Diterima: 23 September 2019; Direvisi: 4 November 2019; Disetujui: 13 November 2019 JTERA, Vol. 4, No. 2, Desember 2019

## Studi Eksperimental Efisiensi Peleburan Aluminium pada Tungku Crucible
Dede Lia Zariatin 1 , Ismail 2 , Misra Jaya 3
1,2 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila Jl. Srengseng Sawah, Jagakarsa, Jakarta Selatan 12640, Jakarta, Indonesia
3 Jurusan Permesinan Kapal, Politeknik Pelayaran Banten Jl. Raya Karang Serang No. 1, Kabupaten Tangerang 15530, Banten, Indonesia dedeliazariatin@univpancasila.ac.id

## Abstrak
Letak  dan  jenis burner yang  tepat  dapat  meningkatkan  efisiensi  peleburan.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk menganalisis pengaruh letak dan jenis burner yang digunakan dalam proses peleburan aluminium pada tungku crucible . Dua posisi (di atas dan di samping) dan dua tipe burner ( burner jenis 1 dan burner jenis 2) digunakan pada pengujian eksperimental. Langkah proses eksperimen  meliputi pengujian peleburan aluminium dengan  memvariasikan letak dan jenis burner yang digunakan, dilanjutkan penuangan logam cairan ke dalam cetakan, dan diteruskan pengujian kualitas produk.  Hasil  eksperimen  menunjukkan  bahwa  letak burner di  samping  dan burner jenis  1  paling  optimal  dapat meleburkan  aluminium  dalam  waktu  1,4  jam  dimana  aluminium  mencair  secara  sempurna.  Letak burner di  atas  dan burner jenis  2  alumnium  tidak  mencair  sempurna  sehingga  tidak  dapat  dilakukan  penuangan  ke  dalam  cetakan. Kebutuhan  energi  peleburan  aluminium  yaitu  sebesar  551,25  kJ  dengan  efisiensi  tungku  39,4%.  Hasil  uji  kualitas produk menunjukkan komposisi kimia 98,2 % unsur aluminium dan 0,434% unsur seng (Zn) serta nilai kekerasan 33,4 HB dan nilai impak 0,21 J/mm 2 .
Kata kunci: peleburan, letak dan jenis burner , aluminium paduan, tungku crucible

## Abstract
The right location and type of burner can increase melting efficiency. This research was conducted to analyze the influence of the location and type of burner used in the aluminum smelting process in a crucible furnace. Two positions (above & to the side) and two burner types (burner type 1 & burner type 2) are used in experimental testing. The steps of the experimental process include testing aluminum melting by varying the location and type of burner used, followed by  pouring  liquid  metal  into  the  mold  and  continuing  product  quality  testing.  The  experimental  results  show  that  the location  of  the  burner  on  the  side  and  the  type  1  burner  can  optimally  melt  aluminum  within  1.4  hours  of  aluminum melting completely, whereas the location of the burner above and the type 2 burner alumnium does not melt completely so  that  pouring  cannot  be  made  into  the  mold.  The  aluminum  smelting  energy  requirement  is  551.25  kJ  with  39.4% furnace  efficiency,  product  quality  test  results  with  chemical  composition  98.2%  aluminum  element  and  0.434%  zinc element (Zn) and hardness value 33.4 HB and impact value 0.21 J / mm2.
Keywords: smelting, location and type of burner, aluminum alloy, crucible furnace

## I. P ENDAHULUAN
Perkembangan industri peleburan dan pengecoran logam di Indonesia saat ini masih perlu ditingkatkan.  Berdasarkan  data  statistik  dari  Badan Pusat Statistik (BPS) perkembangan industri logam pada  tahun  2016,  2017  dan  2018  mengalami pertumbuhan  sebesar  2,35%,  6,33%  dan  7,65%, setiap  tahun  selisih  pertumbuhan  industri  logam terus menurun,  4% dari tahun 2016 ke tahun 2017,
sedangkan  1,27%  dari  tahun  2017  ke  tahun  2018. Padahal  Indonesia  berpotensi  menjadi  salah  satu pasar  terbesar  di  dunia.  Industri  pengecoran  logam berskala kecil banyak yang terkendala perkembangannya, disebabkan oleh dapur peleburan  logam  yang  tersedia  di  pasaran  sangat mahal harganya dan susah untuk didapatkan karena harus  diimpor  dari  luar  negeri.  Pemilihan  jenis dapur  yang  digunakan  harus  sesuai  dengan  jenis logam  yang  dipilih  dan  juga  sesuai  dengan  produk
yang  diinginkan.  Jenis  dan  klasifikasi  dapur peleburan  yang  saat  ini  berkembang  diantaranya adalah  dapur crucible ,  dapur  kupola,  dapur  busur listrik,  dapur  induksi,  dapur  konverter,  dan  dapur Thomas  dan  Bessemer.  Bahan  bakar  yang digunakan  juga  beragam  diantaranya  batu  bara, bahan  bakar  minyak,  listrik,  arang,  bahkan  bahan bakar  berbentuk  gas.  Beberapa  faktor  yang mempengaruhi  efisiensi  peleburan  logam  di antaranya  adalah  laju  perpindahan  panas  atau banyaknya energi panas yang dibutuhkan pada saat proses  peleburan.  Perpindahan  panas  merupakan bentuk  kalor  yang  berpindah  dari  benda  yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Proses peleburan logam perpindahan panas merambat  secara  konduksi  melewati burner di dalam  ruang  bakar  pada  tungku.  Selain  itu banyaknya  panas  yang  dibutuhkan  berpengaruh juga terhadap bahan bakar yang digunakan, pelapis dinding ruang bakar dan bahan penutup ruang bakar.
Penelitian  sebelumnya  Amir  Zaki  Mubarak  [1] membangun tungku peleburan logam menggunakan bahan bakar gas LPG, letak burner di bagian bawah ruang  bakar  dan  jenis burner standar  kompor  gas. Hasil  penelitian  diperoleh  logam  aluminium  dapat melebur akan tetapi tidak mencair secara sempurna dan  untuk  mencairkan  aluminium  dengan melting point sekitar membutuhkan  waktu  2  sampai 3  jam.  Yuliayanti  [2]  merancang  dan  membuat dapur crucible berbahan  bakar  gas  LPG,  letak burner di  samping  ruang  bakar  dan  jenis burner adalah horng  min  burner 3000  rpm.  Efisiensi tertinggi  yang  dihasilkan  tungku  95  %  dengan putaran burner 2000 rpm.
Ella Sundari [3] merancang dan membuat dapur crucible berbahan  bakar  gas  LPG,  letak burner di samping ruang bakar dan jenis burner nozzle las gas asetilin.  Dari  hasil  uji  coba  untuk  melebur aluminium  scrap seberat  30  kg  secara  sempurna diperlukan  waktu  1  jam  37  menit  dan  bahan  bakar yang  digunakan  adalah  3,60  kg  dan  efisiensi peleburan  hanya  20  %.  Ekpe  E.  Esor  dkk  [4], merancang  dan  fabrikasi  tungku  peleburan  logam menggunakan bahan bakar gas butana, letak burner di samping ruang bakar dan jenis burner nozzle las gas  asetilin.  Hasil  perhitungan  menunjukkan efisiensi peleburan hanya 28,24 %. Nukman dkk [5], menganalisis  kesetimbangan  energi  di  dalam  ruang bakar  dapur crucible berbahan  bakar  batu  bara, letak burner di  samping  ruang  bakar  dan  jenis burner nozzle las  gas  asetilin.  Hasil  perhitungan menunjukkan  efisiensi  peleburan  hanya  23,38  %. Konstantinos  Salonitis,  dkk  [6]  menganalisis pre- heating tungku  dan pre-heating bahan  uji, banyaknya  bahan  bakar,  kebutuhan  panas  dan waktu  lelehan  adalah  bagian  dari  faktor-faktor
untuk  meningkatkan  efisiensi  energi  dalam  proses peleburan  logam.  Xinhua  Liu,  dkk  [7],  melakukan eksperimen  dan  analisis  hasil  peleburan  tembaga melalui pengujian struktur mikro, terlihat terbentuknya  pori-pori  hasil  coran  tembaga,  besar dan  kecil  pori-pori  bergantung  pada  tinggi  atau rendahnya suhu pengecoran. Ji-ming Wang, dkk [8] melakukan  analisis  pengaruh  letak  sudut burner pada  tungku  peleburan  logam,  dengan  melakukan simulasi lalu membandingkan dengan hasil eksperimen  yang  sudah  dilakukan  sebelumnya. Amir, dkk [9] membuat tungku crucible menggunakan bahan bakar gas LPG, letak burner di bagian  samping  ruang  bakar  dan  jenis burner pipa gas  LPG.  Untuk  meleburkan  2  kg  aluminium selama  60  menit  proses  peleburan  membutuhkan 1,965 kg bahan bakar dan efisiensi peleburan hanya 24  %.  Selanjutnya  penelitian  yang  dilakukan  oleh Arianto  Leman  S,  dkk  [10]  dengan  letak burner di samping  dan  jenis burner (gas burner ),  mampu memperbaiki  performa  tungku    dan  meningkatkan suhu  dalam  tungku  serta  meningkatkan  efisiensi proses peleburan, dalam 60 menit membutuhkan 2,6 kg gas LPG.
Pada penelitian di atas [2]-[5] dan [8]-[10] posisi burner diletakkan pada posisi di samping, sehingga belum  diketahui  kinerja  apabila burner diletakkan di  atas,  pada  penelitian  [8] burner memiliki  sudut injeksi α < 90 0 , α = 90 0 dan  >  90 0 hasilnya burner dengan  sudut  injeksi  α  =  90 0 lebih  optimal.  Pada penelitian  ini,  awalnya  letak burner divariasikan  di atas  dan  di  samping.  Kemudian  dilanjutkan memvariasikan  jenis burner , burner jenis  1  dan burner jenis 2. Beda dengan penelitian sebelumnya, penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh  letak  dan  jenis burner yang  digunakan dalam  proses  peleburan  aluminium  pada  tungku crucible untuk  meningkatkan  efisiensi  peleburan yang dilakukan dengan eksperimental.

## II. M ETODE P ENELITIAN

## A. Deskripsi Model Numerik
Efisiensi  peleburan  diperoleh  secara  matematik berdasarkan deskripsi model numerik di bawah ini. Jumlah  panas  atau  kalor  yang  diperlukan  dalam peleburan  aluminium  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan 1, 2, 3 dan 4 [3].
= . . (1)
= . h (2) = . . (3)
= + + (4)
dengan merupakan kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan  temperatur  aluminium  padat  dari  suhu kamar  hingga  mencapai  titik  cair  aluminium, adalah  kalor  yang  dibutuhkan  untuk  merubah  fase aluminium  padat  menjadi  cair,  dan merupakan kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur aluminium cair ke temperatur penuangan. Sedangkan merupakan massa aluminium yang akan  dilebur  kg, adalah  panas  jenis  aluminium padat, adalah  panas  jenis  aluminium  cair,  h merupakan  panas  laten  aluminium, adalah perubahan suhu kamar ke titik cair aluminium, dan merupakan perubahan suhu dari fase aluminium  padat  menjadi  cair.  Bahan  tahan  api yang  digunakan  adalah cemen  castable yang merupakan  isolasi  yang  tahan  panas  hingga  suhu 1400 0 C.  Kalor  yang  diterima castable dapat dihitung menggunakan persamaan 5 dan 6 [3].
(5)
( ) (6) dengan merupakan  massa castable yang memerima panas, adalah diameter luar castable , diameter  dalam castable , merupakan    tinggi castable yang menerima panas, ρ adalah massa jenis castable , adalah  panas  jenis castable dan merupakan  perubahan  suhu castable .  Bahan  isolasi yang  digunakan  adalah insulating  castable yang tahan  terhadap  panas  dengan  suhu  1400 0 C.  Kalor yang  diterima insulating  castable dapat  dihitung menggunakan persamaan 7 dan 8 [3].
( ) (7) (8) dengan merupakan  massa insulating , panas jenis insulating , perubahan  suhu insulating , adalah  diameter  luar insulating , diameter dalam insulating , adalah  tinggi insulating yang menerima  panas  dan  ρ  merupakan  massa  jenis insulating .  Maka  besarnya  kalor  tersebut  dapat dihitung menggunakan Persamaan 9 dan 10 [3].
(9)
= π. . . (10)
dengan merupakan  massa  pelat  luar, adalah panas jenis pelat luar, diameter plat luar, adalah  tinggi  pelat  luar  yang  mengalami perubahan  suhu, adalah  ketebalan  dinding  pelat luar,  ρ  massa  jenis  dinding  pelat  dan merupakan  perubahan  suhu  dinding  pelat.  Penutup tungku  atau  pelat  atas  cukup  banyak  menyerap
banyak  panas  di  bagian  atas  tungku  dapat  dicari menggunakan persamaan 11 dan 12 [3].
= . . (11)
= . . . ρ                  (12)
dengan merupakan  massa  pelat  atas, adalah  panas  jenis  pelat  atas, perubahan  suhu pelat  atas, adalah  diameter  pelat  atas, ketebalan  pelat  atas  dan  ρ  merupakan  massa  jenis pelat  atas.  Banyaknya  kalor  total  adalah  jumlah kalor  yang  diserap  oleh  bahan  tungku,  dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 13 [3].
(13)
dengan
merupakan  kalor  yang  diserap
castable , adalah  kalor  yang  diserap insulating ,
kalor  yang  diserap dinding  plat  luar  dan merupakan  kalor yang  diserap  pelat  atas.  Efisiensi  tungku  dapat ditentukan  dengan  mengukur  jumlah  panas  yang diserap  oleh  bahan  tungku  dengan  menggunakan Persamaan 14 [3].
(14)

## B. Tahapan Penelitian
Langkah  proses  penelitian  meliputi  pengujian peleburan  Aluminium  dengan  memvariasikan  letak dan jenis burner pada Tungku Crucible, dilanjutkan dengan penuangan hasil peleburan ke dalam cetakan dan  didinginkan    pada  suhu  kamar,  selanjutnya dilakukan  pengujian  kualitas  hasil  peleburan. Adapun diagram alir  penelitian secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 1.

## C. Tungku Peleburan
Tungku  peleburan  yang  digunakan  adalah tungku crucible yang  berkapasitas  5  Kg  cairan aluminium  dan  berbahan  bakar  gas  LPG.  Tungku dapar  bekerja  pada  temperatur  maksimum  1400 0 C. Pada  penelitian  ini  letak  dan  jenis burner menjadi variabel bebas atau divariasikan. Letak burner akan divariasikan di samping dan di atas.

## D. Alat Bakar
Dua  jenis burner yang  digunakan  pada penelitian  ini, burner jenis  1  dan burner jenis  2 dapat dilihat pada Gambar 2a dan 2b.

## Gambar 1. Diagram alir penelitian
Spesifikasi burner jenis  1:  termasuk burner tekanan  tinggi  ( high  pressure )  yang  terbuat  dari material besi cor/besi tuang/babet dengan sistem api secara manual/sulut korek. Diameter kepala 60 mm, dengan  dimensi  panjang  48  cm,  lebar  7  cm  dan tinggi  7  cm,  serta  massa burner 3  kg.  Sedangkan spesifikasi burner jenis 2: termasuk burner tekanan sedang ( medium pressure ), dengan sistem api secara manual/sulut  korek.  Diameter  kepala  60  mm, dengan  dimensi  panjang  100  cm  dan  massa burner 2 kg.
(a) (b)
Gambar 2. Burner jenis 1 (a) burner jenis 2 (b)

## E. Alat Pengukuran dan Pengujian
Pengukuran  yang  dilakukan  adalah  pengukuran temperatur, massa aluminium, dan waktu peleburan. Sedangkan  pengujian  yang  dilakukan  adalah pengujian kekerasan, pengujian ketangguhan (impak) dan pengujian komposisi kimia. Pengukuran  temperatur  menggunakan  termometer non  kontak  atau infrared  termometers  SANFIX  IT- 1500 yang  telah  dikalibrasi.  Termometer  non kontak mempunyai dua laser deteksi sehingga dapat mengukur distribusi temperatur beberapa titik, baik dinding-dinding,  ruang  bakar  maupun  cairan aluminium. Termometer non kontak dapat mengukur  temperatur  maksimum  1500 0 C  dan dengan  keakurasian  ±1,0 0 C  (1,8 0 F).  Pengukuran massa  aluminium  menggunakan  timbangan  digital CAMRY  EK3650 dengan  tingkat  keakurasian mencapai 1 gram.
Sedangkan  pengukuran  waktu  menggunakan Stopwatch CASIO HS-3 dengan tingkat keakurasian 99,99%. Pengujian Kekerasan menggunakan alat uji kekerasan Rockwell Hardness  Tester model  HR- 150A  dengan  tingkat  keakurasian  0,5  HR. Pengujian  ketangguhan  dilakukan  menggunakan alat uji impak merk Hung Ta tipe HT-8041A model HC-30 ,  dengan  kapasitas  30  Kg.m.  Sedangkan pengujian  komposisi  kimia  menggunakan  alat  uji spektro  merk Oxford  Instruments model Foundry Master  Xline dengan  tingkat  resolusi/keakurasian optik mencapai 13 pm/pixel.

## III. H ASIL D AN P EMBAHASAN

## A. Pengujian Peleburan
Proses pengujian peleburan menggunakan tungku crucible dengan  berbahan  bakar  LPG. Material  yang  dilebur  adalah  Aluminium  paduan,
Studi Literatur Mempersiapkan Alat dan Bahan Pengolahan Data Analisis Data Pengujian Material: 1. Uji Hardness
2. Uji Spektro 3. Uji Impak Visual Cek dan Pengukuran Temperatur Proses Peleburan Letak Burner : Jenis Burner :
1. Di samping 1. Burner Jenis 1 2. Di atas 2. Burner Jenis 2 Kriteria Tidak Ya Kesimpulan Mulai Selesai
setiap  proses  peleburan  Aluminium  yang  dilebur sebanyak  0,5  kg.  Pengujian  peleburan  dilakukan dengan memvariasikan letak burner di samping dan di atas serta burner jenis 1 dan burner jenis 2. Hasil pengukuran  pengujian  untuk  masing-masing  posisi burner adalah  seperti  terdapat  pada  Tabel  1  dan Tabel 2.
Tabel 1. Hasil pengukuran suhu pada proses peleburan dengan letak burner di samping
Burner Jenis 1
No. Temperatur Tungku ( 0 C) Temperatur aluminium ( 0 C) Waktu Peleburan (detik) 1 200 35 0 2 375 300 240 3 488 400 420 4 595 500 600 5 678 600 720 6 780 700 1.080 7 970 820 5.100 Burner Jenis 2 1 263 35 0 2 358 300 120 3 457 400 240 4 550 500 420 5 638 600 600 6 774 700 1.300 7 898 810 6.540 Tabel 2. Hasil pengukuran suhu pada proses peleburan dengan Letak burner di atas
Burner Jenis 1
No.
Temperatur Tungku ( 0 C) Temperatur Aluminium ( 0 C) Waktu Peleburan (detik) 1 200 30 0 2 371 300 60 3 420 400 180 4 482 500 420 5 570 600 780 6 710 700 2.220 7 806 800 11.400 Burner Jenis 2 1 420 35 0 2 430 300 60 3 435 400 120 4 460 500 240 5 544 600 460 6 624 700 8.700 7 600 640 20.040

## B. Penuangan Hasil Peleburan
Setelah  aluminium  mencair  di  dalam  tungku dilakukan  proses  penuangan  cairan  aluminium  ke dalam  cetakan  seperti  ditunjukkan  Gambar  3. Cetakan yang digunakan adalah cetakan pasir ( sand casting ),  setelah  proses  penuangan  selanjutnya proses  pendinginan  hasil  pengecoran.  Proses pendinginan  hasil  pengecoran  dilakukan  suhu kamar 25 0 C.
Pada  saat  proses  peleburan  benda  uji  2  dengan letak burner di  atas  dan burner jenis  2,  hasil peleburan  tidak  dapat  dilakukan  penuangan  ke dalam  cetakan.  Hal  ini  karena  temperatur  cairan aluminium  terus  menurun  dan  cairan  aluminium kembali membeku di dalam tungku crucible seperti dapat dilihat pada Gambar 4. Oleh karena itu, benda uji  2  tidak  dilakukan  visual  cek  dan  uji  kualitas produk.

## C. Pengujian Kualitas
Langkah  selanjutnya  dilakukan  visual  cek terhadap hasil pengecoran yang sudah dingin untuk melihat  hasil  pengecoran  secara  fisiknya  ada  cacat atau  tidak,  kalau  secara  visual  hasil  pengecoran tidak  cacat,  maka  dilanjutkan  dengan  pengujian kualitas  hasil  pengecoran.  Pengujian  kualitas  hasil pengecoran  dilakukan  beberapa  pengujian,  di antaranya  uji  kekerasan  untuk  melihat  nilai kekerasan  pada  benda  uji  hasil  peleburan  dan pengecoran,  uji  spektro  (komposisi  kimia)  untuk mengetahui  unsur  apa  saja  yang  terdapat  dalam aluminium  yang  dileburkan  dan  uji  impak  untuk melihat  keuletan  dari  ketangguhan  benda  uji  hasil peleburan dan pengecoran.
Gambar 3. Hasil penuangan cairan aluminium
Cetakan Pasir Produk Pengecoran Produk Gagal

## D. Proses Peleburan
Gambar  5  adalah  grafik  distribusi    temperatur dan  waktu  peleburan  aluminium,  pada  grafik  dapat dilihat  perubahan  temperatur  sebanding  dengan bertambahnya  waktu  peleburan,  waktu  peleburan aluminium  relatif  lebih  singkat  sebesar  1,4  jam ketika  menggunakan burner jenis  1  dengan  letak burner di samping dari pada  menggunakan burner jenis  2  yang  mencapai  waktu  peleburan  1,8  jam pada  letak burner yang  sama.  Dapat  disimpulkan bahwa  letak burner di  samping  dan burner jenis  1 lebih optimal untuk meningkatkan efisiensi peleburan aluminium.
Gambar  6  adalah  grafik  distribusi    temperatur dan  waktu  peleburan  aluminium,  pada  grafik  dapat dilihat  perubahan  temperatur  sebanding  dengan bertambahnya  waktu  peleburan,  waktu  peleburan aluminium  relatif  lebih  singkat  sebesar  3,2  jam ketika  menggunakan burner jenis  1  dengan  letak burner di atas dari pada menggunakan burner jenis 2  yang  mencapai  waktu  peleburan  5,6  jam  pada letak burner yang sama.
Ketika menggunakan burner jenis 1 aluminium  mencair  tidak  sempurna,  tetapi  bisa dilakukan  penuangan  ke  dalam  cetakan. Sebaliknya  menggunakan burner jenis  2 aluminium  juga  mencair  tidak  sempurna  dan tidak  dapat  dilakukan  penuangan  ke  dalam cetakan. Dapat disimpulkan bahwa letak burner di  atas  menggunakan burner jenis  1  lebih optimal untuk meningkatkan efisiensi peleburan  aluminium. Berdasarkan  pada  model numerik  dari  (1)  sampai  (14)  hasil  perhitungan ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3 menunjukkan hasil perhitungan kebutuhan energi, kerugian total energi dan efisiensi tungku.  Pada  letak burner di  samping  dan menggunakan burner jenis  1  diperoleh  kebutuhan energi untuk meleburkan aluminium sebesar 551,25 kJ  dengan  efisiensi  tungku  39,4  %  artinya  ada kerugian  panas  sebesar  999,44  kJ/h.  Sebaliknya pada letak burner yang sama tapi jenis burner yang berbeda  ( burner jenis  2)  didapat  546,75  kJ  dengan efisiensi  tungku  30,5  %  dan  kerugian  panas  total 998,31  kJ/h.  Sedangkan  pada  letak burner di  atas
dan  menggunakan burner jenis  1  diperoleh kebutuhan  energi  untuk  meleburkan  aluminium sebesar  542,25  kJ  dengan  efisiensi  tungku  17  % artinya  ada  kerugian  panas  sebesar  1004,04  kJ/h. Sebaliknya  pada  letak burner yang  sama  tapi  jenis burner yang  berbeda  ( burner jenis  2)  didapat 497,25  kJ  dengan  efisiensi  tungku  11  %  dan kerugian panas total 805 kJ/h.
Gambar 5. Grafik distribusi temperatur dan waktu peleburan aluminium dengan letak burner di samping menggunakan burner jenis 1 dan burner jenis 2
Gambar 6. Grafik distribusi  temperatur dan waktu peleburan aluminium dengan letak burner di atas menggunakan burner jenis 1 dan burner jenis 2
Tabel 3. Hasil perhitungan kebutuhan energi, kerugian panas dan efisiensi tungku
No Letak dan Jenis Burner Kebutuhan Energi (kJ) Kerugian Panas Total (kJ/h) Efisiensi Tungku (%) 1 Di samping dan burner jenis 1 551,25 999,44 39,40 2 Di samping dan burner jenis 2 546,75 998,31 30,50 3 Di atas dan burner jenis 1 542,25 1004,04 17,00 4 Di atas dan burner jenis 2 497,25 805,00 11,00
Gambar 7. Grafik perubahan temperatur aluminium, temperatur tungku dan waktu peleburan dengan letak burner di samping dan burner jenis 1
Gambar 8. Grafik perubahan temperatur aluminium, temperatur tungku dan waktu peleburan dengan letak burner di atas serta burner jenis 1.
Gambar  7  adalah  grafik  perubahan  temperatur aluminium, temperatur tungku, dan waktu peleburan  aluminium  dengan  letak burner di samping  menggunakan burner jenis  1.  Waktu peleburan aluminium mencapai 5100 detik (1,4 jam) dengan  temperatur  peleburan  820 0 C  aluminium mencair  sempurna.  Di  samping  waktu  peleburan yang  relatif  singkat  juga  terdapat  perbedaan temperatur  yang  signifikan  antara  temperatur aluminium dan temperatur tungku, seperti pada saat temperatur  aluminium  mencapai  820 0 C  temperatur tungku  mencapai  970 0 C  dengan  selisih  150 0 C,  hal ini disebabkan karena semburan api gas LPG secara langsung menuju ke dinding tungku. Pada mulanya temperatur  aluminium  lebih  rendah  dibandingkan dengan temperatur tungku, namun dalam waktu 240 detik  temperatur  aluminium  sudah  lebih  tinggi  dari pada temperatur tungku, dapat dilihat pada Gambar 9.  Dengan  perbedaan  yang  signifikan  antara temperatur  tungku  dan  temperatur  aluminium membuat  proses  pelelehan  aluminium  lebih  cepat. Sedangkan  banyaknya  bahan  bakar  gas  yang dihabiskan pada proses peleburan 0,5 kg aluminium
kurang  lebih  1  kg  gas  LPG  dan  kebutuhan  energi untuk peleburan sebesar  551,25 kJ.
Gambar  8  adalah  grafik  perubahan  temperatur aluminium, temperatur tungku dan waktu peleburan dengan  letak burner di  atas  serta burner jenis  1. Untuk  meleburkan  0,5  kg  aluminium  diperlukan waktu  11.400  detik  atau  sebanding  dengan  3,2 jam pada temperatur aluminium 800 0 C, itupun aluminium    mencair    tidak  sempurna  tetapi  tetap bisa  dilakukan  pengecoran,  artinya  masih  terdapat gumpalan-gumpalan  pada  dasar  cawan  tungku. Karena  semburan  api  gas  LPG  langsung  mengenai aluminium  tidak  ke  dinding  tungku,  hal  ini mengakibatkan perbedaan temperatur antara dinding  tungku  dan  aluminum  tidak  signifikan, seperti  pada  saat  temperatur  aluminium  800 0 C temperatur  tungku  hanya  806 0 C  hanya  selisih  6 0 C saja.  Kondisi  ini  menyebabkan  proses  peleburan aluminium  menjadi  lebih  lama  dan  pemakaian bahan  bakarpun  lebih  besar  mencapai  1,5  kg  gas LPG  serta  kebutuhan  energi  untuk  peleburan sebesar  542,25 kJ. Sama halnya dengan Gambar 6, pada  Gambar  7  dapat  dilihat  bahwa  waktu peleburan  aluminium  sebanding  dengan  temperatur aluminium,  semakin  tinggi  temperatur  aluminium maka  waktu  peleburan    aluminium  pun  semakin meningkat.
Gambar  9  adalah  grafik  perubahan  temperatur aluminium, temperatur tungku dan waktu peleburan dengan  letak burner di  atas  serta burner jenis  2 . Untuk  meleburkan  0,5  kg  aluminium  diperlukan waktu  20.040  detik  atau  sebanding  dengan  5,6 jam pada  temperatur  aluminium  640 0 C,  aluminium hanya  meleleh,  artinya  setelah  meleleh  aluminium kembali  padat  karena  temperatur  tungku  terjadi penurunan  secara  signifikan.  Seperti  pada  kondisi Gambar  9,  semburan  api  gas  LPG  langsung mengenai  aluminium  tidak  ke  dinding tungku, hal
Gambar 9. Grafik perubahan temperatur aluminium, temperatur tungku, dan waktu peleburan dengan letak burner di atas serta burner jenis 2
Gambar 10. Grafik perubahan temperatur aluminium, temperatur tungku, dan waktu peleburan dengan letak burner di samping dan burner jenis 2
Tabel 4. Hasil pengujian kekerasan Brinell No. Benda uji Kekerasan HB Kekerasan rata-rata 1 2 3 4 5 1 1 25  34  50  33  25 33,4 2 3 27  41  26  28  33 30,8 3 4 24  26  44  28  24 29,2
ini  mengakibatkan  perbedaan  temperatur  antara dinding  tungku  dan  aluminum  tidak  signifikan, seperti  pada  saat  temperatur  aluminium  640 0 C temperatur tungku  hanya  600 0 C  hanya  selisih  40 0 C saja  dan  temperatur  tungku  lebih  rendah  dari  pada temperatur aluminium. Kondisi ini juga menyebabkan  proses  peleburan  aluminium  menjadi lebih  lama  dan  pemakaian  bahan  bakarpun  lebih besar  mencapai  1,3  kg  gas  LPG  dan  kebutuhan energi untuk peleburan sebesar  497,25 kJ.
Gambar  10  adalah  grafik  perubahan  temperatur aluminium, temperatur tungku dan waktu peleburan dengan letak burner di samping serta burner jenis 2 . Pada  kondisi  ini  waktu  peleburan  aluminium mencapai  6.540  detik  atau  sebanding  dengan  1,8 jam dengan temperatur peleburan 810 0 C aluminium mencair  secara  sempurna.  Di  samping  waktu peleburan  yang  relatif  singkat  juga  terdapat perbedaan  temperatur  yang  cukup  besar  antara temperatur  aluminium  dan  temperatur  tungku, seperti  pada  saat  temperatur  aluminium  mencapai 810 0 C  temperatur  tungku  mencapai  898 0 C  dengan selisih  88 0 C,  hal  ini  disebabkan  karena  semburan api  gas  LPG  secara  langsung  menuju  ke  dinding tungku.  Pada  mulanya  temperatur  aluminium  lebih rendah  dibandingkan  dengan  temperatur  tungku, namun  dalam  waktu  120  detik  temperatur aluminium  sudah  lebih  tinggi  dari  pada  temperatur tungku,  seperti  terlihat  pada  Gambar  10.  Dengan perbedaan  yang  cukup  besar  antara  temperatur tungku  dan  temperatur  aluminium  membuat  proses pelelehan  aluminium  lebih  cepat.  Sedangakan banyaknya  bahan  bakar  gas  yang  dihabiskan  pada
proses  peleburan  0,5  kg  aluminium  kurang  lebih  1 kg  gas  LPG  dan  kebutuhan  energi  untuk  peleburan sebesar  546,75 kJ.
Pada  Gambar  12  di  atas  dapat  dilihat  bahwa waktu  peleburan  aluminium  sebanding  dengan temperatur  aluminium,  semakin  tinggi  temperatur aluminium  maka  waktu  peleburan  aluminiumpun semakin  meningkat.  Kondisi  Gambar  10  sama dengan  Gambar  6  hanya  saja  jenis burner yang pakai  berbeda,  tetapi  letak burner sama  yaitu  di samping tungku.

## B. Hasil Uji Kualitas Produk
Setelah  aluminium  mencair  di  dalam  tungku dilakukan  proses  penuangan  cairan  aluminium  ke dalam  cetakan.  Cetakan  yang  digunakan  adalah cetakan  pasir  ( sand  casting ),  setelah  proses penuangan  selanjutnya  proses  pendinginan  hasil peleburan.  Proses  pendinginan  hasil  peleburan dilakukan pada suhu kamar 25 0 C. Setelah benda uji dingin  barulah  dilakukan  pengujian  kualitas terhadap benda uji.  Sebelum dilakukan uji kualitas, benda  uji  terlebih  dahulu  dilakukan  visual  cek, secara fisik ada cacat atau tidak. Setelah visual cek dilanjutkan  pengujian  kualitas  hasil  peleburan,  di antaranya  uji  kekerasan  untuk  melihat  nilai kekerasan  pada  benda  uji  hasil  peleburan,  uji spektro  (komposisi  kimia)  untuk  mengetahui  unsur apa  saja  yang  terdapat  dalam  aluminium  yang dileburkan  dan  uji  impak  untuk  melihat  keuletan dari  ketangguhan  dari  benda  uji  hasil  peleburan. Benda  uji  terdiri  dari:  benda  uji  1  (letak burner di samping  dan burner jenis  1),  benda  uji  3  (letak burner di atas dan burner jenis 1), dan benda uji 4 (letak burner di  samping  dan burner jenis  2), sedangkan  benda  uji  2  (letak burner di  atas  dan burner jenis  2)  tidak  dapat  dilakukan  uji  kualitas produk.
Pengujian  kekerasan  produk  menggunakan metode brinell dengan indentor bola baja 1/16 inch dan  beban  60  kg.  Tabel  4  memperlihatkan  nilai kekerasan masing-masing benda uji, nilai kekerasan rata-rata  tertinggi  adalah  benda  uji  1  dengan  letak burner di samping dan burner jenis 1 besarnya rata- rata kekerasan  33,4 HB.
Pengujian  spektro  adalah  untuk  menentukan komposisi kimia di dalam benda uji hasil peleburan dan pengecoran.
Tabel 5. Hasil pengujian spektro No Unsur Banyaknya (%) Benda Uji 1 Benda Uji 3 Benda Uji 4 1 Al 98,200 98,200 98,200 2 Si 0,1610 0,1840 0,3800 3 Fe 0,3180 0,4040 0,3810 4 Cu 0,3270 0,2760 0,1620 5 Mn 0,0187 0,0763 0,0671 6 Mg 0,0697 0,5940 0,4780 7 Zn 0,4340 0,1130 0,1100 8 Cr 0,0024 0,0394 0,0355 9 Ni 0,0103 0,0078 0,0149 10 Ti 0,0170 0,0132 0,0214 11 Be 0,0002 0,0002 0,0002 12 Ca 0,0106 0,0100 0,0080 13 Li 0,0001 0,0001 0,0001 14 Pb 0,0143 0,0032 0,0049 15 Sn 0,0523 0,0065 0,0162 16 Sr 0,0002 0,0002 0,0002 17 V 0,0097 0,0091 0,0119 18 Na 0,0025 0,0020 0,0005 19 Bi 0,0050 0,0050 0,0050 20 Zr 0,0024 0,0023 0,0065 21 B 0,0021 0,0012 0,0025 22 Ga 0,0120 0,0135 0,0127 23 Cd 0,0010 0,0010 0,0010 24 Co 0,0030 0,0030 0,0030 25 Ag 0,0010 0,0010 0,0010 26 Hg 0,0190 0,0030 0,0030 27 In 0,0107 0,0100 0,0072 28 Sb 0,3390 0,0599 0,1070 29 Ce 0,0023 0,0010 0,0010 30 La 0,0048 0,0010 0,0010 31 Mo 0,0051 0,0047 0,0044 32 Sc 0,0020 0,0020 0,0020 Tabel 6. Hasil pengujian impak No Benda Uji Nilai Impak 1. Benda Uji 1 0,21 2. Benda Uji 3 0,12 3. Benda Uji 4 0,19
Tabel  5  menjelaskan  hasil  pengujian  komposisi kimia  atau  uji  spektro.  Ketiga  benda  uji  1  unsur aluminium (Al) paling banyak besarnya 98,2% dan unsur  seng  (Zn)  0,434%,  benda  uji  3  unsur aluminium (Al) paling banyak besarnya 98,2% dan unsur  Magnesium  (Mg)  sebesar  0,594%,  serta benda  uji  4    unsur  aluminium  (Al)  paling  banyak besarnya  98,2%  dan  unsur  Magnesium  (Mg) 0,478%. Jadi dapat disimpulkan bahwa benda uji 1 adalah aluminium paduan Seng (AlZn), benda uji 3 adalah  aluminium  paduan  Magnesium  (AlMg)  dan benda  uji  4  adalah  paduan  aluminium  dengan Magnesium (AlMg).
Pengujian impak adalah untuk mengetahui harga impak suatu bahan yang diakibatkan oleh gaya kejut. Tabel 6 memperlihatkan Harga Impak (HI) masing- masing  benda  uji,  harga  impak    tertinggi  adalah benda  uji  1  dengan  letak burner di  samping  & burner jenis  1  besarnya  harga  impak  adalah  0,21 joule/mm.

## IV. K ESIMPULAN
Dari  hasil  dan  pembahasan  dapat  disimpulkan bahwa  letak  dan  jenis  burner  yang  paling  optimal untuk  meningkatkan  efisiensi  peleburan  pada tungku crucible adalah di samping dan burner jenis 1. Dengan letak burner di samping dan burner jenis 1  didapat  besarnya  energi  panas  yang  dibutuhkan untuk  meleburkan  alumunium  secara  sempurna (merata) sebesar 551,25 kJ dengan efisiensi tungku sebesar  39,4  %  dan  lamanya  proses  peleburan  1,4 jam. Sedangkan hasil uji kualitas produk seperti uji spektro  didapat  98,2  %  unsur  aluminium  (Al)  dan 0,434 % (Zn) unsur seng (Zn), uji kekerasan didapat 33,4 kekerasan HB dan 0.21 J/mm 2 untuk uji impak atau ketangguhan.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  atas  bantuan keuangan  dari  hibah  penelitian  tim  pascasarjana Universitas  Pancasila  dari  nomor  hibah:  003/ SP2H/DRPM/II/2016  dan  214/SP2H/LT/DRPM /III/2016 dalam penelitian ini.

## R EFERENSI
[1]  A.  Z.  Mubarak,  “Perancangan  dan  Pembuatan Dapur  Peleburan  Logam  dengan  Menggunakan Bahan  Bakar  Gas  (LPG),” Jurnal  Teknik  Mesin Unsyiah , vol. 1, no. 3, pp. 128-132, (2013).
[2]  Y.  Yulianti  and  A.  F.  H.  Mukhammad,”Rancang Bangun  Tungku  Peleburan  Aluminium  Skala Laboratorium,” Tugas  Akhir  Fakultas  Teknik, Universitas Diponegoro , 2016.
[3]  E.  Sundari,  “Rancang  Bangun  Dapur  Peleburan Alumunium Bahan Bakar Gas,” AUSTENIT , vol. 3, no. 1, 2011.
[4]  E.  E.  Esor,  Y.  S.  Babtunde,  A.  Felix,  and  F.  O. Mustapha,  “Design  and  Fabrication  of  Aluminium Melting Furnace using Locally Available Materials,” Journal of Scientific and Engineering Research , vol. 2, no. 3, 2015.
[5]  N.  Nukman,  A.  Mataram,  and  I.  Yani,  “Peleburan Skrap  Aluminium  pada  Tungku  Krusibel  berbahan Bakar  Batubara  Hasil  Proses  Aglomerasi  Air- Minyak Sawit,” Mechanical , vol. 6, no. 1, 2015.
[6]  K.  Salonitis,  M.  Jolly,  and  B.  Zeng,  “Simulation based energy and resource efficient casting process chain selection: A case study,” Procedia Manufacturing , vol. 8, pp. 67-74, 2017.
[7]  X.  Liu,  X.  Li,  Y.  Jiang,  and  J.  Xie,  “Effect  of casting  temperature  on  porous  structure  of  lotus-
type porous copper,” Procedia Engineering , vol. 27, pp. 490-501, 2012.
[8]  J. M. Wang, X. U. Peng, H. J. Yan, J. M. Zhou, S. X. Li, G. C. Gui, and W. K. Li, “Burner effects on melting  process  of  regenerative  aluminum  melting furnace,” Transactions  of  Nonferrous  Metals Society  of  China ,  vol.  23,  no.  10,  pp.  3125-3136, 2013.
[9]  A.  Amir,  Y.  Sushendi,  and  A.  Budiman,  “Proses Pembuatan  Tungku  Krusibel  dan  Peleburan Aluminium  2  kg/jam  Menggunakan  Bahan  Bakar Gas  LPG,” Prosiding  KITT  (Konferensi  Ilmiah Teknologi Texmaco) , vol. 1, 2018.
[10]  A.  L.  Soemowidagdo,  “Tungku  Krusibel  dengan Economizer  untuk  Praktik  Pengecoran  di  Jurusan Pendidikan  Teknik  Mesin  FT  UNY, Jurnal Dinamika  Vokasional  Teknik  Mesin ,  vol.  2,  no.  1, 2017.