SIFAT FISIK DAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS TITIK (RESISTANCE SPOT WELDING) LOGAM TAK SEJENIS 3 LAPIS SUS 316 L - SS 400 - J4
SIFAT FISIK DAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS TITIK
(RESISTANCE SPOT WELDING) LOGAM TAK SEJENIS
3 LAPIS SUS 316 L - SS 400 - J4
SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh : TAUFIK RAHMAN HAKIM NIM. I0408069
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
MOTTO
“Dan Aku(Allah) tidak menciptakan jin dan manusia kecuali hanya untuk beribadah kepada- Ku.”
(Q.S. Adz Dzaariyaat : 56) “Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”
(Q.S.Al Insyirah : 6) “Niscaya Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman diantara kamu dan orang orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat
” (Q.S.Al Mujadilah : 11)
“Sebaik baik manusia adalah yang paling bermanfaat bagi yang lainnya” (HR. Ahmad)
“Barangsiapa menempuh suatu jalan untuk menuntut ilmu maka Allah memudahkan jalannya menuju surga ”
(HR. Abu Dawud) “Barang siapa yang berpendapat bahwa perginya seseorang yang menuntut ilmu itu tidak termasuk jihad, sungguh dia kurang akalnya
” (
Abu Darda radhiyallahu‟anhu)
PERSEMBAHAN
Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan syukur kehadirat Illahi, kupersembahkan tulisan ini kepada:
1. Allah SWT, Pemilik segala keagungan, kemuliaan, kekuatan dan keperkasaan.
Segala yang kualami adalah kehendak-Mu, semua yang kuhadapi adalah kemauan-Mu, segala puji hanya bagi-Mu, ya Allah, Pengatur alam semesta, tempat bergantung segala sesuatu, tempat ku memohon pertolongan.
2. Junjungan Nabi besar Muhammad SAW, Manusia terbaik di mukabumi, uswatun hasanah, penyempurna akhlak, sholawat serta salam semoga selalu tercurah padanya, keluarga, sahabat dan pengikutnya yang istiqomah sampai akhir zaman.
3. Kasih sayang dan cinta yang tak pernah putus dari Bapak, Ibu, Kakak-adikku serta keluarga tercinta. Kasih sayang kalian tak akan pernah kulupakan sepanjang hidupku.
4. Bapak Triyono dan Bapak Nurul Muhayat yang tak pernah lelah untuk membimbing tugas akhir saya.
5. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS.
SIFAT FISIK DAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS TITIK (RESISTANCE SPOT WELDING) LOGAM TAK SEJENIS 3 LAPIS SUS316L - SS400 - J4 Taufik Rahman Hakim
Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami 36 A Kentingan Surakarta 57126
E-mail: taufikalhakim@gmail.com
ABSTRAK
Parameter las dan pemilihan logam tak sejenis mempengaruhi karakteristik hasil sambungan las titik. Tegangan listrik dan waktu pengelasan merupakan parameter yang penting pada las titik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh tegangan listrik dan waktu pengelasan terhadap sifat fisik dan mekanik sambungan las titik logam tak sejenis 3 lapis.
Material yang digunakan adalah baja karbon rendah SS400, baja tahan karat SUS316L dan J4 dengan ketebalan plat masing masing 3mm, 1mm, dan 1mm. Variasi tegangan listrik yang digunakan adalah 2,02 V ; 2,30 V ; 2,67 V dan waktu pengelasan 3, 4, 5, 7.5 detik. Karakteristik fisik dianalisa melalui foto struktur makro dan mikro, sedangkan karakteristik mekanik melalui uji keras dan uji tarik geser.
Hasil pengujian struktur mikro menunjukkan terbentuknya fasa martensit pada nugget las. Struktur makro menunjukkan bahwa ukuran daerah lebur (FZS) meningkat seiring bertambahnya tegangan listrik dan waktu pengelasan. Pengujian kekerasan logam menghasilkan kekerasan tertinggi pada tegangan listrik 2,02 V dengan waktu pengelasan 3 detik sebesar ± 270 HV sedangkan kekerasan terendah pada tegangan listrik 2,67 V dengan waktu pengelasan 7.5 detik sebesar ± 230 HV. Pengujian kekuatan tarik geser menghasilkan patah interfacial pada tegangan listrik 2,02 V dan 2,30 V, sedangkan patah pullout dihasilkan tegangan listrik 2,67 V. Kata kunci : las titik, tegangan listrik, waktu pengelasan, sifat fisik dan mekanik
PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF RESISTANCE SPOT WELDING JOINT DISSIMILAR METAL THREE SHEETS SUS316L - SS400 - J4 Taufik Rahman Hakim
Student of Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University
Address. Ir. Sutami 36 A Kentingan Surakarta 57126 E-mail:
ABSTRACT Welding parameters and selection of dissimilar metal influence characteristics of spot welding joint. Electric voltage and welding time is an important parameter in the spot welding joint. The purpose of this study was to determine the effect of electrical voltage and welding time on the physical and mechanical properties of spot welding joint dissimilar metal 3 sheets. The material used is SS400 low carbon steel, stainless steel SUS316L and J4 with each plate thickness 3mm, 1mm and 1mm. Variations in electric voltage used is 2,02 V ; 2,30 V ; 2,67 V and welding time 3, 4, 5, 7.5 seconds. Physical properties were investigated by macro-microphotograph, while the mechanical ones were investigated by hardness test and tensile-shear test. Result of experiment in microphotograph is martensite formation in weld nugget. Macrophotograph shows that fusion zone size (FZS) increases with variation of electrical voltage and welding time. Metal hardness testing obtains the highest hardness in the electric voltage of 2,02 V with a welding time of 3 seconds of ± 270 HV while the lowest hardness on the electric voltage of 2,67 V with a welding time of 7,5 seconds of ± 230 HV. Testing the tensile shear load obtains interfacial failure mode at electric voltage of 2,02 V and 2,30 V, then pullout failure mode obtains at electric voltage 2.67 V.
Keyword : resistance spot welding, electric voltage, welding time, physical and
mechanical propertiesKATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah kepada kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Sifat Fisik dan Mekanik Sambungan Las Titik (Resistance Spot
Welding ) Logam Tak Sejenis 3 Lapis SUS316L - SS 400 -
J4”. Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak atas segala bantuan dan perhatian selama penulis menyelesaikan skripsi ini. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Bapak Dr. Triyono, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang senantiasa memberikan nasehat, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Nurul Muhayat, ST., MT selaku dosen pembimbing II yang turut serta memberikan motivasi, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Purwadi Joko Widodo, ST., M.Kom. dan Bapak Wibowo, ST., MT. selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran yang membangun.
4. Bapak Purwadi Joko Widodo, ST., M.Kom. selaku pembimbing akademis yang telah berperan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sebelas Maret ini.
5. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
6. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT selaku koordinator Tugas Akhir.
7. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.
8. Seluruh staf karyawan administrasi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kemudahan dalam hal administrasi.
9. Staf laboratorium Proses Produksi, Mas Arifin dan Mas Endri yang telah banyak memberi arahan dalam pengelasan resistance spot welding.
10. Staf laboratorium Material, Mas Maruto yang telah banyak memberi arahan dalam proses pengujian spesimen skripsi.
11. Bapak Sunardi, Ibu Chasanah (alm), Mas Wahyu Wirawan, S.Farm.Apt., Dek Arief Rahman Hakim, ST., Budhe Saodah, Budhe Fatonah serta keluarga yang telah memberikan segala do‟a, dukungan moral, spiritual, maupun material.
12. Evi „Afifah Maksum, terima kasih atas do‟a, dukungan, perhatiannya selama ini.
13. Teman – teman satu tim skripsi (Haikal, Khoirul, Candra) dan teman kos (Hafid, Rifai, Azis) yang telah menemani penulis baik dalam keadaan suka maupun duka selama menyelesaikan skripsi di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
14. Rekan-rekan seperjuangan di Cosinus 08, kakak tingkat dan adik tingkat di Jurusan Teknik Mesin UNS, M-solidarity forever!! 15. Semua pihak yang belum tersebut namanya yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
Disadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis. Oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak merupakan masukan yang sangat berguna untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan lain yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap, semoga laporan skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Surakarta, 4 Januari 2014 Penulis
DAFTAR ISI
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat Penelitian...................................................................
16 3.3.4. Tahap pengujian ...................................................
16 3.3.3. Proses pengelasan titik .........................................
15 3.3.2. Pembuatan variabel penelitian .............................
15 3.3.1. Persiapan susunan plat .........................................
13 3.3. Prosedur Penelitian.................................................................
13 3.2. Alat dan Bahan .......................................................................
9 2.3. Hipotesis................................................................................. 12
Halaman Halaman Judul ........................................................................................... i Surat Penugasan ........................................................................................ ii Halaman Pengesahan ................................................................................ iii Motto ......................................................................................................... iv Persembahan ............................................................................................. v Abstrak ...................................................................................................... vi Kata Pengantar .......................................................................................... viii Daftar Isi .................................................................................................. x Daftar Gambar .......................................................................................... xii Daftar Tabel .............................................................................................. xiv
4 2.2. Dasar Teori .............................................................................
3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ....................................................................
3 1.5. Sistematika Penulisan ............................................................
2 1.4. Tujuan dan Manfaat ..............................................................
2 1.3. Batasan Masalah ....................................................................
1 1.2. Perumusan Masalah ..............................................................
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ......................................................................
17
3.4.
19 Diagram Alir Penelitian .........................................................
BAB IV DATA DAN ANALISIS 4.1.
20 Metalografi ............................................................................
4.1.1.
20 Struktur mikro ......................................................
4.1.2.
31 Struktur makro ......................................................
4.2.
34 Kekerasan mikro ....................................................................
4.3.
38 Kekuatan tarik geser ...............................................................
BAB V PENUTUP 5.1.
42 Kesimpulan ...........................................................................
5.2.
43 Saran ....................................................................................... DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
44 LAMPIRAN ..............................................................................................
46
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram Schaeffler dengan dilusi 60% digunakan untuk memprediksi struktur mikro ..............................................5 Gambar 2.2 Kekerasan logam dengan arah vertikal..............................
6 Gambar 2.3 Pengaruh beda diameter elektroda dan gaya tekan ............
7 Gambar 2.4 Pengaruh beda diameter dan waktu pengelasan ................
7 Gambar 2.5 (a) Foto makro, (b) hasil uji keras tipe diagonal, (c) struktur mikro logam induk, (d) struktur mikro daerah lebur, (e) dan (f) struktur mikro daerah lebur dengan perbesaran yang lebih besar, (g) struktur mikro pada daerah HAZ .......................................................................
8 Gambar 2.6 (a) Efek ukuran nugget terhadap waktu pengelasan, (b) Efek ukuran nugget pada sisi antarmuka terhadap beban puncak dan penyerapan energi ..........................................
9 Gambar 2.7 Skema las titik ...................................................................
10 Gambar 2.8 (a)Tahapan siklus pengelasan titik, (b) Gaya tekan dan arus listrik yang terkait selama siklus pengelasan ...........
11 Gambar 3.1 Mesin las titik tipe DN-16-1 AC Point Welder .................
13 Gambar 3.2 Jig yang telah terpasang pada mesin las titik.....................
14 Gambar 3.3 Benda kerja plat tipe SUS 316 L, SS 400, J4 ....................
14 Gambar 3.4 Benda kerja tampak samping.............................................
15 Gambar 3.5 Benda kerja tampak atas ....................................................
14 Gambar 3.6 Diagram alir penelitian ......................................................
19 Gambar 4.1 Struktur makro sambungan la(a) struktur mikro baja karbon rendah SS400, (b) baja tahan karat SUS316L, (c) baja tahan karat J4s ............................................................
21 Gambar 4.2 (a) struktur mikro baja karbon rendah SS400, (b) baja tahan karat SUS316L, (c) baja tahan karat J4 ...................
22 Gambar 4.3 Struktur mikro nugget........................................................
22 Gambar 4.4 Struktur mikro sisi antarmuka ...........................................
24
Gambar 4.6 Ilustrasi dari daerah hasil las dan hubungannya dengan diagram fasa pada baja karbon rendah ..............................27 Gambar 4.7 Struktur mikro HAZ pada SUS316L dan J4......................
29 Gambar 4.8 Diagram Schaeffler digunakan untuk memprediksi fasa yang terbentuk pada nugget ...............................................
27 Gambar 4.9 Foto makro hasil las...........................................................
32 Gambar 4.10 Hubungan antara tegangan listrik dan waktu pengelasan dengan diameter nugget sisi antarmuka (FZ SS ) ................
33 Gambar 4.11 Skema uji kekerasan vickers secara diagonal dan vertikal
34 Gambar 4.12 Profil kekerasan diagonal pada tegangan listrik 2,02 V ....
35 Gambar 4.13 Profil kekerasan diagonal pada tegangan listrik 2,30 V ....
36 Gambar 4.14 Profil kekerasan diagonal pada tegangan listrik 2,67 V...........
36 Gambar 4.15 Profil kekerasan vertikal pada tegangan listrik 2,02 V ......
37 Gambar 4.16 Profil kekerasan vertikal pada tegangan listrik 2,30 V ......
38 Gambar 4.17 Profil kekerasan vertikal pada tegangan listrik 2,67 V ......
38 Gambar 4.18 Hasil uji tarik geser sambungan las ...................................
39 Gambar 4.19 Mode kegagalan setelah pengujian tarik geser ..................
40 Gambar 4.20 Perubahan bentuk plat setelah pengujian tarik geser .........
41
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Komposisi kimia plat stainless steel dan mild steel ..........
15 Table 3.2 Variasi tegangan listrik terhadap waktu pengelasan .........
16 Tabel 3.3 Jumlah spesimen pengujian ...............................................
18