58
BAB IV ANALISA DATA
Pada penilitian ini bahan material yang digunakan adalah Baja VCN 150. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi posisi pengelasan elektroda terharap kekuatan
sambungan las pada pengelasan material Baja VCN 150. Selain itu untuk mengetahui sifat mekanisnya dilakukan pengujian sbb ;
Pengujian Tarik Tensile strength
Pengujian Kekerasan Hardness Test
Pengujian Impact
Dari pengujian tersebut paduan dibuat dalam bentuk spesimen, pengujian berjumlah 8 spesimen.
4.1 Pengujian komposisi baca VCN 150
Hasil pengujian komposisi baja VCN 150 terdapat pada tabel 4.1 berikut ini : Tabel 4.1 Hasil Pengujian komposisi baja VCN 150
Jenis Komposisi
Standar C
Si Mn
Cr Mo
Ni V
W VCN
150 0.34 0.30 0.60 1.50 0.20 1.50
…. ….. AISI : ~ 4340
Dari tabel dapat dilihat bawah Baja VCN 150 Mengandung unsur Karbon sebesar 0.34 yang dimana termasuk sebagai baja karbon menengah, unsure Mangan Mn, berpengaruh
terhadap ketahanan, kekerasan unsure dan ketahanan korosi, namun bilang unsure ini berlebihan akan menurunkan kemampuan tuang dan mengkasarkan butir sehingga akan berpengaruh
terhadap permukaan, unsure Krom Cr, meningkatkan tehanan korosi dengan pembentukan Cr carbide, unsure ini juga dapat meningkatkan kekuatan tarik dan pengerasan inti , unsur
Nikel Ni, mempengaruhi sifat keras, keliatan, tahan api, panas dan asam
4.2 Pengujian Tarik tensile strength
59
Pada penelitian ini pengujian tarik menggunakan alat uji tarik Tarnotest UPH-50 dengan standar uji tarik Annual book ASTM Vol.3 E8M-00b. Pengujian ini dilakukan agar mengetahui
bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap energi tarikan dan sejauh mana material itu bertambah panjang.Hasil dari uji tarik dapat dilihat pada gambar dibawah ini;
4.2.1 Hasil Pengujian Tarik Pola Pengelasan C dan Zig Zag dengan sudut 45
o
4.2.1.1 Hasil Pengujian Tarik Pola Pengelasan C dengan sudut 45
o
Gambar 4.2 Hasil spesimen Uji tarik Berikut adalah gambar dari kurva dan hasil pengujian tarik:
1.Spesimen I Dari data pengujian tarik Spesimen I Terlihat beban Ultimate Pu mempunyai nilai
39400 N, dan beban yield Py mempunyai nilai 30100 N. 2.Spesimen II
Dari data pengujian tarik spesimen II , terlihat beban ultimate Pu mempunyai 36700 N, dan beban yield Py mempunyai nilai 25500 N.
3.Spesimen III Dari data pengujian tarik spesimen II , terlihat beban ultimate Pu mempunyai 33300
N, dan beban yield Py mempunyai nilai 24500 N. Berikut table 4.3 hasil pengunjian tarik .
60
Spesimen Panjang Awal
Lo Panjang
Akhir Li
Tebal benda
uji mm
Lebar benda
uji mm
FyN FuN
�
y
Nmm
2
�
u
Nmm
2
ε
1 50
54.77 7.10
13.15 30100
39400 322.02
422.02 9.54
2 50
62.4 6.14
12.77 25500
36700 325.25
468.11 24.60
3 50
54.90 6.07
12.59 24500
33300 320.59
435.75 9.80
Berikut ini adalah hasil pengujian dan tabel hasil pengujian untuk regangan dan modulus elastisitas dari hasil uji kekuatan tarik maka dilakukan perhitungan sebagai berikut;
a.Regangan
ε
Untuk nilai regangan diambil nilai perpanjangan setiap spesimen uji. Maka nilai regangan dapat ditentukan dari persamaan berikut :
Dimana : ε = Regangan
L
f
= Panjang Akhir cm L
o
= Panjang Awalcm ∆L=Perpanjangan cm
Nilai regangan untuk masing-masing spesimen adalah ; 1. Spesimen 1
100 x
Lo L
61
Maka,
54 ,
9 100
00 ,
50 77
, 4
100
x
x Lo
L
2. Spesimen 2 Maka,
60 ,
24 100
00 ,
50 30
, 12
100
x
x Lo
L
3. Spesimen 3 Maka,
80 ,
9 100
00 ,
50 90
, 4
100
x
x Lo
L
Nilai regangan dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel Nilai Regangan
Pengelasan Spesimen
ε ε rata-rata
Jenis C 1
9,54 14,6466
2 24,60
3 9,80
4.2.1.2 Hasil Pengujian Tarik Pola Pengelasan Zig Zag dengan sudut 45
o
Gambar 4.5 Bentuk perpatahan setelah pengujian tarik untuk spesimen 1 Spesimen 2 dan spesimen 3.
62
1.Spesimen I Dari data pengujian tarik Spesimen I Terlihat beban Ultimate Pu mempunyai nilai
33000 N, dan beban yield Py mempunyai nilai 31000 N. 2.Spesimen II
Dari data pengujian tarik spesimen II , terlihat beban ultimate Pu mempunyai 44000 N, dan beban yield Py mempunyai nilai 30000 N.
3.Spesimen III Dari data pengujian tarik spesimen II , terlihat beban ultimate Pu mempunyai 37400
N, dan beban yield Py mempunyai nilai 28500 N. Berikut table 4.4 hasil pengujian tarik .
Spesimen Panjang Awal
Lo Panjang
Akhir Li
Tebal benda
uji mm
Lebar benda
uji mm
FyN FuN
�
y
Nmm
2
�
u
Nmm
2
ε
1 50
51.81 7.40
13.09 31000
33000 320.05
349.69 3.62
2 50
60.15 6.97
13.20 30000
44000 325.28
478.26 20.30
3 50
53.64 6.72
13.16 28500
37400 322.29
422.93 7.28
Berikut ini adalah hasil pengujian dan tabel hasil pengujian untuk regangan dan modulus elastisitas dari hasil uji kekuatan tarik maka dilakukan perhitungan sebagai berikut;
a.Regangan
ε
Untuk nilai regangan diambil nilai perpanjangan setiap spesimen uji. Maka nilai regangan dapat ditentukan dari persamaan berikut :
100 x
Lo L
63
Dimana : ε = Regangan
L
f
= Panjang Akhir cm L
o
= Panjang Awalcm ∆L=Perpanjangan cm
Nilai regangan untuk masing-masing spesimen adalah ; 1. Spesimen 1
Maka,
62 ,
3 100
00 ,
50 81
. 1
100
x
x Lo
L
2. Spesimen 2 Maka,
30 ,
20 100
00 ,
50 15
. 10
100
x
x Lo
L
3. Spesimen 3 Maka,
28 ,
7 100
00 ,
50 64
. 3
100
x
x Lo
L
Nilai regangan dapat dilihat pada tabel 4.5. Tabel Nilai Regangan
Pengelasan Spesimen
ε ε rata-rata
Jenis C 1
3,62 10,4
2 20,30
3 7,28
64
Dari data diatas memperlihatkan bahwa nilai regangan yang didapat pada spesimen 1,2, dan 3 masih dalam batas normal.
Kurva perbandingan hasil pengujian tarik Pola pengelasan C dengan Pola pengelasan Zig zag
Gambar 4.2 Grafik Tegangan Vs Regangan Spesimen I,II dan III sudut 45
4.2.2Hasil Pengujian Tarik Pola Pengelasan C dan Zig Zag dengan sudut 50
o
4.2.2.1 Hasil Pengujian Tarik pada Jenis Pengelasan Pola C sudut 50º
Gambar 4.1 Hasil spesimen Uji tarik
100 200
300 400
500 600
10 20
30
T e
ga n
ga n
N m
m 2
Regangan
Spesimen I,II dan III Pola ZigZag
Spesimen I,II dan III Pola C
65
Berikut adalah gambar dari kurva dan hasil pengujian tarik: 1.Spesimen I
Dari data pengujian tarik Spesimen I Terlihat beban Ultimate Pu mempunyai nilai 27900 N, dan beban yield Py mempunyai nilai 18700 N.
2.Spesimen II Dari data pengujian tarik spesimen II , terlihat beban ultimate Pu mempunyai 26700
N, dan beban yield Py mempunyai nilai 21400 N.
Spesimen Panjang Awal
Lo Panjang
Akhir Li
Tebal benda
uji mm
Lebar benda
uji mm
FyN FuN
�
y
Nmm
2
�
u
Nmm
2
ε
1 40
48.80 4.94
11.84 18700
27900 319.71
477.01 22
2 40
43.11 4.92
11.08 21400
26700 366.13
456.80 7.78
Berikut ini adalah hasil pengujian dan tabel hasil pengujian untuk regangan dan modulus elastisitas dari hasil uji kekuatan tarik maka dilakukan perhitungan sebagai berikut;
a.Regangan
ε
Untuk nilai regangan diambil nilai perpanjangan setiap spesimen uji. Maka nilai regangan dapat ditentukan dari persamaan berikut :
Dimana : ε = Regangan
L
f
= Panjang Akhir cm
100 x
Lo L
66
L
o
= Panjang Awalcm ∆L=Perpanjangan cm
Nilai regangan untuk masing-masing spesimen adalah ; 1. Spesimen 1
Maka,
22 100
00 .
40 80
. 8
100
x
x Lo
L
2. Spesimen 2 Maka,
78 .
7 100
00 .
40 11
. 3
100
x
x Lo
L
Nilai regangan dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel Nilai Regangan
Pengelasan Spesimen
ε ε rata-rata
Jenis C 1
22 14.89
2 7.78
Dari data diatas memperlihatkan bahwa nilai regangan yang didapat pada spesimen 1 dan 2 masih dalam batas normal.
4.2.2.2 Hasil Pengujian Tarik pada Jenis Pengelasan Pola ZigZag sudut 50º
67
Gambar 4.5 Bentuk perpatahan setelah pengujian tarik untuk spesimen 1 dan Spesimen 2 1.Spesimen I
Dari data pengujian tarik Spesimen I Terlihat beban Ultimate Pu mempunyai nilai 25400 N, dan beban yield Py mempunyai nilai 20300 N.
Kurva hasil pengujian tarik spesimen I dengan pola pengelesan jenis ZigZag pada Baja VCN 150 dapat dilihat pada gambar 4.6
2.Spesimen II Dari data pengujian tarik spesimen II , terlihat beban ultimate Pu mempunyai 22200
N, dan beban yield Py mempunyai nilai 17800 N.
Spesimen Panjang Awal
Lo Panjang
Akhir Li
Tebal benda
uji mm
Lebar benda
uji mm
FyN FuN
�
y
Nmm
2
�
u
Nmm
2
ε
1 40
41.97 5.15
11.85 20300
25400 332.64
416.21 4.93
2 40
41.50 5.05
11.86 17800
22200 297.20
370.66 3.75
68
Berikut ini adalah hasil pengujian dan tabel hasil pengujian untuk regangan dan modulus elastisitas dari hasil uji kekuatan tarik maka dilakukan perhitungan sebagai berikut;
a.Regangan
ε
Untuk nilai regangan diambil nilai perpanjangan setiap spesimen uji. Maka nilai regangan dapat ditentukan dari persamaan berikut :
Dimana : ε = Regangan
L
f
= Panjang Akhir cm L
o
= Panjang Awalcm ∆L=Perpanjangan cm
Nilai regangan untuk masing-masing spesimen adalah ; 1. Spesimen 1
Maka,
93 .
4 100
40 97
. 1
100
x
x Lo
L
2. Spesimen 2 Maka,
75 .
3 100
40 50
. 1
100
x
x Lo
L
Nilai regangan dapat dilihat pada tabel 4.5.
100 x
Lo L
69
Tabel Nilai Regangan Pengelasan
Spesimen ε
ε rata-rata
Jenis C 1
4.93 4.34
2 3.75
Dari data diatas memperlihatkan bahwa nilai regangan yang didapat pada spesimen 1 dan 2 masih dalam batas normal.
Gambar 4.3 Grafik Tegangan Vs Regangan Spesimen I dan II sudut 50
4.3 Hasil Pengujian Kekerasan Hardness Test
4.3.1 Hasil Pengujian Kekerasan Hardness Test pada Pola Pengelasan C dan Zig Zag Sudut 45
o
Pengujian kekerasan terhadap spesimen jenis pengelasan menggunakan metode Brinell hardness test cara pengujian kekerasan menggunakan alat ukur Equatip Hardnessn Tester, hasil
pengujian sampel langsung tertera di monitor alat, sampel diukur sampai sepuluh kali dan diambil rata-ratanya yang satuannya dinyatakan dalam satuan BH Brinell Hardness .
Pengujian kekerasan memperlihatkan peningkatan kekerasan untuk beberapa titik yang di
100 200
300 400
500 600
5 10
15 20
25
T e
ga n
ga n
N m
m 2
Regangan
Spesimen I dan II Pola ZigZag
Spesimen I dan II Pola C
70
identasi dengan penglasan pada Baja VCN 150 dengan pola pengelasan jenis C dan ZigZag . Hasil pengujian kekerasan diperlihatkan pada tabel dibawah ini :
Gambar 4.5 Hasil Pengujian Spesimen Kekerasan Tabel. 4.7 Hasil uji kekerasan Brinell pada spesimen pola pengelasan jenis C dan ZigZag
sudut 45º
Pengelasan Diameter Indentation
mm Brinell Hardness
Number BHN
Pola C
3,6 142
3,6 142
3,6 142
Pola ZigZag
3,5 151
3,5 151
3,5 151
Sumber : Dari hasil percobaan di laboratorium ilmu logam FT.USU Dari tabel 4.7 maka didapat grafik hasil uji kekersan brinell VS Pola Pengelasan
71
Gambar 4.6 Grafik hasil uji kekerasan VS Pola Pengelasan sudut 45
4.3.2 Hasil Pengujian Kekerasan Hardness Test pada Pola Pengelasan C dan Zig Zag
Sudut 50
o
Tabel. 4.8 Hasil uji kekerasan Brinell pada spesimen pola pengelasan jenis C dan ZigZag sudut 50º
Pengelasan Diameter Indentation
mm Brinell Hardness
Number BHN
141 142
143 144
145 146
147 148
149 150
151 152
1 2
3 4
B ri
n e
ll H
a rd
n e
ss N
u m
b e
r B
H N
Spesimen
Pola C Pola ZigZag
72
Pola C
4,0 114
3,9 121
4,0 114
Pola ZigZag
3,8 127
3,6 142
3,7 135
Sumber : Dari hasil percobaan di laboratorium ilmu logam FT.USU Dari tabel 4.7 maka didapat grafik hasil uji kekersan brinell VS Pola Pengelasan
Gambar 4.7 Grafik hasil uji kekerasan VS Pola Pengelasan Sudut 50
4.4 Hasil Pengujian Impact
4.4.1 Hasil Pengujian Impact pada Pola Pengelasan C dan Zig Zag sudut 45
o
Maksud utama pengujian impak ialah untuk mengukur kegetasan bahan atau juga keuletan bahan terhadap beban tiba-tiba dengan cara mengukur perubahan energi potensial
sebuah bandul yang dijatuhkan pada ketinggian tertentu. Perbedaan tinggi ayunan bandul merupakan ukuran energi yang diserap oleh benda uji. Besar energi yang di serap tergantung
pada keuletan bahan uji.Bahan yang ulet menunjukkan nilai ketangguhan impak yang besar.
20 40
60 80
100 120
140 160
1 2
3 4
B ri
n e
ll H
a rd
n e
ss N
u m
b e
r B
H N
Spesimen
Pola C Sudut 50 Pola ZigZag Sudut 50
73
Suatu bahan yang diperkirakan ulet ternyata dapat mengalami patah getas. Patah getas ini dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain: adanya takikan notch, kecepatan pembebanan yang
tinggi yang menyebabkan kecepatan regangan yang tinggi pula. Pengujian dilakukan dengan menggunakan metode Charpy dengan sudut awal pemukulan
147
o
.Dibawah ini hasil pengujian impak yang dilakukan di laboratorium Ilmu Logam FT.USU Departemen Teknik Mesin. Pengujian dilakukan untuk mengetahui ketangguhan pola
pengelasan pada Baja VCN 150 dengan pola pengelasan C dan ZigZag. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.9.
Gambar 4.11 Hasil Pengujian Impact
Tabel 4.9 Hasil pengujian impak pada spesimen VCN 150 dengan Pola C dan Pola Zig-zag sudut 45º
Spesimen VCN 150
Pengelasan Pola C
Pengelasan Pola Zig- zag
Jenis patahan
No Β
E B
E 45
o
I 101,5
101.296941 119,5 56,473774
Liat II
103 100.053247 100,5
107,071664 Liat III
90,5 136.137551 102
102,82797 Liat
Rata
2
99,83 112,495913 107,333
88,791136
74
Sumber : Dari hasil percobaan di laboratorium ilmu logam FT.USU Dari tabel 4.8 hasil pengujian impak dapat dihitung seberapa besar energi yang diserap E pada
sepesimen yang telah di uji. E = P . D cos ß
– cos A...............................................................1 Dimana :
P= 251.3 N D= 0.6495 mm
A= Sudut Pemukulan awal 147˚ ß= sudut akhir pemukulan
Maka energi yang diserap E untuk masing-masing spesimen diambil nilai rata – rata dalam
pengujian adalah : 1.
Analisa data pada spesimen pola pengelasan C E = P . D cos ß
– cos A = 251.3 × 0.6495 cos 101,5
˚ – cos 147˚ = 251.3 × 0.6495 0,639
= 163.219 0,639
= 101.296941 Nm
2. Analisa data pada spesimen pola pengelasan zig-zag
E = P . D cos ß – cos A
= 251.3 × 0.6495 cos 119,5 ˚ – cos 147˚
= 251.3 × 0.6495 0,346 = 163.219 0,346
75
= 56,473774 Nm
Pada perhitungan diatas, diambil nilai rata-rata pada pengujian spesimen dengan pola pengelasan C, hasil sudut akhir pemukulan 112,49
˚ dan sudut pemukulan awal 147˚ maka hasil energi yang diserap E 101,29 Nm. Hasil perhitungan ini tidak jauh beda dari tabel impak
pada lampiran. Pada tabel dapat dilihat X X˚ melambangkan sudut yang di dapat dari hasil rata-
rata akhir pemukulan dan angka menunjukkan nilai suatu koma dari sudut rata-rata akhir pemukulan.Terlihat ditabel pada spesimen I pola pengelasan ZigZag, sudut rata-ratanya 88,79
˚, maka hasil energi yang di serap E sebesar 56,473 Nm. Selanjutnya dengan perhitungan yang
sama dan dengan petunjuk tabel hasil impak diperoleh nilai energi yang diserap pada masing-
masing spesimen.
Gambar 4.12 Grafik energi yang diserap E -VS- Pola Pengelasan
Dapat dilihat dari gambar grafik 4.10 bahwa pada pola pengelasan C energi yang di serap lebih besar hal ini menyatakan bahwa pola pengelasan C memiliki elastisitas yang lebih tinggi
dibandingkan dengan pola pengelasan ZigZag.
4.4.2 Hasil Pengujian Impact pada Pola Pengelasan C dan Zig Zag sudut 50
o
20 40
60 80
100 120
1 2
E n
e rg
i N m
Pola Pengelasan
C ZigZag
76
Gambar 4.11 Hasil Pengujian Impact,a spesimen I pola C, b spesimen II pola C, c spesimen I pola zig-zag, d spesimen II pola zig-zag
Tabel 4.10 Hasil pengujian impak pada spesimen VCN 150 dengan Pola C dan Pola Zig-zag sudut 50º
Spesimen VCN 150
Pengelasan Pola C
Pengelasan Pola Zig- zag
Jenis patahan
No Β
E B
E 45
o
I 109,5
83.7476689 124 45.6197105 Liat
II 117,5
61.5172411 136 19.4720267 Liat
Rata
2
113,5 72.632455
130 32.5458686
a b
c d
77
Sumber : Dari hasil percobaan di laboratorium ilmu logam FT.USU Dari tabel 4.8 hasil pengujian impak dapat dihitung seberapa besar energi yang diserap E pada
sepesimen yang telah di uji. E = P . D cos ß
– cos A...............................................................1 Dimana :
P= 251.3 N D= 0.6495 mm
A= Sudut Pemukulan awal 147˚ ß= sudut akhir pemukulan
Maka energi yang diserap E untuk masing-masing spesimen diambil nilai rata – rata dalam
pengujian adalah : 1.
Analisa data pada spesimen pola pengelasan C E = P . D cos ß
– cos A = 251.3 × 0.6495 cos 109,5
˚ – cos 147˚ = 251.3 × 0.6495 0,5131
= 163.219 0,5131
= 83.7476689 Nm
2. Analisa data pada spesimen pola pengelasan zig-zag
E = P . D cos ß – cos A
= 251.3 × 0.6495 cos 124 ˚ – cos 147˚
= 251.3 × 0.6495 0,2795 = 163.219 0,2795
78
= 45.6197105 Nm
Pada perhitungan diatas, diambil nilai rata-rata pada pengujian spesimen dengan pola pengelasan C, hasil sudut akhir pemukulan 72,63
˚ dan sudut pemukulan awal 147˚ maka hasil energi yang diserap E 83,7476 Nm. Hasil perhitungan ini tidak jauh beda
dari tabel impak pada lampiran. Pada tabel dapat dilihat X X˚ melambangkan sudut yang
di dapat dari hasil rata-rata akhir pemukulan dan angka menunjukkan nilai suatu koma dari sudut rata-rata akhir pemukulan.Terlihat ditabel pada spesimen I pola pengelasan
ZigZag, sudut rata-ratanya 32,54 ˚, maka hasil energi yang di serap E sebesar 45,6197
Nm. Selanjutnya dengan perhitungan yang sama dan dengan petunjuk tabel hasil impak
diperoleh nilai energi yang diserap pada masing-masing spesimen.
Gambar 4.13 Grafik energi yang diserap E -VS- Pola Pengelasan
10 20
30 40
50 60
70 80
90
1 2
3
E n
e rg
i N m
Pola Pengelasan
C ZigZag
79
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari hasil pengujian variasi posisi pengelasan dan gerakan elektroda terhadap sifat baja VCN 150 adalah sebagai berikut:
1. Dari hasil uji tarik baja VCN 150 dengan posisi pengelasan atas kepala dan pada
gerakan eletroda pola C, maka untuk spesimen I , II , III diperoleh hasil regangan rata-rata
ε sebesar 14,6466 . Untuk posisi pengelasan datar dan pada gerakan elektroda pola zig-zag, maka untuk spesimen I,II,III diperoleh hasil regangan rata-
r ata ε sebesar 10,4 ,
2. Dari hasil uji hardness baja VCN 150 yang dinyatakan dengan satuan BH Brinell
Hardness , dimana untuk posisi pengelasan atas kepala dan pada gerakan eletroda pola C untuk spesimen I, II,III menggunakan Diameter Indentation 3,6 mm maka
diperoleh hasil sebesar 142 BHN, untuk posisi pengelasan datar dan pada gerakan elektroda pola zig-zag untuk spesimen I,II,III, menggunakan Diameter Indentation
3,5 mm diperoleh hasil 151 BHN. 3.
Dari hasil pengujian impact baja VCN 150, besar energi yang diserap E untuk spesimen I,II,III dengan posisi pengelasan atas kepala dan pada gerakan eletroda
pola C sebesar 101.296941 Nm. Untuk posisi pengelasan datar dan pada gerakan elektroda pola zig-zag sebesar 56,473774 Nm.
4. Setelah dilakukan pengujian tarik, hardness,dan Impak dari spesimen baja VCN 150
dapat kita simpulkan bahwa posisi pengelasan yang cocok dipakai untuk pengelasan sambungan baja VCN 150 adalah posisi pengelasan datar dan pada gerakan elektroda
pola zig-zag.
80
5.2 Saran
Kategori