RPP DASAR PERANCANGAN TEKNIK MESIN memahami prinsif pengolahan logam

RPP DASAR PERANCANGAN TEKNIK MESIN memahami prinsif pengolahan logam

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

( RPP )

Satuan Pendidikan                  : SMK

Nama Sekolah                         : SMK ONDAK JAYA

Mata Pelajaran                        : DASAR PERANCANGAN TEKNIK MESIN

Kelas/Semester                        : X TP 1 / GASAL

Materi Pokok/Tema/Topik      : Memahami prinsip pengolahan logam

Alokasi Waktu                        : 4 Jam Pelajaran

Jumlah Pertemuan                   : 2

Pertemuan Ke                         : 2 dan 3 (4x45menit)

Kompetensi Inti

KI 1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.

KI 2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan proaktif, dan menunjukan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan  dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

KI 3. Memahami, menerapkan dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, dan prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dalam wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian dalam bidang kerja spesifik untuk memecahkan masalah.

KI 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan langsung.

Kompetensi Dasar

KD 1. Menyadari sempurnanya ciptaan Tuhan tentang alam dan fenomenanya dalam penerapan bahan teknik pada kehidupan sehari-hari.

KD 2. Mengamalkan nilai-nilai ajaran agama sebagai tuntunan dalam penerapan bahan teknik dalam kehidupan sehari-hari.

KD 3. Mengamalkan perilaku jujur, disiplin, teliti, kritis, rasa ingin tahu, inovatif dan tanggungjawab dalam mengaplikasikan penerapan bahan teknik pada kehidupan sehari-hari.

KD 4. Menghargai kerjasama, toleransi, damai, santun, demokratis, dalam menyelesaikan masalah perbedaan konsep berpikir dalam mengaplikasikan penerapan bahan teknik kehidupan sehari-hari.

KD 5. Menunjukan sikap responsive, proaktif, konsisten, dan berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam mengaplikasikan penerapan bahan teknik.

KD 6. Mengidentifikasi bahan teknik.

KD 7. Mengklasifikasai proses pemilihan bahan teknik.

Indikator

1.      Siswa dapat menjelaskan jenis dan fungsi bahan teknik.

2.      Siswa dapat menjelaskan pembagian bahan teknik.

3.      Siswa dapat menjelaskan klasifikasi bahan teknik.

Tujuan Pembelajaran

1.      Siswa memahami jenis dan fungsi bahan teknik

2.      Siswa memahami pembagian bahan teknik.

3.      Siswa mengatahui klasifikasi bahan teknik.

Materi Ajar/Pembelajaran

A.    PENGOLAHAN LOGAM

TEKNIK PENGOLAHAN LOGAM

Ilmu pengetahuan dan teknologi dalam pengolahan bijih sampai menjadi logam dinamakan metalurgi. Proses pengolahan logam dari bijinya melibatkan tahap pengolahan awal atau pemekatan, reduksi logam dan pemurnian (refining) logam.

A.     

B.     1. Pengolahan awal (Pemekatan)

C.    Pemekatan bijih bertujuan untuk memisahkan mineral dari pengotornya sehingga diperoleh kadar bijih tinggi. Pemekatan dapat dilakukan melalui dua teknik pemisahan, yaitu pemisahan secara fisis dan pemisahan secara kimia. Pemisahan secara fisis terdiri dari : 

v Pemisahan pengapungan (flotation separation)

v Pemisahan gaya berat (gravity separation)

v Pemisahan magnetik (magnetic separation)

v Pemisahan pencairan (liquation separation)

v Pemisahan amalgam (amalgams separation).

Pemisahan secara kimia terdiri dari : 

v Proses pelindian (leaching),

v Proses pemanggangan (roasting),

D.    Pada Proses ini dibahas menggunakan pemekatan tembaga dari bijihnya melalui cara pengapungan (flotasi), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Pada proses ini, bijih dihancurkan menjadi serbuk, kemudian dicampurkan dengan zat pengapung, dan udara dialirkan hingga berbusa. Zat pengapung berupa surfaktan (memiliki ujung polar dan nonpolar), misalnya saponin.

Gambar 1. Proses pemekatan dengan cara flotasi.

Partikel-partikel yang terbasahi oleh air seperti pengotor berada di dasar tanki. Adapun partikel yang tidak terbasahi menempel pada busa dan mengapung di atas permukaan tanki.

2. Proses Reduksi

Setelah bijih tembaga dipekatkan (tembaga sulfida), kemudian direduksi dengan cara pemangggangan. Reaksi yang terjadi:

2CuS(s) + 3O₂(g) → 2CuO(s) + 2SO₂(g)

Pemanggangan bersifat eksoterm sehingga setelah pemanggangan dimulai tidak perlu ditambahkan panas lagi. Untuk memperoleh logam tembaga dilakukan dengan cara reduksi tembaga oksida dengan karbon sebagai reduktor :

	∆
CuO(s) + C(s)	→	Cu(g) + CO(g)

Uap logam tembaga meninggalkan reaktor dan terkondensasi menjadi cair, yang selanjutnya memadat. Hidrogen dan logam aktif, seperti natrium, magnesium, dan aluminium juga digunakan sebagai reduktor jika karbon yang dipakai tidak cocok. Hasil reduksi pada tahap ini dinamakan tembaga blister yang kemurniannya mencapai 98%. Untuk kebutuhan penghantar listrik, tembaga harus dimurnikan melalui elektrolisis (Gambar 2).

Gambar 2. Pemurnian tembaga menggunakan elektrolisis.

3. Pemurnian

Pemurnian logam kasar sangat penting ditinjau dari dua aspek. Pertama adanya pengotor mengakibatkan logam yang bersangkutan tidak dapat dimanfaatkan sesuai yang diinginkan, misalnya adanya arsenik dalam persentase yang sangat kecil sebagai pengotor, umumnya dalam tembaga, mengakibatkan penurunan sifat konduktivitas listrik 10-20%. Kedua adanya pengotor dalam logam itu sendiri sangat berharga, misalnya perak merupakan hasil samping dari metalurgi timbel dan tembaga.

Metode untuk pemurnian logam kasar meliputi pemurnian elektrolitik misalnya untuk tembaga, oksadasi pengotor yang harus dipisahkan misalnya untuk besi, distilasi logam dengan titik didih rendah seperti raksa, zink dan nikel, zone refining (pemurnian zona) 

E.     

Gambar 2.1. Bagan metode pemurnian besi kasar 

Zona refining merupakan teknik pemurnian logam dengan hasil kemurnian yang sangat tinggi (Gambar 2.1). teknik ini berdasarkan pada kenyataan bahwa pengotor lebih mudah larut dalam fase cairan daripada fase padatan. Dalam proses ini batangan logam yang akan dimurnikan di lewatkan secara perlahan kedalam kumparan pemanas listrik yang mengakibatkan logam meleleh dan pengotor larut di dalam fase lelehan logam. Batangan logam bergerak terus maju dan ketika keluar dari kumparan pemanas maka bagian ujung luar menjadi dingin dan segera memadat kembali, sedangkan pengotor akan tetap tertinggal larut dalam zona pelelehan didalam kumparan pemanas.

Ada dua macam metalurgi yaitu Metalurgi Extraksi (Extrative Metalurgi), Proses Bahan Galian (PBG). Metalurgi extraksi terdiri dari tiga macam yaitu

1.Hidrometalurgi

Proses Hidrometalurgi adalah suatu proses metalurgi, dimana dilakukan pemakaian suatu zat kimia yang cair untuk dapat melarutkan suatu partikel tertentu. Hidrometalurgi dapat juga diartikan sebagai proses ekstraksi metal dengan larutan reagen encer (< 1 gram/mol) dan pada suhu < 100 ºC. Dalam proses peluluhan senyawanya yaitu logam larut dan lepas dari bijinya oleh air sehingga terbentuk larutan logam tersebut dalam air. Larutan ini dapat dimurnikan setelah itu senyawa logam murninya dapat direduksi langsung menjadi logamnya sedangkan jika terbentuk endapan dapat dipisahkan melalui penyaringan. 

Larutan hasil peluluhan dapat diregenarasi dan dipakai kembali untuk proses peluluhan. Tembaga dapat diluluhkan oleh asam sulfat bersama oksigen, emas oleh larutan sianida bersama oksigen. Menurut persamaan reaksi berikut :

2CuFeS_(s) + H₂SO_{4 (}aq) + 4O_{2 (g)} → 2CuSO_{4 (aq)} + Fe₂O_{3 (s)} + S _(s) + H₂O _(l)

Biji tembaga Larutan Peluluh

Au_(s) + 2CN^- ₍aq) + O_{2 (g)} + 2H₂O _(l) → [Au(CN)₂]^- _(aq) + 4OH^- _(aq)

(Biji emas) (Larutan Peluluh)

Setelah larutan ion logamnya terbentuk maka ion logamnya direduksi dengan logam lain yang lebih reaktif. Untuk kedua ion logam diatas dipakai masing-masing logam besi dan zink sebagai reduktor, menurut persamaan reaksi sebagai berikut :

CuSO_{4 (aq)} + Fe _(s) → FeSO_{4 (aq)} + Cu _(s)

2[Au(CN)₂]^- _(aq) + Zn _(s) → 2Au_(s) + [Zn(CN)₄]^- _(aq)

Logam-logam yang banyak mendapat perhatian adalah nikel (Ni), magnesium (Mg), besi (Fe) dan mangan (Mn). Hidrometalurgi memberikan beberapa keuntungan:

1. Bijih tidak harus dipekatkan, melainkan hanya harus dihancurkan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil.

2. Pemakaian batubara dan kokas pada pemanggangan bijih dan sekaligus sebagai reduktor dalam jumlah besar dapat dihilangkan.

3. Polusi atmosfer oleh hasil samping pirometalurgi sebagai belerang dioksida, arsenik (III) oksida, dan debu tungku dapat dihindarkan.

4. Untuk bijih-bijih peringkat rendah (low grade), metode ini lebih efektif.

5. Suhu prosesnya relatif lebih rendah.

6. Reagen yang digunakan relatif murah dan mudah didapatkan.

7. Produk yang dihasilkan memilki struktur nanometer dengan kemurnian yang tinggi. 

Pada prinsipnya hidrometalurgi melewati beberapa proses yang dapat disederhanakan tergantung pada logam yang ingin dimurnikan. Salah satu yang saat ini banyak mendapat perhatian adalah logam mangan dikarenakan aplikasinya yang terus berkembang terutama sebagai material sel katodik pada baterai isi ulang. Bateria ion litium konvensional telah lama dikenal dan diketahui memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Namum jika katodanya dilapisi lagi dengan logam mangan oksida maka kapasitas penyimpanan energi baterai tersebut menjadi jauh lebih besar.

Kondisi yang baik untuk hidrometalurgi adalah :

1. Metal yang diinginkan harus mudah larut dalam reagen yang murah.

2. Metal yang larut tersebut harus dapat “diambil” dari larutannya dengan mudah dan murah.

3. Unsur atau metal lain yang ikut larut harus mudah dipisahkan pada proses berikutnya.

4. Mineral-mineral pengganggu (gangue minerals) jangan terlalu banyak menyerap (bereaksi) dengan zat pelarut yang dipakai.

2.Pirometalurgi

Melibatkan reaksi kimia yang dilaksanakan pada temperatur tinggi.Misalnya dalam smelting(peleburan atau pelelehan),reduksi mineral menghasilkan lelehan logam yang dapat dipisahkan dari batuan yang tidak diinginkan.Dalam proses reduksi ini biasanya dipakai karbon atau logam lain.Oksida-oksida hasil pemanggangan biji sulfide atau hasil kalsinasi biji karbonat tersebut umumnya direduksi dengan peleburan oleh karbon,menurut persamaan reaksi

ZnO_(s) + C_(s) → Zn_(s) + CO_(g)

Biasanya,pemekatan biji tidak sampai memisahkan secara sempurna batuan-batuan pengotor yang tidak diinginkan dari mineralnya.batuan-batuan pengotor dipisahkan dalam proses peleburan dengan penambahan pereaksi flux untuk menghasilkan slag (ampas bijih)yang berupa cairan pada temperatur proses dalam tungku.Sebagian besar slag adalah silikat misalnya:

Lelehan logam dan slag membentuk lapisan yang terpisah dalam tungku sehingga dapat dpisahkan.slag dapat dipadatkan sebagai massa mirip gelas(glassy) untuk dibuang atau dipakai pada pembuatan semen Portland.Metode pirometalurgi diterapkan untuk produksi tembaga,zink,dan besi.

Elektrometalurgi merupakan suatu proses reduksi mineral atau pemurnian logam yang menggunakan energi listrik.Natrium dan aluminium diproduksi menurut metode elektrometalurgi. 

Natrium

Natrium merupakan logam alkali yang paling banyak dibutuhkan untuk keperluan industri.seperti logam-logam alkali yang lain,natrium tidak ditemukan dalam keadaan murni di alam karena reaktivitasnya yang sangat tinggi.Logam putih keperakan ini dalam pabrik biasanya diproduksi secara elektrometalurgi menurut proses Downs (gambar 2.2)yaitu dengan mengelekrolisis lelehan natrium klorida (titik leleh -801c). 

Elektrolisis ini dikerjakan dalam sebuah sel silindrik dengan anode grafit dipasang ditengah(sentral) dan katode baja dibuat mengelilingi anode.untuk menurunkan suhu elektrolisis,ditambahkan kalsium klorida (titik leleh 600c) sebagai campuran.campuran 33%cacl2-67% nacl ternyata mampu menurunkan titik leleh menjadi 580c.kedua elektroda dipisahkan dengan diafragma ayakan baja slindrik sehingga lelehan natrium yang terbentuk mengapung pada bagian atas katode dan tidak bersentuhan dengan gas klorin yang terbentuk pada ruang anode.Natrium cair yang mengandung-0,2% logam kalsium didinginkan hingga 110% agar logam kalsium memadat dan terkumpul di dasar wadah sehingga natrium cair dapat dipompa ke dalam wadah pencetak dingin tempat logam natrium memadat.persamaan reaksi elektrolisnya adalah:

Aluminium 

Logam aluminium juga diproduksi secara elektrometalurgi sumber utama aluminium berasal dari mineral bauksit yaitu suatu hidrat aluminium oksida Al2O3nH2O.Bauksit berisi sebagian besar silica,SiO2 bauksit dilakukan dengan proses Bayer yang berdasarkan pada perbedaan sifat asam-basa dari oksida-oksida yang bersangkutan.Oksida aluminium bersifat amfoterik,besi (III)oksida bersifat basa,dan silica relatif inert atau sedikit asam.Biji bauksit digerus dengan larutan panas natrium hidroksida dengan tekanan tinggi untuk melarutkan

Pendekatan/Strategi/Metode Pembelajaran

1.      Pendekatan     : Scientific

2.      Metode            : Diskusi, Eksperimen, dan Penugasan, dll

3.      Model              : Discovery Learning

Media, Alat, Bahan dan Sumber Belajar

Media

·         TAB 4 samsung 10 in

Sumber Belajar

1.Buku Teori Bahan teknik

2.Buku referensi dan artikel yang sesuai

3. http://industrial-engineering-new.blogspot.com/2016/09/teknik-pengolahan-logam.html

Kegiatan Pembelajaran

Kegiatan	Deskripsi Kegiatan		Alokasi Waktu
	Guru	Siswa
Pendahuluan	1.      Memberikan salam, mengkondisikan kelas dan pembiasaan, mengajak dan memimpin berdoa, menanyakan kondisi siswa dan mempresensi 2.      Memberi motivasi pada siswa 3.      Melakukan apersepsi dan pretest 4.      Menyampaikan kompetensi dasar, tujuan pembelajaran, metode, dan penilaian Mengamati ·         Memperagakan ·         Meminta siswa supaya mengamati peragaan dan sumber belajar ·         Mengamati dan membimbing siswa	1.    Menjawab salam, menertibkan tempat duduk dan menertibkan diri, berdoa, menjawab keadaan kondisinya, dan kehadirannya 2.    Termotivasi 3.    Memperhatikan dan mengerjakan pretest 4.    Memperhatikan Mengamati ·      Memperhatikan ·      Mengamati peragaan dan sumber belajar ·      Menanyakan hal – hal yang belum jelas dalam pengamatan	10 menit
Inti	Mengamati ·         Memperagakan ·         Meminta siswa supaya mengamati peragaan dan sumber belajar ·         Mengamati dan membimbing siswa Menanya ·         Meminta siswa supaya melakukan diskusi mulai dari mengidentifikasi dan merumuskan masalah terhadap obyak yang diamati pada kelompoknya ·         Mengamati, membimbing, dan menilai kegiatan siswa Mencoba/mengumpulkan informasi ·         Memberikan permasalahan dan meminta siswa untuk melakukan percobaan/praktek pada kelompoknya ·         Mengamati, membimbing , dan menilai kegiatan siswa Mengasosiasi/menganalisis informasi ·         Mengarahkan siswa supaya menggali informasi/mengumpulkan data, menganalisa, dan membuat kesimpulan ·         Mengamati, membimbing, dan menilai kegiatan siswa Mengkomunikasikan ·         Meminta untuk membuat laporan dan menyimpulkan hasil percobaan/praktek dalam kelompoknya ·         Meminta setiap perwakilan kelompok untuk menyampaikan/menampilkan hasil percobaan/praktek dan kesimpulan diskusi ·         Mengamati, membimbing, dan menilai kegiatan siswa Mencipta ·         Meminta siswa supaya mewujudkan/mempraktekan hasil kajian teoritis dari kegiatan mengkomunikasikan	Mengamati ·      Memperhatikan ·      Mengamati peragaan dan sumber belajar ·      Menanyakan hal – hal yang belum jelas dalam pengamatan Menanya Melakukan diskusi, mengidentifikasi masalah dan merumuskan masalah di kelompoknya Mencoba Melakukan percobaan/ praktek di kelompoknya Mengasosiasi Mengumpulkan informasi/ data, melakukan analisis, dan menyimpulkan Mengkomunikasikan ·      Membuat laporan dan kesimpulan hasil percobaan/ praktek dalam kelompoknya ·      Mempresentasikan hasil percobaan/ praktek beserta kesimpulannya Mencipta Mewujudkan/ mempraktekkan hasil kajian teoritis dari kegiatan mengkomunikasikan	70 menit
Penutup	1.      Mengajak dan mengarahkan siswa untuk membuat rangkuman/ kesimpulan 2.      Memberikan evaluasi/ penilaian dalam bentuk post test/ tugas 3.      Memberikan remidi/ pengayaan dalam bentuk tugas 4.      Memberikan arahan tindak lanjut pembelajaran, (mengajak dan memimpin berdoa untuk pelajaran terakhir)	1.    Membuat rangkuman/ kesimpulan bersama guru 2.    Mengerjakan tes/ tugas yang diberikan 3.    Mencatat tugas yang diberikan untuk dikerjakan dirumah 4.    Memperhatikan arahan guru (berdoa)	10 menit

A.    PenilaianHasilBelajar

1.       Teknik Penilaian :

a.       KI-1 dan KI-2 dengan pengamatan / observasi.

b.      KI-3 dengan Tes Tertulis.

c.       KI-4 dengan portofolio

2.         Bentuk Instrumen dan Instrumen

a)      Bentuk Instrumen: Tes tertulis (Uraian)

Instrumen:

1.      Sebutkan jenis-jenis mesin frais beserta fungsinya ?

2.      Sebutkan dan jelaskan klasifikasi proses pengolahan logam !

3.      Sebutkan dan jelaskan metode pengolahan logam !

3.       Prosedur penilaian

No	Aspek yang dinilai	Teknik Penilaian	Waktu Penilaian
1.	Sikap	a.   Menghayati dan mengamalkan ajaran agama di amati selama proses KBM b.  Bekerjasama di amati dalam kegiatan kelompok. c.   Toleransi di amati dalam diskusi ketika terjadi proses pemecahan masalah yang berbeda. d.  Menjaga dan memelihara kebersihan lingkungan	Dalam pembelajaran dan saat diskusi (selama  kegiatan  inti)
2.	Pengetahuan	Tes tertulis bentuk uraian mengenai bentuk uraian mengenai alat keselamatan kerja yang harus digunakan pada saat pengolahan logam	Ulangan Penyelesaian tugas individu, pada akhir KD
3.	Keterampilan	Presentasi Masing-masing kelompok mempresentasikan hasil diskusi tentang alat keselamatan kerja yang harus dipakai saat bekerja dalam pengolahan logam	Penyelesaian tugas (individu)

B.     Pedoman Penskoran dan  Penilaian

1.      Indikator penskoran  sikap Toleransi

Skor	Deskripsi
4	-          Selalu membantu/menawarkan bantuan pada teman dan  guru yang sedang mengalami kesulitan
3	Sering membantu/menawarkan bantuan pada teman dan  guru yang sedang mengalami kesulitan
2	Kadang-kadang membantu/menawarkan bantuan pada teman dan  guru yang sedang mengalami kesulitan
1	Tidak pernah membantu/menawarkan bantuan pada teman dan  guru yang sedang mengalami kesulitan

2.      Indikator penskoran sikap Kerja sama

Skor	Deskripsi
4	-          Selalu mengajak / menawarkan pada teman untuk bersama-sama menyelesaikan suatu tujuan tertentu
3	Sering mengajak / menawarkan pada teman untuk bersama sama menyelesaikan suatu tujuan tertentu
2	Kadang-kadang mengajak / menawarkan pada teman untuk bersama sama menyelesaikan suatu tujuan tertentu
1	Tidak pernah mengajak / menawarkan pada teman untuk bersama sama menyelesaikan suatu tujuan tertentu

3.      Indikator penskoran  Pengetahuan

Setiap nomor soal apabila benar nilai  50

Apabila setiap nomor jawabannya kurang sempurna akan diberi skor 25

Kriteria penilaian tes uraian

91 - 100            : Sangat baik

81 -  90 : Baik

77 -  80 : Cukup

65 – 76  : Kurang

                                                                                     NTB, 23 Agustus 2018

                                                                                    Guru Mapel,

Khairul Fuadi, Spd

                                                                                    NIK…………......