. Tangkai las dilengkapi dengan nosel logam untuk menghubungkan gas pelindung yang dialirkan dari botol gas melalui slang gas.

Gas yang dipakai adalah CO2 untuk pengelasan baja lunak dan baja. Argon atau campuran argon dan helium untuk pengelasan aluminium dan baja tahan karat. Proses pengelasan MIG ini dadpat secara semi otomatik atau otomatik. Semi otomatik dimaksudkan pengelasan secara manual, sedangkan otomatik adalah pengelasan yang seluruhnya dilaksanakan secara otomatik.

Elektroda keluar melalui tangkai bersama-sama dengan gas pelindung.

B. Arus Listrik

1. Arus Searah ( DC = Direct Current )

Pada arus ini, elektron-elektron bergerak sepanjang penghantar hanya dalam satu arah.

2. Arus Bolak-balik ( AC = Alternating Current )

Arah aliran arus bolak-balik merupakan gelombang sinusoide yang memotong garis nol pada interval waktu 1/ 100 detik untuk mesin dengan frekuensi 50 hertz (Hz). Tiap siklus gelombang terdiri dari setengah gelombang positif dan setenngah gelombang negative. Arus bolak-balik dapat diubah menjadi arus searah dengan menggunakan pengubah arus (rectifier/adaftor).

to be continued......

Proses Rolling

Berbagai metode telah digunakan untuk melengkungkan atau membentuk kontur pada bagian yang lurus .bagian yang membentuk silinder dan kerucut dibuat dengan menggunakan pengerol melengkung. Pelengkungan tiga roll tidak menjamin terhindarnya penekukan pada lembaran yang tipis. Seringkali ditambahkan roll keempat pada bagian keluaran untuk memberikan pengeluaran tambahan terhadap kelengkungan. Pada pembebanan tiga titik, momen

lengkung maksimum terletak ditengah-tengah panjang bentangan. Hal ini dapat memberikan regangan lokal, sehingga batas pembentukan terjadi di tengah-tengah, sebelum bahan dilengkungkan sebagaimana mestinya. Deformasi yang lebih seragam diperoleh dengan memakai peralatan jenis “wiper”. Dalam bentuknya yang paling sederhana, peralatan ini terdiri atas lembaran yang di klem salah satu ujungnya pada blok pembentuk, kontur terbentuk oleh pukulan palu yang berurutan, dimulai di dekat klem dan bergerak menuju ujung yang bebas.

Mesin Diesel dan Mesin Bensin (Termodinamika)

Pendahuluan

Mesin yang saat ini banyak dipakai adalah mesin kalor atau biasa disebut motor bakar. Motor bakar memanfaatkan energi panas untuk menghasilkan energi mekanik. Energi panas tersebut diperoleh dari proses pembakaran yang terjadi baik di dalam silinder maupun di luar silinder. Jika pembakaran berlangsung di dalam silinder maka disebut Internal Combustion Engine (mesin pembakaran dalam). Sedangkan mesin dengan proses pembakarannya di luar silinder disebut External Combustion engine (mesin pembakaran luar).

Sementara kendaraan roda dua atau roda empat yang banyak ditemui di jalan umumnya menggunakan Internal combustion engine. Internal combustion engine sendiri terbagi ke dalam beberapa jenis seperti motor bensin, motor diesel, motor gas, turbin gas, dan propulsi pancar gas.

Mesin bensin adalah mesin yang bekerja dengan cara memasukan panas dari percikan bunga api listrik dari busi pada campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan. Berbeda sekali dengan kerja mesin diesel. Mesin diesel adalah mesin yang bekerja dengan cara menginjeksikan bahan bakar pada udara yang telah dikompresikan sehingga memiliki tekanan dan temperature tinggi. Selain itu mesin diesel pun bekerja dalam kompresi yang cukup tinggi, yaitu mencapai 1 : 18. Bandingkan dengan mesin bensin yang hanya mencapai 1 : 8. Perbedaan – perbedaan ini sangat signifikan. Akibatnya perawatan dan penanganannya berbeda sekali. Kadang-kadang orang dengan salah kaprah menyamakan begitu saja perawatan diantara kedua jenis mesin tersebut.

Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang. Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering. (wikipedia)

Cara Kerja Mesin Diesel

Pada prinsipnya kerja mesin diesel memiliki empat langkah piston (4-stroke atau di pasaran dikenal dengan 4-tak) sepeti halnya mesin bensin. Yaitu udara murni dihisap ke dalam silinder melalui saluran masuk (intake manifold) lalu dikompresikan oleh piston. Sehingga tekanan dan termperaturnya naik. Pada akhir langkah kompresi bahan bakar mesin diesel di-injeksikan ke dalam silinder melalui nozzle dalam tekanan tinggi. Proses ini mengakibatkan terjadinya penyalaan dalam ruang bakar dan menghasilkan ledakan yang akan mendorong piston. Gerak translasi piston yang dihasilkan oleh ledakan tadi adalah sebuah usaha/gaya yang akan diteruskan ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi. Gerak rotasi poros engkol yang terhubung dengan fly wheel mengakibatkan piston terdorong kembali untuk menekan gas sisa pembakaran ke luar silinder melalui saluran buang (exhaust manifold).

Mesin diesel sulit beroperasi pada saat silinder dingin. Untuk membantu mesin melakukan gerak mula pada saat silinder dingin beberapa mesin menggunakan busi pemanas (glow plug) untuk memanaskan silinder sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas “resistive grid” dalam “intake manifold” untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin. Busi pemanas ini tidak digunakan pada mesin diesel jenis direct injenction.

Komponen-komponen yang ada dan bekerja dalam mesin diproduksi dengan dengan sangat teliti. Sementara komponen-komponen tesebut bekerja dalam mesin dengan temperatur kerja mesin yang mencapai lebih dari 800 C dan beban kerja dalam ruang silinder yang mencapai temperature 3000 sampai 5000 C pada tekanan 2492 kPa (30 Kgf/cm2). (Training Manual, M-STEP 2: Gasoline Engine, Kramayudha Tiga Berlian)

Teknologi internnal combustion chamber, seperti yang ditulis pada harian republika edisi 16 juli 1993, sebagai teknologi lawas yang dianggap para ilmuwan sebagai lompatan terbesar dalam teknologi otomotif yang sampai saat ini belum tergantikan memerlukan perhatian dan perlakuan yang baik.

Beban kompresi yang tinggi, konstruksi yang besar, dan momen puntir yang dihasilkan cukup besar, menghasilkan pula rendemen panas yang tinggi. Maka akan menjadi pertanda buruk jika banyak energi panas yang terbuang ketika mesin bekerja. Perlu Untuk mengatasinya adalah dengan mengoptimalkan kemampuan komponen-komponen pendukung yang bekerja dalam mesin agar tetap dalam kondisi prima sesuai dengan spesifikasi. Sehingga tidak banyak energi panas yang terbuang percuma.

Keunggulan dan kelemahan

Antara mesin diesel dan mesin bensin memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing. Salah satu yang biasanya dirasakan adalah mesin bensin lebih responsif dibandingkan diesel. Sementara mesin diesel memiliki output momen (torsi) yang lebih baik daripada mesin bensin pada putaran yang sama. Dilihat dari konstruksinya, mesin diesel lebih besar dan berat daripada mesin bensin pada spesifikasi tenaga yang sama.

Air fuel Ratio (AFR) atau rasio udara dan bahan bakar mesin diesel berlebih dibandingkan mesin bensin. AFR mesin diesel mencapai 1 : 16 sampai dengan 160. Artinya satu bagian bahan bakar membutuhkan 16 s/d 160 bagian udara untuk melayani proses pembakaran di dalam silinder. Hal lain yang berhubungan erat dengan AFR adalah emisi gas buang yang dihasilkan. Dilihat dari sisi emisi gas buang, gas NOx yang dihasilkan dari pembakaran mesin diesel mengandung kelebihan oksigen karena mesin diesel dioperasikan dengan AFR yang lebih kurus dari AFR secara teoritis yang mencapai 1 : 14,7. Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah 1 – 2 %. Tingginya konsentrasi oksigen di gas buang akan menyebabkan tingginya konsentrasi senyawa NOx. Senyawa NOx ini sangat tidak stabil dan bila terlepas ke udara bebas, akan berikatan dengan oksigen untuk membentuk Nitrat oksida (NO2). Inilah yang amat berbahaya karena senyawa ini amat beracun dan bila terkena air akan membentuk asam nitrat. Keuntungan lain dari AFR yang kurus pada mesin diesel adalah rendahnya kandungan Karbon monoksida (CO) dan Hidrokarbon (HC) pada gas buang.

Konstruksi mesin diesel yang lebih berat dan besar dibandingkan mesin bensin, selain memakan tempat pada kompartement mesin, juga mengakibatkan putaran maksimum yang rendah. Yaitu hanya mencapai kurang lebih 5000 Rpm. Dan berimplikasi pada out put maksimum yang rendah pula.

Meskipun tekanan maksimumnya lebih tinggi dari mesin bensin, yaitu bisa mencapai 5,8 sampai dengan 8,8 kpa (60 – 90 kgf/cm2), tidak mampu mendongkrak out put maksimum dari mesin diesel. Karena tingginya tekanan tersebut dikarenakan perbandingan kompresi yang tinggi. Perbandingan kompresi mesin diesel bisa mencapai 1 : 15 s/d 23. nilai perbandingan kompresi diperoleh dari jumlah volume langkah ditambah volume kompresi dibandingkan dengan volume kompresi. Tingginya perbandingan kompresi tersebut dalam mesin diesel sangat dibutuhkan untuk memperoleh tekanan dan temperatur yang tinggi dari udara yang masuk ke dalam silinder. Sementara di mesin bensin tidak diperlukan kompresi setinggi itu untuk menghasilkan pembakaran. Karena pembakaranya dilakukan oleh percikan api dari busi.

Sebelumnya banyak orang beranggapan bahwa mesin diesel itu kotor, kasar dan lambat. Maka, mesin diesel diidentikan dengan truk, kendaraan berat, traktor dan yang lainnya. Tapi, seiring dengan perkembangan teknologi otomotif anggapan harus dihilangkan. Penyempurnaan pembakaraan dan teknologi catalyc converter berhasil membersihkan gas buang. Audi R40 telah membuktikan ketahanan mesin diesel dengan menjuarai lomba ketahanan mesin 24 jam di Le Mans 2006. Dan yang menarik dari mesn diesel adalah mesin diesel dikenal hemat dalam hal konsumsi bahan bakar dan memiliki torsi yang besar. Menurut pabrikan mobil PSA, teknologi diesel terbaru bisa mencapai efesiensi bahan bakar sebesar 20 % dibandingkan teknologi tahun 1980-an dengan peningkatan tenaga dua kali lipat. Kendaraan dengan mesin diesel terbaru bisa mencapai jarak 100 km hanya dengan 3 liter bahan bakar.

Pada masa mendatang mesin diesel akan semakin efesien dengan dikembangkannya bahan bakar biodiesel. Ini berarti akan membantu mengurangi ketergantungan kepada bahan bakar fosil yang cadangannya terbatas dan tidak bisa tergantikan. Peralihan ke mesin diesel akan membantu pemeliharaan lingkungan dan penghematan devisa yang pada tahun 2007 ditargetkan pemerintah sebesar 25 miliar rupiah pertahun melalui penggunaan biodiesel.

Sumber : Training Manual, M-STEP 2. Kramayudha Tiga Berlian.

Laser Beam Machining / LBM (Proses Produksi)

Laser singkatan dari “light amplification by stimulated emission of radiation”. Merupakan berkas cahaya monokromatis yang sangat kuat serta mempunyai pemencaran berkas sangat sedikit. LBM merupakan proses termolistrik, dicapai dengan menguapkan bahan dan beberapa bahan dilepaskan dalam kondisi cair pada kecepatan tinggi. Suatu berkas yang lemah diperkuat dalam batang ruby, karena ion khromium tertentu dalam ruby memancarkan foton pada saat berkas cahaya memantul ke belakang dan ke depan di dalamnya. Energi yang terlepas dari batang ruby mempercepat intensitas berkas cahaya meninggalkan batang dan difokuskan ke benda kerja. Laser ruby paling efisien bila dipertahankan pada kondisi sangat dingin dan ini bisa dilakukan oleh nitrogen cair pada -196o C. Sorotan cahaya yang paling baik beroperasi pada panas, ini dapat dilakukan dengan mensirkulasi udara panas di sekelilingnya. Ruangan vakum diantara ruby dan sorotan berfungsi sebagai isolator sehingga dapat mempertahankan suhu keduanya. Lampu beroperasi dari satu pencahayaan tiap 3 menit sampai 12 pencahayaan tiap menit. Energi laser dikenakan ke benda kerja selama kurang dari 0.002 detik.

Jenis laser yang ada adalah laser ruby, laser kondisi gas (menggunakan gas CO2), dan utnuk mengurangi logam saat membalans mesin putaran kecepatan tinggi.

Laser dapat menembus bahan yang transparan dan menguapkan hampir segala jenis bahan. Daerah yang dipengaruhi oleh panas (HAZ) sempit, digunakan untuk memesin bahan keras bukan logam. Keterbatasan dari proses LBM adalah mahalnya peralatan, efisiensi operasi rendah, sulitnya mengendalikan ketelitian, penggunaannya terutama untuk suku cadang yang kecil.

Salah satu penggunaan penting laser adalah untuk pengelasan. Laser gas CO2 digunakan untuk memotong, tetapi terbatas untuk ketebalan sampai 10mm. Laser ruby pulsa juga berhasil digunakan untuk mengelas bahan yang lebih tebal. Penggunaan lain untuk pemotongan logam, di mana hal ini sering mnggunakan laser jenis CO2. laser ini beroperasi secara kontinyu, dapat memotong hampir semua bahan kalau berkas difokuskan dan jet dari ga digunakan untuk memutuskan berkasnya.

Plasma Arc Machining (PAM)

Contoh penggunaan berikut untuk proses pemotongan logam. Gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu yang sangat tinggi, gas akan terionisasi dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut plasma. Api dirancang sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus. Akibatnya suhu plasma naik dan konsentrasi energi pada daerah benda kerja yang kecil menyebabkan logam mencair dengan cepat. Ketika aliran gas meninggalkan nosel, gas berkembang cepat membawa serta logam cair, sehingga proses pemotongan berjalan terus.

Suhu yang bisa dicapai mendekati 33.000°C, kira-kira 10 kali suhu yang dihsilkan oleh reaksi oksigen dan asitelin.

Api yang dihasilkan plasma ada dua :

1. api plasma transfer, dan

2. api plasma yang tidak ditransfer.

Api plasma yang ditransfer digunakan untuk memotong, benda kerja menjadi anoda, busur terbentuk dalam pancar gas sampai benda kerja, intensitas transfer panas dan efisiensi ditingkatkan hingga cocok untuk pemotongan logam. Api pemotong pada gambar A dapat digunakan untuk mengelas dan memotong berbagai logam. Untuk memotong digunakan rapat arus yang lebih besar serta digunakan campuran gas argon dan hidrogen. Ketebalan pemotongan terbatas sampai 13 mm. Untuk pemotongan cepat digunakan busur gambar B, api terbatas pada celah yang sempit, ujung nyala menghasilkan busur kecepatan tinggi sehingga mudah mencairkan logam besi dan bukan besi. Ketebalan logam yang dipotong mencapai 100mm.

Gas yang digunakan pada api plasma adalah argon, hidrogen dan nitrogen, kombinasi argon dan nitrogen mmberikan hasil yang terbaik. Untuk operasi pemotongan digunakan campuran 80% argon dan 20% hydrogen dengan arus sekitar 400 ampere, untuk arus yang lebih tinggi digunakan campuran 65 : 35. nitrogen hanya digunakan untuk memotong baja tahan karat, karena uapnya beracun diperlukan sistem buang. Busur plasma bisa digunakan dengan operasi tangan maupun mesin, busur ini dimanfaatkan untuk pemotongan aluminium, baja tahan karat, tembaga, magnesium.

Sistem Pengaturan Pengkondisian Udara dalam Ruangan

Pendahuluan

Kapasitas instalasi pengkondisian udara direncanakan pada kondisi beban puncak. Untuk mempertahankan kondisi ruangan pada tingkat keadaan yang diijinkan, perlu adanya system pengaturan. Selain itu juga pengaturan berfungsi untuk menjalankan peralatan secara efisien, dan melindungi peralatan dari kerusakan.

Dalam keadaan normal system pengkondisian udara bekerja pada kapasitas maksimum, apabila tanpa system pengaturan. Tetapi sebagian besar waktu operasi, instalasi bekerja pada beban parsial yaitu dibawah keadaan maksimum. Oleh karena itu untuk mengatur dan menyesuaikan proses pendinginan, agar system beroperasi sesuai dengan yang diinginkan perlu adanya system pengaturan. System pengaturan instalasi pengkondisian udara meliputi pengaturan sisi udara dan pengaturan sisi air sejuk (untuk AC Sentral). Tetapi yang kita bahas disini adalah pengaturan sisi udara untuk AC Split.

Pengaturan Sisi Udara

Pengaturan sisis udara dapat dilakukan dengan dua metode yaitu:

1. Pengaturan Laju volume udara konstan (Constan Air Volume/CAV)

2. Pengaturan laju volume udara variabel (Variabel Air Volume/VAV)

Pengaturan Volume Udara konstan (CAV)

Pada system pengaturan ini udara suplai yang mengalir keruangan dipertahankan konstan, tetapi diperlukan adanya temperature udara yang bervariasi. Tinggi rendahnya udara suplai tesebut harus sesuai dengan besar kecilnya beban parsial. Yang diatur disini adalah laju aliran massa refrigerant yang masuk kekoil pendingin. Gambar 1 memperlihatkan skema pengaturan ini.

Gambar: 1 sebuah pendingin CAV

Pengaturan untuk mendapatkan kondisi yang sesuai dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Pengaturan dengan pemanas ulang (reheat control).

Pengaturan dengan cara ini adalah dengan menjaga temperature bola kering udara ruangan dengan menggganti setiap pengurangan beban sensible dengan beban artificial. Bila beban laten internal dan beban laten udara luar berkurang, pengaturan dengan cara ini akan membuat kelembaban relative ruang ingin dijaga konstan, diperlukan humidier. Gambar 2 memperlihatkan skema pengaturan.

Gambar: 2 pengaturan dengan Pemanas Ulang

2. Pengaturan dengan by passs (By pass Control)

Pengaturan dengan cara ini dilakukan dengan melakukan bypass aliran udara terhadap koil. Udara yang dibypass adalah udara balik saja, atau campuran antara udarabalik dengan udara luar, sehinggga dengan memodulasikan jumlah laju aliran udara yang melewati koli, yaaitu dengan cara membypass, maka temperature bola kering udara ruangan dpat dijaga. Gambar 3 Memeperlihatkan skema pengaturan ini.

Gambar: 3 Bypass udara balik

Pengaturan Laju Volume Udara Variabel (VAV)

Pengaturan sisi udara dengan metoda ini, adalah memvariasikan laju volume udara suplai pada saat terjadi beban parsial, dengan keadaan temperature udara suplai reklatif konstan. Dengan cara ini pada dasarnya akan menghasilkan kondisi ruang yang sama dengan pengaturan bypass udara balik saja. Yang diatur disini adalah laju aliran udaranya. Gambar 4 Memperlihatkan skema pengaturan ini.

Gambar: 4 Sebuah Pendingin VAV

Pemilihan system Pengaturan

Dalam peranacngan ini sistem pengaturan yang dipilih untuk sisi udara adalah,sistem pengaturan laju volume udara konstan (Constan Air Volume). Dimana udara suplai yang mengalir keruangan dipertahankan konstan. Tetapi diperlukan adanya temperature udara yang bervariasi, tinggi rendahnya udara suplai tersebut harus sesuai dengan besar kecilnya beban parsial.

Mesin pendingin tipe terpisah (split System) ini, memang sudah dirancang untuk sistem pengaturan laju volume udara konstan (Constan Air Volume). Karena mesin pendingin ini termasuk mesin dengan kapasitas sedang. Mesin pendingin yang kita rancang ini dilengkapi dengan saluran udara (duct), sehingga distribusi udara dapat diatur sesuai dengan keinginan perencana.

Pemilihan Bahan dan Proses Dinding Silinder Mesin Diesel

a. Pendahuluan

Silinder adalah bagian dari ruang bakar yang digunakan untuk proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara. Pada saat kompresi dan pembakaran akan menghasilkan tekanan gas yang tinggi, maka diusahakan tidak terjadi kebocoran pada ruang bakar tersebut, sehingga dapat menghasilkan tenaga gerak mesin. Bila mesin digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama, dinding silinder sedikit demi sedikit akan mengalami keausan. Hal ini akan menimbulkan penambahan kelonggaran antara torak dan silinder, serta menyebabkan kebocoran gas, tekanan kompresi berkurang dan tenaga yang dihasilkan juga berkurang. Agar keausan silinder tidak terlalu banyak maka diupayakan bahan yang digunakan tahanan aus dan juga tahan terhadap panas.

b. Dasar Teori

Proses pembakaran pada motor diesel terjadi akibat pemampatan udara di dalam silinder sehingga menaikkan suhu udara tekan dalam ruang bakar, kemudian disemprotkan bahan bakar solar ke dalam silinder yang telah berisi udara-panas. Setelah bahan bakar bersentuhan dengan udara-panas maka terjadilah proses pembakaran. Proses pembakaran bahan bakar ini menimbulkan temperatur dan tekanan di dalam silinder menjadi sangat tinggi dan gas pembakaran mampu mendorong piston dengan tenaga yang besar sehingga terjadi gesekan pada dinding silinder oleh cincin pada piston. Pemasangan cincin piston pada silinder harus selalu menekan dinding silinder dengan gaya pegasnya. Hal ini menambah besarnya gaya gesek cincin terhadap dinding silinder. Peningkatan temperatur yang terjadi pada ruang bakar meyebabkan terjadinya pemuaian material cincin-piston dan lebih lanjut mengadakan tekanan ke dinding silinder. Hal ini juga menyumbang besarnya gaya gesek terhadap dinding silinder. Kekasaran permukaan bidang kontak antara dinding piston dengan silinder dan dengan adanya gaya gesek yang besar, menyebabkan keauasan pada dinding silinder semakin mudah. Material silinder memiliki sifat getas, lunak dan tidak tahan panas akan mudah keausan dinding silinder. Pemilihan bahan silinder sangat diawasi karena silinder memegang peranan penting lancarnya gerakan piston.

2.1 Posisi Keausan

Keausan yang paling banyak pada dinding silinder oleh cincin torak terjadi di antaranya langkah torak atau ½ langkah torak. Karena besar sudut antara connecting rod dan sumbu silinder juga mempengaruhi. Apabila sudut yang dibentuk oleh connecting rod dengan sumbu silinder kecil maka keausan yang terjadi pada dinding silinder akan kecil, apabila sudut yang dibentuk besar maka keausan pada dinding silinder besar pula.

2.2 Pemilihan Bahan Silinder Linear

Keausan silinder liner diperparah oleh pemakaian material bermutu rendah yaitu jumlah komposisi material tersebut yang memiliki ketahanan aus rendah sangat

besar. Dalam penggunaan sebaiknya dipakai bahan besi cor kelabu dimana mengandung unsur besi (Fe = 92,95 %), silikon (Si = 2,339 %), karbon (C = 3,108 %) dan mangan (Mn = 0,938 %) yang merupakan unsur utama pada besi tuang kelabu.

Penambahan silikon pada besi-cor akan memperoleh sifat encer (fluidity) dan sedikit getas. Mangan yang dipadukan akan menambahkan sifat kekuatan pada

besi-cor. Besi-cor ini memiliki kelebihan agak getas, kekuatan-tarik rendah, kekuatan tekan tinggi dan mempunyai mampu cor sangat baik serta murah dan paling banyak dipergunakan untuk benda-benda coran. Apabila bahan silinder terbuat dari bahan dibawah persyaratan yang ditentukan untuk pemakaian ruang bakar, maka kemungkinan cepat aus besar sekali.

2.3 Proses pembuatan dan finishing

Turbin Angin (Termodinamika)

Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill.

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensonal(Co: PLTD,PLTU,dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui(Co : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin dengan diameter kipas r adalah :

dimana ρ adalah kerapatan angin pada waktu tertentu dan v adalah kecepatan angin pada waktu tertentu. Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus diatas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak.

Jenis turbin angin ada 2, yaitu :

1. Turbin angin sumbu horizontal(Darrieus wind turbine) 

2. Turbin angin sumbu tegak 

Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik.

Sebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam sub-sistem yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin, yaitu :

1. Gearbox

Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60

2. Brake system

Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus, karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.

3. Generator

Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC(alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.

4. Penyimpan energy

Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt.

Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC(Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari generator dihasilkan catu daya AC(Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini. Rectifier-inverter akan dijelaskan berikut.

5. Rectifier-inverter

Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

Sistem Perpipaan (Mekanika Fluida)

Sistem perpipaan dapat ditemukan hampir pada semua jenis industri, dari sistem pipa tunggal yang sederhana sampai sistem pipa bercabang yang sangat kompleks. Contoh sistem perpipaan adalah, sistem distribusi air minum pada gedung atau kota. sistem pengangkutan minyak dari sumur bor ke tandon atau tangki penyimpan, sistem distribusi udara pendingin pada suatu gedung, sistem distribusi uap pada proses pengeringan dan lain sebagainya.

Sistem perpipaan meliputi semua komponen dari lokasi awal sampai dengan lokasi tujuan antara lain, saringan (strainer), katup atau kran, sambungan, nosel dan sebagainya. Untuk sistem perpipaan yang fluidanya liquid, umumnya dari lokasi awal fluida, dipasang saringan untuk menyaring kotoran agar tidak menyumbat aliran fuida. Saringan dilengkapi dengan katup searah ( foot valve) yang fungsinya mencegah aliran kembali ke lokasi awal atau tandon. Sedangkan sambungan dapat berupa sambungan penampang tetap, sambungan penampang berubah, belokan (elbow) atau sambungan bentuk T (Tee). 

Perencanaan maupun perhitungan desain sistem perpipaan melibatkan persamaan energi dan perhitungan head loss serta analisa tanpa dimensi yang telah dibahas pada bab sebelumnya. Perhitungan head loss untuk pipa tunggal adalah dengan persamaan Darcy-Weisbach yang mengandalkan Diagram Moody untuk penentuan koefisien geseknya. Untuk keperluan analisa jaringan perpipaan umumnya dipergunakan persamaan Hazen-Williams.


Sistem Pipa Tunggal

Penurunan tekanan (pressure drop) pada sistem pipa tunggal adalah merupakan fungsi dari laju aliran, perubahan ketinggian, dan total head loss. Sedangkan head loss merupakan fungsi dari faktor gesekan, perubahan penampang, dll atau dapat dinyatakan dengan persamaan :

p = f ( L,Q, D, e, z, konfigurasi sistem, , )

Untuk aliran tak mampu mampat, sifat fluida diasumsikan tetap. Pada saat sistem telah ditentukan, maka konfigurasi sistem, kekasaran permukaan pipa, perubahan elevasi dan kekentalan fluida bukan lagi merupakan variabel bebas. Persamaan akan menjadi :

p = f ( L,Q, D)

Empat kasus yang mungkin timbul pada penerapan di lapangan adalah :
1. L, Q, D diketahui, p tidak diketahui
2. p , Q, dan D diketahui, L tidak diketahui
3. p , L dan D diketahui, Q tidak diketahui
4. p , L dan Q diketahui, D tidak diketahui

Penjelasan masing-masing kasus tersebut adalah sebagai berikut :

1. Untuk kasus ini, faktor gesekan f, dapat diperoleh dari diagram Moody ataupun dari persamaan empiris perhitungan f dari Re dan e yang diketahui. Total head loss dihitung dan penurunan tekanan dapat dihitung dari persamaan energi. Kasus ini diilustrasikan pada contoh soal 3.1.

2. Hampir sama dengan kasus 1 maka total head loss dapat dihitung dari persamaan energi, kemudian faktor gesekan diperoleh dari diagram Moody. L yang tidak diketahui dapat dihitung dari persamaan mayor losses. Kasus seperti ini ditampilkan pada contoh soal 3.2 dan 3.3.

3. Karena Q atau V belum diketahui maka faktor gesekan dinyatakan sebagai fungsi V atau Q terlebih dahulu. Kemudian diasumsikan sebuah nilai f yang diambil dari diagram Moody dengan kenyataan bahwa aliran dalam pipa, angka Reynoldnya pasti cukup besar. Dari f asumsi tersebut diperoleh V asumsi yang dipergunakan untuk menghitung angka Reynold asumsi. Dari angka Reynold yang baru ini dicari nilai f yang baru untuk asumsi V yang kedua. Langkah ini diulangi sampai diperoleh nilai yang sesuai. Karena f adalah fungsi yang lemah terhadap angka Reynold maka 2 atau 3 kali iterasi sudah diperoleh nilai V yang hampir benar.

4. Apabila D pipa belum diketahui tentunya diinginkan diameter terkecil yang memungkinkan agar ekonomis. Perhitungan dimulai dengan mengasumsikan nilai D terlebih dahulu. Kemudian angka Reynold dan kekasaran relatif pipa dapat dihitung demikian pula faktor gesekan. Total head loss dihitung dan juga penurunan tekanan, dari persamaan energi. Hasil perhitungan penurunan tekanan ini dibandingkan dengan penurunan tekanan yang disyaratkan. Jika perhitungan pressure drop jauh lebih besar, maka perhitungan diulangi dengan mengasumsikan nilai diameter pipa yang lebih besar atau sebaliknya. Iterasi diulangi sampai ketelitian yang diharapkan.

Metode - metode Pembentukan Logam

Metode pembentukan pada lembaran logam ada beberapa jenis operasi pembentukan seperti terlihat pada (Gambar). Pada industri pengerjaan logam, pengerjaan terutama terbatas pada pekerjaan eksperimental, dimana hanya dibutuhkan jumlah benda sejenis yang terbatas.

Gambar Jenis operasi pembentukan.
Katagori-katagori tersebut adalah:
1. Proses-proses tipe-penekanan-langsung
2. Proses-proses penekanan-tak-langsung
3. Proses-proses tipe-tarik
4. Proses-proses pengguntingan

Pada proses penekanan langsung, gaya dikenakan pada permukaan benda kerja, dan logam bergerak tegak lurus dengan arah tekanan. Contoh utama tipe proses demikian adalah proses tempa dan pengerolan (Lihat Gambar). Proses penekanan tak langsung meliputi penarikan kawat dan penarikan tabung, ekstusi, dan penarikan dalam cawan. Gaya utama yang dikenakan biasanya gaya tarik, tetapi gaya tekan tak langsung yang timbul akibat reaksi antara benda kerja dengan cetakan mencapai nilai yang tinggi. Oleh karena itu, logam mengalir akibat keadaan tegangan kombinasi yang melibatkan gaya-gaya tekan yang tinggi, setidak-tidaknya dalam salah satu tegangan utamanya. Contoh yang paling jelas dalam proses pembentukan jenis-tarik adalah pembentukan rentang, dimana lembaran logam menutupi kontur cetakan dibawah pengaruh gaya tarik. Penekukan mencakup pemakaian momen lengkung terhadap lembaran logam, sedangkan pengguntingan melibatkan gaya geser (gaya gunting) yang cukup besar untuk memotong logam pada bidang geser.