rancang bangun mesin ball mill untuk memperkecil … · i laporan hasil skripsi rancang bangun...
TRANSCRIPT
i
LAPORAN HASIL SKRIPSI
RANCANG BANGUN MESIN BALL MILL UNTUK
MEMPERKECIL PARTIKEL PASIR SILICA
BEKAS INTI COR
RUFLI CANDRA WIBOWO
NIM. 201254015
DOSEN PEMBIMBING
Sugeng Slamet, ST., MT.
Rochmad Winarso, ST., MT.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2017
ii
iii
iv
v
ABSTRAK
RANCANG BANGUN MESIN BALL MILL UNTUK
MEMPERKECIL PARTIKEL PASIR SILICA BEKAS INTI COR
Nama mahasiswa : Rufli Candra Wibowo
Nim : 201254015
Pembimbing : 1. Sugeng Slamet, ST., MT.
2. Rochmad Winarso, ST., MT
ABSTRAK.
Banyaknya industri yang bergerak dalam bidang pengecoran logam, bayak
menyisakan pasir silica bekas inti cor logam, dikarenakan pasir silica yang
sudah digunakan sebagai inti cor sudah tidak dapat digunakan kembali,
sehingga para usaha industri pengecoran harus membeli pasir silika untuk
proses pengecoran berikutnya. Salah satu cara agar pasir silika bekas inti cor
dapat digunkan kembali adalah dengan cara mendaur ulang pasir tersebut.
Oleh karena itu inovasi pengolahan limbah pasir silika bekas inti
menggunakan mesin penghancur dan penghalus pasir dengan menggunakan
mesin ball mill.
Rancang bangun mesin ball mill ini berfungsi untuk menghancurkan dan
memperhalus pasir silica bekas inti, dengan cara pasir silika yang berada pada
drum mesin ball mill akan digiling dan ditumbuk menggunakan bola baja
yang mempunyai diameter yang berbeda. Prinsip kerja mesin ball mill adalah
ketika drum yang berisi limbah pasir inti dan bola baja di putar maka bola baja
akan bergesekan dan berbenturan yang mengakibatkan berubahnya bentuk
pasir yang awalnya berupa bongkahan menjadi halus dan partikel pasir
semakin kecil, maka akan bisa digunakan kembali karena partikel pasir lebih
kecil dan daya ikat antara partikel semakin besar.
Mekanisme mesin ball mill ini dirancang untuk menghancurkan dan
memperhalus pasir silica bekas inti cor secara cepat dan merata, dengan
menggunakan bola baja berdiameter 20 mm dan 25 mm, jumlah bola baja
yang digunakan bervariasi serta pada penggilingan menggunakan variasi
putaran.
Kata kunci : Ball mill, Bola Penumbuk, Pasir Silica (inti cor) dan Rancang
bangun
vi
ABSTRACK
STAKE BUILT BALL MILL MACHINE TO DECREASE SILICIA SAND
IN SECOND MAIN CAST
Name of student : Rufli Candra Wibowo
NIM : 201254015
Advisor : 1. Sugeng Slamet, ST., MT.
2. Rochmad Winarso, ST., MT.
ABSTRACT
There are so many industries in the casting of metal, leaves silica sand
cast metal core, it causes silica sand that has been used as main cast can not be
reused, so the industrial business should buy silica sand for the next casting
process. The other way to silica can be use for cast is by recycling the sand.
Therefore, the innovation of waste silica sand is using destroy machine and
smoothing sand machine is by using ball mill machine.)
The design of this ball mill machine serves to destroy and soften the waste
silica sand, by means of silica sand that is on the drum ball mill machine will be
milled and pounded using a steel ball that has a different diameter. The working
of the ball mill machine is, when the drum is filled with waste sand and steel ball
is turning, so the steel ball will rubbing and collision. . So it will make a change a
sand from lump into a soften and the sand will be on smaller particles. It will be
reusable because of sand particles smaller and bonding power between the larger
particles.
The mechanism of the ball mill machine is designed to crush and soften the
silica sand of cast cores quickly and evenly, using steel balls 20 mm in diameter
and 25 mm, the number of steel balls used so many king of variation and for
milling using rotation variation.
Keywords: Ball mill, Ball Pound, Silica Sand (cast core) and built Design.
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
pembuatan Tugas Akhir dan dapat menyelesaikan laporan dengan judul “Rancang
Bangun Mesin Ball Mill Untuk Memperkecil Partikel Pasir Silica Bekas Inti Cor ”
dengan lancar. Dimana laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah
satu syarat kelulusan mahasiswa Teknik Mesin S1.
Penulis juga sangat berterimakasih kepada semua pihak yang telah
membantu dari awal hingga selesainya penyusunan laporan ini, untuk itu pada
kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Allah SWT yang telah memberi kesehatan dan kekuatan untuk menyelesaikan
tugas akhir ini.
2. Kedua orang tua dan saudara-saudara yang telah memberikan dukungan, do’a,
nasehat dan motivasi, sehinggga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.
3. Bapak Mohamad Dahlan, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muria Kudus.
4. Rianto Wibowo, ST., M.Eng. selaku Kaprogdi Teknik Mesin SI Universitas
Muria Kudus.
5. Bapak Sugeng Slamet, ST, MT. selaku pembimbing I Tugas Akhir.
6. Rochmad Winarso, ST., MT. selaku pembimbing II Tugas Akhir.
7. Bapak Ir., Masruki Kabib, MT. dan Bapak Sugeng Slamet, ST, MT. atas
dilibatkan kami dalam penelitian pengembangan mesin ball mill untuk
memperkecil pasir silica bekas inti cor.
Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Semoga
laporan ini bermanfaat bagi pembaca.
Kudus, 31 Agustus 2017
Rufli Candra Wibowo
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iii
PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................. iv
ABSTRAK ................................................................................................ v
ABSTRACT .............................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ............................................................................ vii
DAFTAR ISI ......................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xi
DAFTAR TABEL ................................................................................. xiii
DAFTAR SIMBOL ............................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah .......................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 2
1.4 Tujuan .............................................................................................. 3
1.5 Manfaat ............................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pasir Inti ........................................................................................... 4
2.2 Macam macam mesin Ball Mill ........................................................ 6
2.2.1 Mesin Ball Milling Toples ................................................................ 6
2.2.2 Mesin rekayasa Ball Mill .................................................................. 7
2.2.3 Mesin Ball Mill Planet ...................................................................... 8
2.3 Komponen mesin Ball Mill ............................................................... 9
2.3.1 Pulley ............................................................................................... 9
2.3.2 V- Belt .............................................................................................. 9
ix
2.3.3 Bearing ........................................................................................... 10
2.3.4 Motor Listrik .................................................................................. 11
2.3.5 Inventer ......................................................................................... 13
2.4 Bola Penumbuk ............................................................................... 14
2.5 Dasar Proses Perancangan Manufaktur mesin Ball Mill ................... 16
2.6 Identifikasi Alat Perkakas Yang Digunakan ..................................... 19
BAB III METODOLOGI
3.1 Pengumpulan Data .......................................................................... 40
3.2 Analisa Kebutuhan .......................................................................... 42
3.3 Konsep Desain ................................................................................ 44
3.4 Pemilihan Konsep Desain ............................................................... 48
3.5 Perancangan dan Perhitungan ......................................................... 48
3.6 Desain Manufaktur ......................................................................... 49
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Proses Perancangan dan Perhitungan .............................................. 50
4.1.1 Perhitungan Massa Jenis Pasir Silica ................................................ 50
4.1.2 Perhitungan Massa Bola Penumbuk ................................................ 51
4.1.3 Perhitungan Massa Tabung ............................................................. 52
4.1.4 Perhitungan Massa Tutup Tabung ................................................... 53
4.1.5 Perhitungan Massa Poros ................................................................ 54
4.1.6 Perhitungan Massa Pulley Tabung .................................................. 56
4.1.7 Perhitungan Massa Total ................................................................. 59
4.1.8 Perhitungan Volume Pasir Dalam Tabung ....................................... 59
4.1.9 Perhitungan Massa Pulley Motor .................................................... 60
4.1.10 Perhitungan Transmisi ................................................................... 62
4.1.11 Perhitungan Rangka ...................................................................... 65
4.1.12 Perhitungan Momen Inersia Tabung .............................................. 67
4.1.13 Perhitungan Torsi untuk Memutar Tabung ..................................... 67
4.2 Perancangan Manufaktur ................................................................ 67
4.2.1 Kebutuhan Proses Manufaktur ........................................................ 67
x
4.2.2 Pemilihan Proses Pembuatan Mesin Ball Mill ................................. 68
4.2.3 Proses Perakitan ............................................................................. 70
4.2.4 Proses Finishing ............................................................................... 71
4.3 Proses Pembuatan Rangka .............................................................. 71
4.3.1 Alat dan Bahan ................................................................................ 72
4.3.2 Proses Manufaktur .......................................................................... 72
4.3.3 Proses Pemotongan ......................................................................... 73
4.3.4 Proses Pengelasan ........................................................................... 75
4.3.5 Proses Pengeboran Rangka .............................................................. 79
4.3.6 Biaya Pembuatan Rangka ................................................................ 81
4.4 Proses Pembuatan Poros ................................................................. 81
4.5 Proses Pembuatan Tabung ............................................................... 85
4.6 Proses Perakitan .............................................................................. 88
4.7 Proses Finishing ............................................................................. 91
4.7 Hasil Pengujain ............................................................................... 93
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 94
5.2 Saran .............................................................................................. 94
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 95
LAMPIRAN ........................................................................................... 95
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pasir inti .............................................................................. 4
Gambar 2.2 Ball milling toples ............................................................... 6
Gambar 2.3 Rekayasa mesin Ball Mill .................................................... 8
Gambar 2.4 Mesin ball mill planet fritsh ................................................ 8
Gambar 2.5 Pulley .................................................................................. 9
Gambar 2.6 V-Belt ................................................................................ 10
Gambar 2.7 Bearing ............................................................................. 11
Gambar 2.8 Motor listrik ...................................................................... 13
Gambar 2.9 Inventer ............................................................................. 14
Gambar 2.10 Bola Penumbuk ................................................................. 15
Gambar 2.11 Mistar baja ........................................................................ 20
Gambar 2.12 Mistar siku ........................................................................ 21
Gambar 2.13 Mistar gulung .................................................................... 21
Gambar 2.14 Penggores .......................................................................... 22
Gambar 2.15 Jangka Sorong ................................................................... 23
Gambar 2.16 Penitik ............................................................................... 23
Gambar 2.17 Gerinda tangan .................................................................. 24
Gambar 2.18 Gerinda potong................................................................... 25
Gambar 2.19 Mesin gergaji pita............................................................... 26
Gambar 2.20 Mesin las listrik AC ........................................................... 34
Gambar 2.21 Parameter Pada Proses Bubut ............................................ 35
Gambar 2.22 Mesin bubut ....................................................................... 37
Gambar 2.23 Mesin bor ........................................................................... 38
Gambar 3.1 Diagram alir ....................................................................... 40
Gambar 3.2 Desain mesin ball mill ........................................................ 44
Gambar 3.3 Desain Mesin tipe penggerak v-belt ................................... 45
Gambar 3.4 Desain Mesin tipa penggerak seproket ............................... 46
Gambar 3.5 Desain Mesin tipe penggerak V-belt .................................. 47
Gambar 4.1 Bola Penumbuk ................................................................. 51
Gambar 4.2 Tabung .............................................................................. 52
xii
Gambar 4.3 Poros ................................................................................ 54
Gambar 4.4 Pulley pada Tabung ........................................................... 56
Gambar 4.5 Pulley Motor ..................................................................... 60
Gambar 4.6 Rangka Mesin Ball Mill ..................................................... 63
Gambar 4.7 Analisa Gaya pada Rangka ................................................ 66
Gambar 4.8 Layout Workshop ............................................................. 69
Gambar 4.9 Proses Pembuatan Rangka ................................................. 69
Gambar 4.10 Proses Pembuatan Tabung ................................................. 70
Gambar 4.11 Proses Pembuatan Poros .................................................... 70
Gambar 4.12 Desain Rangka ................................................................. 72
Gambar 4.13 Baja Plat U ......................................................................... 73
Gambar 4.14 Pengeboran Rangka ............................................................ 79
Gambar 4.15 Desain poros ...................................................................... 82
Gambar 4.16 Desain Tabung .................................................................. 86
Gambar 4.17 Diagram Pohon ................................................................. 89
Gambar 4.18 Mesin Ball Mill ................................................................. 90
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Alat perkakas yang digunakan ...................................................... 19
Tabel 2.2 Klasifikasi diameter elektroda ...................................................... 32
Tabel 2.3 Klasifikasi tebal bahan arus dan diameter ..................................... 32
Tabel 2.4 Klasifikasi elektroda terhadap kekuatan tarik ................................ 33
Tabel 3.1 Analisa kebutuhan ........................................................................ 42
Tabel 4.1 Waktu proses pemotongan ............................................................ 75
Tabel 4.2 Waktu pengelasan rangka ............................................................. 79
Tabel 4.3 Waktu pengeboran Rangjka .......................................................... 80
Tabel 4.4 Waktu proses pembubutan poros ................................................... 85
Tabel 4.5 Waktu Pengelasan Tabung ........................................................... 88
Tabel 4.6 Hasil pengujian pasir silica dengan menggunakan mesin ball
Mill dengan mesh 100 ................................................................... 93
Tabel 4.7 Hasil pengujian pasir silica dengan menggunakan mesin ball
Mill dengan mesh 150 ................................................................... 93
xiv
DAFTAR SIMBOL
Keterangan Satuan Nomor Persamaan
n Kecepatan putar Rpm 1 , 3 , 8 , 10 ,
14,18,29,31,32,45,50,65,75
vc Kecepatan potong m/detik 1 , 2 , 18,19,22,26,29,32
D Diameter batu gerinda mm 1,18
D Diameter pisau mm 2
S kecepatan penyayatan mm/menit 2
F kecepatan penyayatan mm/menit 2,46
N jumlah putaran menit 3
Fpt feed per teeth Mm 3
Zn jumlah gigi pisau 3,16
A Luas lasan 𝑚𝑚2 4,36,40
a Tebal plat mm 4,40
l Panjang kampuh mm 4,40
J Masuk panas joule 7,39,79
E Tegangan busur volt 7,39
I Arus ampere 739
V Laju las Cm/menit 7
V Cutting speed m/menit 8, 14,17
d Diameter benda kerja Mm 8
i Jumlah pemotongan 9
D1 Diameter awal Mm 9
D2 Diameter setelah
dibubut
Mm 9
a Kedalaman
pemotongan
Mm 9
T Waktu yang dibutuhkan untuk
pembubutan
menit 10,77
L Panjang benda Mm 10
i Jumlah pemotongan 10
fz Gerak makan Mm/r 15
tc Waktu pemotongan menit 17,21,28,31,34,49,54,55,63,64,72
lt Panjang pengeboran mm 48
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Desain Mesin Ball Mill ......................................................... 97
Lampiran 2. Desain Gambar Assembly ...................................................... 98
Lampiran 3. Desain Rangka ..................................................................... 99
Lampiran 4. Desain Tabung ................................................................... 100
Lampiran 5. Desain Poros ...................................................................... 101
Lampiran 6. Desain Pulley Tabung ........................................................ 102
Lampiran 7. Desain Pulley Motor .......................................................... 103
Lampiran 8. Pedoman untuk Kecepatan sayat pembubutan .................... 104
Lampiran 9.Kecepatan Potong Gerinda .................................................. 106
Lampiran 10. Tabel Kekuatan Baja (N/mm2) .......................................... 107
Lampiran 11. Tabel Toleransi Penggambaran ......................................... 108
1