Dalam dunia penelitian material dan metalurgi, presisi suhu merupakan faktor krusial untuk keberhasilan eksperimen. Salah satu perangkat vital yang kerap digunakan di laboratorium untuk aplikasi pemanasan suhu tinggi adalah Chamber Furnace atau sering disebut juga sebagai Tanur Laboratorium.
Artikel ini akan mengulas fungsi dasar tanur dan memberikan panduan teknis langkah demi langkah dalam mengoperasikan Carbolite ELF 11/6B dengan pengontrol suhu tipe 301 untuk berbagai prosedur termal seperti kalsinasi, annealing, dan perlakuan panas lainnya.
Apa Itu Furnace dan Mengapa Kita Membutuhkannya?
Secara sederhana, muffle furnace atau tanur box adalah oven laboratorium bersuhu tinggi yang dirancang khusus untuk memanaskan sampel material hingga suhu ekstrem mencapai 1100 derajat Celsius atau lebih dalam ruang isolasi yang terkendali.
Berbeda dengan oven pengering biasa, tanur digunakan untuk mengubah sifat fisik atau kimia material melalui berbagai metode perlakuan panas atau heat treatment. Proses ini sangat beragam mulai dari annealing atau pelunakan untuk memperbaiki struktur kristal logam, sintering untuk memadatkan serbuk keramik, kalsinasi untuk dekomposisi termal atau penghilangan zat volatil, hingga ashing atau pengabuan untuk analisis kadar abu pada sampel organik.
Mengenal Carbolite ELF 11/6B
Seri ELF atau Economy Laboratory Furnace dari Carbolite dikenal karena desainnya yang ringkas namun efisien. Tipe 11/6B memiliki spesifikasi utama berupa suhu maksimum 1100 derajat Celsius dengan volume chamber sebesar 6 liter. Alat ini menggunakan insulasi serat keramik ringan yang memungkinkan pemanasan cepat dan efisiensi energi tinggi. Sistem kontrolnya dilengkapi dengan PID Controller tipe 301 yang memungkinkan pengaturan suhu atau Setpoint, laju pemanasan atau Ramp Rate, dan waktu tahan atau Dwell Time.
Mengenal Tombol pada Kontroler 301
Sebelum memulai pengoperasian, sangat penting untuk memahami fungsi tombol yang terdapat pada panel muka pengontrol suhu tipe 301 agar tidak terjadi kesalahan navigasi.
Tombol pertama adalah Page Key yang ditandai dengan ikon kertas berlipat. Tombol ini berfungsi sebagai navigasi utama untuk berpindah antar menu atau mengganti parameter yang tampil di layar. Tombol kedua adalah Timer Key dengan ikon jam yang digunakan untuk memulai program waktu atau melihat sisa waktu proses yang sedang berjalan.
Terakhir terdapat dua tombol panah yaitu Up dan Down yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan nilai angka suhu maupun durasi waktu. Tombol ini memiliki dua mode penggunaan yaitu Anda dapat menekannya satu per satu atau klik berulang untuk perubahan angka yang presisi, atau menekan dan menahannya agar angka bergulir dengan cepat untuk mencapai nilai target yang jauh.
Fitur Keselamatan Utama
Sebelum mengoperasikan, Anda wajib mengetahui fitur keselamatan alat ini. Terdapat Door Safety Switch yang berfungsi memutus aliran listrik ke elemen pemanas secara otomatis saat pintu dibuka untuk mencegah sengatan listrik. Selain itu, terdapat Air Flow Vent berupa lubang ventilasi pada pintu dan cerobong atau chimney di bagian atas untuk membuang uap hasil pembakaran.
Memahami 5 Mode Timer pada Kontroler 301
Kontroler Eurotherm 301 memiliki 5 mode timer yang berbeda. Sangat penting untuk memilih mode yang tepat agar proses pemanasan berjalan sesuai rencana. Berikut adalah rinciannya:
- Tipe 1 atau t1 dikenal sebagai Dwell at Temperature & Cut Off dan merupakan mode yang direkomendasikan. Timer baru mulai menghitung mundur setelah suhu mencapai target dan pemanas akan mati otomatis saat waktu habis. Mode ini paling aman untuk ditinggal.
- Tipe 2 atau t2 dikenal sebagai Dwell Immediately & Cut Off. Timer langsung menghitung mundur segera setelah tombol ditekan tanpa menunggu suhu target, kemudian pemanas mati otomatis saat waktu habis.
- Tipe 3 atau t3 dikenal sebagai Delay Start. Furnace akan mati atau standby saat tombol ditekan dan timer menghitung mundur. Pemanas baru akan menyala otomatis setelah waktu habis.
- Tipe 4 atau t4 dikenal sebagai Dwell at Temperature & Continue. Timer menghitung mundur setelah suhu mencapai target. Alarm akan berbunyi saat selesai, namun pemanas tetap menyala menjaga suhu stabil.
- Tipe 5 atau t5 dikenal sebagai Dwell Immediately & Continue. Timer langsung menghitung mundur segera setelah tombol ditekan. Alarm berbunyi saat selesai, namun pemanas tetap menyala.
Batasan Operasional dan Format Pengaturan
Sebelum masuk ke langkah teknis, sangat penting untuk memahami batasan alat dan cara membaca format angka pada layar kontroler agar tidak terjadi kerusakan alat atau kesalahan durasi proses.
Batasan Suhu
Furnace model ELF 11/6B didesain untuk suhu maksimum 1100 derajat Celsius. Namun, menggunakan alat terus-menerus pada batas maksimum absolut dapat memperpendek umur elemen pemanas.
Meskipun furnace dapat dinyalakan dari suhu ruang, kontrol suhu yang presisi biasanya baru tercapai secara efektif di atas 100 hingga 200 derajat Celsius. Di bawah suhu tersebut, laju pemanasan mungkin tidak linear karena inersia termal elemen pemanas.
Format Waktu
Manual referensi Operating Instructions Temperature Controller 301 tidak menyebutkan secara spesifik batasan maksimal durasi timer. Namun, alat ini menggunakan format tampilan Jam.Menit (HH.MM).
Angka di sebelah kiri titik menunjukkan jam sedangkan angka di sebelah kanan titik menunjukkan menit. Perhatikan penggunaan desimal karena angka "01.30" berarti 1 jam 30 menit, bukan 1,3 jam.
Panduan Pengoperasian Langkah Demi Langkah
Berikut adalah prosedur standar untuk melakukan proses pemanasan. Sesuaikan nilai suhu dan waktu di bawah ini dengan kebutuhan spesifik material atau protokol eksperimen Anda.
1. Melakukan Persiapan Awal
Pastikan area di sekitar furnace bersih agar sirkulasi udara lancar. Anda harus memasang Ceramic Hearth Tile di dasar chamber agar sampel tidak bersentuhan langsung dengan insulasi dasar yang rapuh. Masukkan sampel ke dalam wadah tahan panas atau crucible dan letakkan tepat di tengah chamber. Periksa bagian atas furnace untuk memastikan chimney atau cerobong tidak tersumbat, lalu tutup pintu furnace dengan rapat.
2. Menyalakan Alat
Hubungkan kabel daya furnace ke sumber listrik yang stabil. Nyalakan alat dengan menekan Instrument Switch ke posisi ON. Anda akan melihat lampu indikator Supply menyala dan layar kontroler menampilkan suhu aktual ruangan saat ini.
3. Mengatur Laju Pemanasan (Ramp Rate)
Pengaturan laju kenaikan suhu diperlukan agar sampel tidak rusak akibat kejutan panas. Mulailah dengan menekan tombol Page yang berikon kertas berlipat hingga layar menampilkan tulisan SPrr. Gunakan tombol Up atau Down untuk mengatur nilai derajat per menit yang diinginkan. Gunakan nilai rendah seperti 2.0 hingga 5.0 derajat per menit untuk sampel sensitif atau keramik, dan nilai lebih tinggi seperti 10.0 hingga 20.0 derajat per menit untuk material logam yang tahan kejutan suhu.
4. Mengatur Suhu Target (Temperature)
Lanjutkan dengan menekan tombol Page kembali hingga muncul tulisan SP.C di layar. Gunakan tombol Up atau Down untuk mengatur suhu target sesuai kebutuhan eksperimen Anda. Pastikan angka yang Anda masukkan tidak melebihi 1100 derajat Celsius demi keamanan alat. Sebagai contoh, Anda bisa mengatur ke 900 derajat untuk sintering atau 450 derajat untuk menghilangkan binder organik.
5. Mengatur WAktu Tahan (Dwell Time)
Pada tahap ini kita akan mengatur durasi penahanan suhu menggunakan fitur Timer. Kita akan memilih Tipe 1 atau t1 agar pemanas mati secara otomatis setelah selesai. Masuklah ke menu pengaturan dengan menekan dan menahan tombol Page selama 1,5 detik lalu cari parameter t.tYP dan pastikan nilainya 1. Kembali ke menu utama dan cari tampilan t 1.
Masukkan durasi waktu yang diinginkan dengan format Jam.Menit menggunakan tombol Up atau Down. Sebagai contoh, jika proses Anda membutuhkan waktu 90 menit, aturlah layar ke angka 01.30.
6. Memulai Proses
Tekan tombol Timer yang berikon jam satu kali untuk memulai program. Indikator lampu Heat akan menyala yang menandakan furnace mulai memanas menuju suhu target. Perlu diingat bahwa penghitungan Dwell Time baru akan dimulai atau counting down setelah suhu aktual furnace mencapai suhu target yang Anda tentukan sebelumnya. Anda dapat menekan tombol Timer satu kali saat proses berlangsung jika ingin melihat sisa waktu yang berjalan.
Proses Pendinginan
Setelah waktu dwell selesai, layar akan berkedip menampilkan tulisan End dan elemen pemanas akan mati secara otomatis. Biarkan pintu furnace tetap tertutup rapat karena membuka pintu saat suhu masih tinggi di atas 200 derajat Celsius dapat menyebabkan udara dingin masuk mendadak dan meretakkan insulasi keramik. Biarkan furnace mendingin secara alami atau natural cooling karena ini adalah metode paling aman untuk menjaga struktur material sampel Anda. Anda boleh mematikan saklar instrumen dan mengambil sampel menggunakan penjepit tahan panas setelah suhu turun di bawah 100 derajat Celsius.
Tips Perawatan
Lakukan pembersihan elemen secara berkala dengan memanaskan furnace kosong pada suhu maksimum selama 1 jam jika sampel Anda sering menghasilkan asap hitam atau jelaga. Selain itu, periksa kondisi insulasi pintu atau door plug secara rutin untuk memastikan tidak ada keretakan atau pergeseran yang dapat menyebabkan kebocoran panas.
