## Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha
p-ISSN: 2614-1876 , e-ISSN: 2614-1884
Perancangan Dan Pembuatan Tungku Peleburan Logam Untuk Menunjang Kegiatan Praktikum Dan Penelitian Di Laboratorium Manufaktur
Design and Manufacture of Metal Smelting Furnaces to Support Practicum and Research Activities in Manufacturing Laboratories
K Gunawan 1 , K D Yuliawan 2 , A T Hartanto 3 , I G Siden Sudaryana 4
1,2,3,4 Universitas Pendidikan Ganesha, Singaraja, Indonesia
e-mail: gunawan.ketut 1 @undiksha.ac.id , dharma.yuliawan 2 @undiksha.ac.id , arif.hartanto 3 @undiksha.ac.id , siden.sudaryana 4 @undiksha.ac.id

## Abstrak
Laboratorium  merupakan  sarana  dan  fasilitas  yang  harus  dimiliki  oleh  perguruan tinggi dalam rangka menghasilkan lulusan yang memiliki kompetensi menurut bidang ilmu yang  ditekuninya.  Guna  meningkatkan  kompetensi  mahasiswa  dan  tingkat  pemahaman terhadap  materi  perkuliahan  khususnya  mata  kuliah  Pengecoran  Logam  saat  ini  program studi  pendidikan  teknik  mesin  khususnya  konsentrasi  manufaktur  sedang  merancang kegiatan  praktikum  pengecoran  logam.  Untuk  dapat  melakukan  praktikum  pengecoran logam  ini  peralatan  utama  yang  harus  dimiliki  adalah  tungku  peleburan  logam  beserta kelengkapannya.  Akan  tetapi  sampai  saat  ini  laboratorium  manufaktur  belum  memiliki tungku  peleburan  logam  yang  dimaksud.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  melakukan perancangan  dan  pembuatan  tungku  peleburan  logam  sehingga  bisa  dimanfaatkan  oleh mahasiswa untuk praktikum maupun penyusunan skripsi dan dosen dapat memanfaatkan untuk  melakukan  penelitian  dan  pengabdian  pada  masyarakat.  Metode  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  adalah  diawali  dengan  proses  desain  tungku  dengan  menggunakan software solidwork , kemudian dilanjutkan dengan pembuatan tungku peleburan logam sesuai dengan  rancangan  yang  dihasilkan.  Selanjutnya  adalah  melakukan  pengujian  terhadap temperature yang mampu dihasilkan dari tungku peleburan logam.
Kata kunci : Laboratorium; Pengecoran logam; Tungku Peleburan Logam

## Abstract
Laboratories are facilities and facilities that must be owned by universities in order to produce graduates who have competence according to the field of science they are engaged in. In order to improve student competence and the level of understanding of the lecture material, especially the Metal Casting course, currently  the  mechanical  engineering  education  study  program,  especially  the  manufacturing concentration,  is  designing  metal  casting  practicum  activities. To  be  able  to  do  this  metal  casting practicum, the main equipment that must be owned is a metal smelting furnace and its accessories. However, until now the manufacturing laboratory does not have the metal smelting furnace in question. The purpose of this research is to design and manufacture a metal smelting furnace so that it can be used by  students  for  practicum  and  thesis  preparation  and  lecturers  can  use  it  to  conduct  research  and community service. The method used in this research is to begin with the furnace design process using
solidwork software, then proceed with the manufacture of a metal smelting furnace according to the resulting design. Next is to test the temperature that can be produced from the metal smelting furnace.
Keywords : Laboratory; Metal Foundry; Metal Smelting Furnace

## 1. PENDAHULUAN
Laboratorium  manufaktur  merupakan  salah  satu  laboratorium  yang  ada  di  Program Studi  Pendidikan  Teknik  Mesin  Universitas  Pendidikan  Ganesha.  Di  laboratorium  ini mahasiswa  melakukan  berbagai  macam  kegiatan  praktikum  dan    juga  penelitian.  Guna meningkatkan kompetensi mahasiswa dan tingkat pemahaman terhadap materi perkuliahan khususnya mata kuliah Pengecoran Logam, saat ini program studi pendidikan teknik mesin khususnya  konsentrasi  manufaktur  sedang  merancang  kegiatan  praktikum  pengecoran logam.
Pengecoran logam adalah sebuah proses memanaskan logam sampai pada temperatur cair atau titik didih sehingga terjadi  perubahan wujud zat dari  zat padat menjadi  zat cair, kemudian dilakukan penuangan ke dalam cetakan ( casting ) sehingga diperoleh benda hasil pengecoran sesuai dengan cetakan yang digunakan (Andika & Subekti, 2022). Ada banyak hal penting yang perlu dipelajari mahasiswa dari proses ini diantaranya mahasiswa mengetahui berbagai  macam  unsur – unsur  penyusun  suatu  paduan  logam,  mahasiswa  dapat menciptakan  berbagai  macam  paduan  logam  sesuai  dengan  sifat – sifat  yang  dibutuhkan, mahasiswa  dapat  mengetahui  sifat – sifat  mekanik  paduan,  mengetahui  kekurangan  dan kelebihan  masing – masing  unsur  paduan,  dan  lain  sebagainya.  Untuk  dapat  melakukan praktikum  pengecoran  logam  ini  peralatan  utama  yang  harus  dimiliki  adalah  tungku peleburan  logam  (Harlin  dkk.,  2021).  Tapi  sayangnya  sampai  saat  ini  laboratorium manufaktur belum memiliki tungku peleburan logam yang dimaksud.
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan rancangan tungku peleburan logam yang optimal sehingga dihasilkan temperatur maksimal dengan sumber energi yang efisien serta menghasilkan produk berupa tungku peleburan logam sesuai dengan rancangan yang dibuat. Tungku  peleburan  logam  yang  dihasilkan  nantinya  dapat  dimanfaatkan  oleh  mahasiswa untuk  meningkatkan  pemahaman  teoritis  yang  mereka  dapatkan  di  dalam  kelas  melalui kegiatan praktikum dan juga mahasiswa dapat memanfaatkan tungku peleburan logam ini untuk melakukan penelitian skripsi. Selain mahasiswa pihak dosen juga dapat memanfaatkan tungku peleburan logam ini untuk kepentingan penelitan dan pengabdian pada masyarakat.

## 2. METODE
Tahap  pertama  yang  dilakukan  adalah  melakukan  kajian  terhadap  jenis  dan  desain tungku  peleburan  logam  yang  telah  dilakukan  oleh  para  peneliti  sebelumnya  sehingga diketahui kelebihan dan kekurangan setiap desainnya. Selanjutnya adalah merancang desain dan ukuran tungku peleburan logam dengan bantuan software solidwork. Dengan bantuan software solidwork  diharapkan  hasil  desainnya  lebih  presisi.  Hasil  dari  proses  desain  ini kemudian  diwujudkan  dengan  membuat  benda  nyatanya  yaitu  tungku  peleburan  logam. Selanjutnya adalah melakukan pengujian terhadap temperatur yang dihasilkan dari tungku peleburan  logam  (la  Bariade  dkk.,  2022).  Pengujian  ini  dilakukan  dengan  memasukkan aluminium  scrap  kedalam  tungku  peleburan  logam  kemudian  dicatat  perubahan  suhunya sampai mencair.
Pada  tahap  awal  desain  tungku  peleburan  logam  dilakukan  dengan  bantuan software solidwork (Rangkuti, 2022) meliputi perancangan body tungku pada gambar 1, perancangan tutup tungku pada gambar 2 dan perancangan kowi pada gambar 3 dibawah ini.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  desain tungku yang sudah dibuat dengan solidwork langkah selanjutnya adalah proses pengerjaan tungku peleburan logam. Langkah pertama adalah pembuatan body tungku  dilengkapi  dengan  lubang  pada  bagian  bawah  sebagai  tempat  masuknya  sistem pengapian (Arnofiandi, 2020) seperti ditunjukkan pada gambar 4 dibawah ini.
Gambar 4. Pembuatan body tungku
Gambar 5. Pelapisan ceramic fiber pada bagian body tungku
Setelah  body  dan  tutup tungku  selesai  dikerjakan  selanjutnya adalah  melapisi  dengan semen refraktori dan ceramic fiber seperti ditunjukkan pada gambar 5. Menurut (Fajri dkk., 2021) Kedua lapisan ini sangat penting untuk mereduksi panas yang terjadi didalam tungku peleburan logam sehingga bagian luar dari tungku tersebut tidak menimbulkan panas yang membahayakan bagi lingkungan sekitarnya.
Gambar 1. Rancangan body tungku
Gambar 2. Rancangan tutup tungku Gambar 3. Rancangan kowi
Bagian terakhir dari pembuatan tungku ini adalah melapisi dengan plat galvanis 1mm yang  bertujuan  untuk  melindungi  lapisan – lapisan  tadi  agar  melekat  kuat  terhadap body (Rizal & Effendi, 2020) dan tutup tungku dan untuk kerapian dari tampilan tungku peleburan logam seperti ditunjukkan pada gambar 6.
Gambar 6. Tungku peleburan logam
Gambar 7. Sistem pengapian
Selanjutnya adalah pembuatan system pengapian yang dimana menurut (Rusmanto dkk., 2022) menggunakan pencampuran gas LPG dan udara yang ditiupkan melalui blower  seperti ditunjukkan pada gambar 7. Perubahan suhu pada bagian dalam tungku (kowi) dan bagian luar tungku dicatat dengan interval waktu 5 menit. Perubahan suhu yang terjadi bagian dalam tungku ditampilkan dalam tabel dan grafik dibawah ini.

## Tabel 1. Perubahan temperatur pada bagian dalam tungku
Waktu Temperatur 5 230 10 378 15 455 20 560 25 596 30 627 35 671 40 715
Grafik 1. Grafik perubahan temperatur bagian dalam tungku terhadap waktu
230 378 455 560 596 625 671 715 0 500 1000 5 10 15 20 25 30 35 40 T em p er atu r ( 0 C) Waktu (menit) Grafik perubahan temperatur bagian dalam tungku terhadap waktu
Dari pengujian dilapangan diketahui pencairan logam mulai terjadi pada menit ke-20 yaitu pada  temperature  sekitar  560  C  dimana  pencairan  dimulai  dari  bagian  kowi  paling  bawah. Menurut (Shaleh & Tulloh,  2020) pada  proses  pencairan  logam  sedang  berlangsung  sesekali dilakukan pengadukan dengan tujuan agar kotoran yang melekat pada logam bisa terlepas lebih cepat dan mengapung ke permukaan sehingga lebih mudah untuk dibersihkan. Proses peleburan dihentikan setelah berlangsung selama 40 menit dan mencapai temperature sekitar 715  C serta dipastikan seluruh scrap aluminium sudah mencair dengan sempurna.
Tungku peleburan logam ini dirancang untuk dapat mereduksi panas yang terjadi di dalam tungku agar tidak sampai keluar sehingga aman bagi orang di sekitarnya (Imran, 2020). Untuk itu  dilakukan  pencatatan  terhadap  perubahan  temperatur  pada  bagian  luar  tungku  seperti ditampilkan pada table dan grafik dibawah.

## Tabel 2. Perubahan temperatur pada bagian luar tungku
Waktu Temperatur 5 37 10 43 15 48 20 54 25 69 30 75 35 94 40 112

## Grafik 2. Grafik perubahan temperatur bagian luar tungku terhadap waktu
Dari hasil pengamatan terhadap perubahan temperatur pada bagian luar tungku diketahui bahwa  setelah  proses  peleburan  berlangsung  selama  40  menit  dimana  logam  sudah  mencair dengan sempurna temperatur yang tercatat adalah 110  C. Temperatur ini jauh lebih rendah jika dibandingkan dengan temperature pada bagian dalam tungku yaitu sebesar 715  C.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Desain  tungku  peleburan  logam  ini  dibuat  dengan  bantuan software solidwork  dengan dimensi diameter dalam 27cm dan diameter luar 41 cm serta tinggi 38 cm dengan menggunakan plat besi ketebalan 2mm. Body dan tutup tungku dilapisi dengan semen tahan panas dengan
kemampuan  isolator  sampai  suhu  1300  C  dan ceramic  fiber dengan  kemampuan  isolator sampai suhu 1400  C (Mujib dkk., 2020) . Bagian terluar menggunakan plat galvanis ketebalan 1mm untuk melindungi semua lapisan tadi. Sistem pengapian menggunakan gas LPG sebagai bahan bakar dicampur dengan udara yang dihembuskan dari blower. Berdasarkan hasil uji coba peleburan logam, scrap aluminium mencair secara sempurna pada suhu 715  C dan suhu pada bagian  luar  tungku  mencapai  110  C.  Hal  ini  menunjukkan  tungku  peleburan  logam  yang dihasilkan dari penelitian ini bekerja dengan baik dan mampu menahan panas yang terjadi.
Pencampuran udara dan gas LPG yang tidak sesuai menyebabkan api sering mati untuk itu perlu  dipikirkan  kembali  cara  terbaik  untuk  mengatur  komposisi  udara  dan  gas  LPG  karena komposisi  yang  pas  antara  gas  LPG  dan  udara  pada  system  pengapian  menjadi  penentu keberhasilan dalam proses peleburan logam.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terimakasih  ditujukan  kepada  Pejabat  Pembuat  Komitmen  Universitas Pendidikan  Ganesha,  dengan  kontrak  penelitian  nomor:  1030/UN48.16/LT/2022,  Ketua Lembaga  Penelitian  Dan  Pengabdian  Kepada  Masyarakat,  Dekan  Fakultas  Teknik  Dan Kejuruan, Ketua Jurusan Teknologi Industri, Koordinator Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,  seluruh  staf  dosen  dan  tenaga  kependidikan  Pendidikan  Teknik  Mesin,  serta mahasiswa konsentrasi Teknik Manufaktur Pendidikan Teknik Mesin Undiksha.

## DAFTAR RUJUKAN
Andika, A. T., & Subekti, P. (2022). Analisis Jenis-Jenis Teknik Pengecoran Logam Berdasarkan Jenis Cetakannya .  ENOTEK :  Jurnal  Energi  Dan  Inovasi  Teknologi,  1(2),  17 – 20. https://doi.org/10.30606/enotek.v1i2.1272
Arnofiandi,  M.  S.  (2020). Rancang  Bangun  Tungku  Pemanas  Dalam  Proses  Metalurgi  Serbuk [Skripsi, Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara]. http://repository.umsu.ac.id/handle/123456789/4146
Fajri, N. R., Rusiyanto, R., Widodo, R. D., Sumbodo, W., & Fitriyana, D. F. (2021). Pengaruh Thermal Shock dan Komposisi Evaporation Boats, Semen Tahan Api, dan Pasir Silika terhadap Kekuatan  Impact  dan  Foto  Makro  Lining  Refractory .  Jurnal  Rekayasa  Mesin,  12(1),  11. https://doi.org/10.21776/ub.jrm.2021.012.01.2
Harlin, Syofii, I., & Gunawan. (2021). Pengembangan Jobsheet Praktikum Teknik Pengecoran Logam Di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin . Jurnal Pendidikan Teknik Mesin, 8(1), 77 – 81.
Imran, R. A. (2020). Identifikasi Hazard Pada Proses Billet Pada Area Tungku Peleburan Dengan Metode Hirarc . Jurnal Ilmiah Teknik Industri, 8(3), 153 – 160.
https://doi.org/https://doi.org/10.24912/jitiuntar.v8i3.6676
la Bariade, Achmad, M. I., la Andika, & Dhani, N. (2022). Analisis Perpindahan Panas Tungku Krusibel  Peleburan  Alumunium  Pada  Laboratorium .  ELEMEN,  9(2),  119 – 125. http://je.politala.ac.id
Mujib,  S.  bin,  Cuccato,  R.,  Mukherjee,  S.,  Franchin,  G.,  Colombo,  P.,  &  Singh,  G.  (2020). Electrospun SiOC ceramic fiber mats as freestanding electrodes for electrochemical energy storage applications . Ceramics International, 46(3), 3565 – 3573. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT.2019.10.074
Rangkuti, M. R. (2022). Desain Tungku Heat Treatment [Skripsi, Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara]. http://repository.umsu.ac.id/handle/123456789/18645
Rizal, M. M. U., & Effendi, M. (2020). Pengaruh Komposit Serat Ijuk Pada Plat Galvanis Terhadap Kekuatan  Tarik  Dan  Mikrokonstruksi .  Journal  Mechanical  and  Manufacture  Technology, 1(2).
Rusmanto, Ryadin, A. U., & Masakim, A. (2022). Perancangan Tungku Peleburan Alumunium Kapasitas 3 Kg Bahan Bakar Gas LPG . Sigma Teknika, 5(2), 361 – 371.
Shaleh, M., & Tulloh, M. H. (2020). Volume Ruang Bakar Pada Rancang Bangun Tungku Peleburan Aluminium Skala Laboratorium Bahan Bakar LPG . Jurnal Ekliptika ITSNU Pasuruan, 1(1), 38 – 49.