TUGAS AKHIR Pengaruh Annealing Pada Perubahan Sifat Mekanis dan Sifat Fisis Pada Pengelasaan Baja Untuk Chasis Mobil.

TUGAS AKHIR

PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT
MEKANIS DAN SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA
UNTUK CHASIS MOBIL

Diajikan Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar
Sarjana S1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta

Disusun :
TRI WIDODO
NIM : D200070011

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016

i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul
“PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL” yang
dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta,
sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi
yang sudah dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan
sebagaimana mestinya.

Surakarta, Februari 2016
Yang menyatakan,

Tri Widodo

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN
SIFAT MEKANIS DAN SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK
CHASIS MOBIL” telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk
memenuhi sebagai persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersembahakan oleh
Nama

: Tri Widodo

Nim

: D200070011

Disetujui pada
Hari

:

Tanggal

:

Pembimbing Utama

Pembimbing Pendamping

(Pramuko IP,Ir.MT)

(Agus Dwi A,ST,M.Eng,Ph.D)

iii

HALAMAN PENGESAHAN
Tugas

akhir

berjudul

“PENGARUH

ANNEALING

PADA

PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN SIFAT FISIS PADA PENGELASAN
BAJA UNTUK CHASIS MOBIL” telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji
dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh
derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dipersembahkan oleh :
Nama

: Tri Widodo

Nim

: D200070011

Disahkan pada :
Hari

:

Tanggal

:

Tim Penguji :
Ketua

: Pramuko IP,Ir.MT

(……………….…..)

Anggota 1

: Agus Dwi A,ST,M.Eng,Ph.D

(…………………...)

Anggota 2

: Muh. Alfatih Hendrawan,ST,MT

(…………………...)

Dekan

Ketua Jurusan

Tri Widodo B. R., ST, MSc, Ph.D.

Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D.
iv

v

MOTTO
“Dan rendahkanlah dirimu terhadap keduanya dengan penuh kasih sayang
dan ucapkanlah, “Wahai Tuhanku! Sayangilah kedua-nya sebagaimana
mereka berdua telah mendidik aku pada waktu kecil”.
(QS. Al-Isra’ 17:24)
“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.”
(Aristoteles)
“Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh
direbut oleh manusia ialah menundukkan diri sendiri”
(Ibu Kartini)
“Janganlah larut dalam kesedihan karena masih ada hari esok yang
menyongsong dengan sejuta kebahagiaan”
(Tri Widodo)

vi

RINGKASAN
Baja karbon adalah material logam yang berbentuk dari unsur utama FE
dan unsur kedua yang berpengaruh pada sifat-sifatnya adalah karbon, sedangkan

unsur yang lain berpengaruh menurut prosentasenya. Sedangkan berdasarkan
kegunaanya, secara umum baja dikelompokkan menjadi dua yaitu: baja konstruksi
dan baja perkakas. Baja konstruksi mempunyai kadar karbon antara 0,06% sampai
0,55%, sedangkan baja perkakas mempunyai kadar karbon antara 0,50% sampai
2,06%.
Pada pelaksanaan penelitian ini diawali dengan pemotongan spesimen
kemudian dilanjutkan dengan metode pengelasan SMAW.Proses pengelasan sendiri
menggunakan kuat arus 100 A, 105 A dan 110 A. Setelah prosese pengelasan
selesai kemudian dilanjutkan dengan proses pembentukan spesimen sesuai dengan
standar uji tarik ASTM E8 yang kemudian dilnjutkan dengan proses treatmen
menggunakan suhu 8500C.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada foto mikro antara spesimen
yang di treatmen dengan spesimen yang tidak di treatmen bahwa spesimen yang di
treatmen ketika di lakukan foto mikro mengalami pembesaran pada ferit. Sedangkan
pada pengujian kekerasan pada material benda uji las dengan las tanpa treatmen
terlihat bahawa daerah logam las memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada
daerah HAZ dan logam induk. Hal ini terjadi karena daerah logam las siklus termal
yang paling besar pada saat pengelasan. Sedangkan pada pengujian tarik spesimen
yang mengalami perlakuan panas yang diterima oleh suatu benda akan mengubah
struktur mikro benda tersebut, dimana struktur butiran penyusun benda akan

berubah dan tegangan maksimal menurun.

Kata kunci : baja karbon rendah, treatmen, uji tarik, vikers, foto mikro

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum. Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan peneliti ini dapat
terselesaikan.
Tugas

akhir

berjudul

“PENGARUH

ANNEALING

PADA

PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN SIFAT FISIS PADA PENGELASAN
BAJA UNTUK CHASIS MOBIL”, dapat terselesaikan atas dukungan dari
beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala
ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dang
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D sebagai dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar R, M.T., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Pramuko IP,Ir.MT selaku dosen pembimbing I yang telah
membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan
Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

viii

4. Bapak Agus Dwi A,ST,MT,Ph.D selaku dosen pembimbing II yang

telah

membimbing,

mengarahkan,

memberi

petunjuk

dalam

penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan
ramah.
5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis selama
mengikuti kegiatan kuliah.
6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo’akan,
memberikan semangat dan dorongan, serta terima kasih atas semua
nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini sehingga penulis
semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua do’a dan kasih
sayang tulus darimu akan selalu mengiringi langkahku,
7. Kawan-kawan Teknik Mesin 2007 yang tidak bisa saya sebutkan satu
persatu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan
penulis terima dengan senang hati.
Wasalammu’alaikum. Wr. Wb.
Surakarta,

Oktober 2015

Penulis

ix

DAFTAR ISI
Halaman Judul .......................................................................................

i

Pernyataan Keaslian Skripsi ...................................................................

ii

Halaman Persetujuan .............................................................................. iii
Halaman Pengesahan ............................................................................ iv
Lembar Soal Tugas Akhir .......................................................................

v

Lembar Moto ........................................................................................... vi
Abstrak .................................................................................................... vii
Kata Pengantar ....................................................................................... viii
Daftar Isi ..................................................................................................

x

Daftar Gambar ........................................................................................ xiii
Daftar Tabel ............................................................................................ xvi
Daftar Symbol ........................................................................................ xvii
Daftar Lampiran .................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.

Latar Belakang Masalah .................................................

1

1.2.

Tujuan Penelitian ............................................................

2

1.3.

Manfaat Penelitian ..........................................................

3

1.4.

Batasan Masalah ............................................................

4

BAB II DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................

5

2.2. Klasifikasi Baja ....................................................................

6

2.2.1. Baja Karbon ..............................................................

6

2.2.2. Diagram Fe-C ............................................................. 8
2.2.3. Baja Paduan ............................................................... 11
2.3. Pengelasan .......................................................................... 11
2.3.1. Klasifikasi Pengelasan ................................................ 11
x

2.3.2. Pengelasan Baja Karbon Rendah .............................. 13
2.3.3. Pengelasan Elektroda Terbungkus ............................. 13
2.3.3.1. Pengelasan Elektroda Terbungkus ............... 13
2.3.3.2. Jenis Arus Dalam Pengelasan
Elektroda Terbungkus ................................... 17
2.3.3.3. Elektroda Dalam Pengelasan
Elektroda Terbungkus ................................... 18
2.3.3.4. Fluks Dalam Pengelasan
Elektroda Terbungkus ................................... 19
2.3.3.5. Kampuh Dalam Pengelasan
Elektroda Terbungkus ................................... 24
2.3.3.6. Hal-hal yang Harus Diperhatikan
Dalam Pengelasan Elektroda Terbungkus .... 25
2.4. Metalurgi Dalam Pengelasan ................................................ 28
2.4.1. Siklus Thermal Daerah Las ......................................... 29
2.4.2. Reaksi Pembekuan ..................................................... 33
2.4.3. Ketangguhan Daerah Las ........................................... 35
2.5. Post Weld Heat Treatment ................................................... 37
2.6. Proses Annealing ................................................................. 37
2.7. Pengujian Komposisi Kimia .................................................. 39
2.8. Pengamatan Struktur Mikro .................................................. 41
2.9. Pengujian Tarik ..................................................................... 44
2.10. Pengujian Kekerasan ......................................................... 47
BAB III METODELOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ......................................................... 49
3.2. Persiapan Alat dan Bahan .................................................... 50
3.3. Dimensi Benda Uji ................................................................ 54
3.4. Tempat Penelitian dan Pengujian Spesimen ........................ 55
xi

3.5. Prosedur Penelitian .............................................................. 55
3.6. Rancangan Analisa Data ...................................................... 61
3.7. Kendala ................................................................................ 62
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Komposisi Kimia Bahan Baja Karbon Rendah ..................... 63
4.1.1. Data Komposisi Kimia Bahan Baja Karbon Rendah ... 63
4.2. Pengujian Struktur Mikro ...................................................... 65
4.2.1 Gambar Hasil Pengamatan Struktur Mikro .................. 65
4.2.2. Pembahasan Pengujian Struktur Mikro ....................... 68
4.2.2.1. Struktur Mikro Pada Daerah Logam Induk ..... 69
4.2.2.2. Struktur Mikro Pada Daerah HAZ ................... 69
4.2.2.3. Struktur Mikro Pada Daerah Las .................... 70
4.2. Uji Kekerasan ................................................................ 71
4.2.1. Hasil Pengujian Kekerasan ............................... 71
4.2.2. Pembahasan Pengujian Kekerasan .................. 74
4.3. Pengujian Tarik Dengan Standar ASTM E8M ................ 75
4.3.1. Hasil Pengujian Tarik ......................................... 75
4.3.2. Pembahasan Pengujian Tarik ........................... 81
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ........................................................................... 83
5.2. Saran .................................................................................... 84
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram Fe-C (http://web.utk.edu) ....................................... 8
Gambar 2.2. Fasa-fasa ferit, perlit .......................................................... 10
Gambar 2.3. Fasa-fasa martensit ........................................................... 10
Gambar 2.4. Las busur dengan elektroda
terbungkus (Wiryosumarto dan Okumura, 2000) .............. 14
Gambar 2.5. Pengaruh arus listrik terhadap
butiran logam cair (Wiryosumarto dan Okumura, 2000) .... 15
Gambar 2.6. Dimensi Kampuh V Tunggal (AWS, 2004) ........................ 24
Gambar 2.7. Contoh Siklus Thermal
Pengelasan (Wiryosumarto, 1994) ..................................... 30
Gambar 2.8. Siklus Thermal Dalam Las Busur Tangan ......................... 31
Gambar 2.9. Daerah Thermal Lasan (http://www.tptub.com) ................. 32
Gambar 2.10. Arah Pembekuan dari Logam Las ................................... 33
Gambar 2.11. Diagram CCT Untuk Baja BJ60 (Wiryosumarto,1994) .... 42
Gambar 2.12. Kurva Regangan-Tegangan ............................................ 45
Gambar 2.13. Batas Elastic dan Tegangan Luluh (Smith,1984) ............ 47
Gambar 3.1. Baja Karbon Rendah ......................................................... 50
Gambar 3.2. Mesin Las Listrik ................................................................ 51
Gambar 3.3. Universal Testing Machine (UTM) ..................................... 52
Gambar 3.4. Jangka Sorong .................................................................. 53
Gambar 3.5. Ragum ............................................................................... 53
Gambar 3.6. Spesimen Benda Uji .......................................................... 54
Gambar 3.7. Kampuh V terbuka ............................................................. 54
Gambar 3.8. Spesimen Uji Tarik ............................................................ 55
Gambar 3.9. Alat uji kekerasan Vikers mikrohardness ........................... 59
Gambar 3.10. Alat uji Struktur Mikro ...................................................... 61

xiii

Gambar 4.1. Struktur mikro pada spesimen
dilas 100 A tanpa Anealling ................................................ 66
Gambar 4.2. Struktur mikro pada spesimen
dilas 105 A tanpa Anealling ............................................... 66
Gambar 4.3. Struktur mikro pada spesimen
dilas 110 A tanpa Anealling ................................................. 67
Gambar 4.4. Struktur mikro pada spesimen dilas 100 A Anealling ........ 67
Gambar 4.5. Struktur mikro pada spesimen dilas 105 A Anealling ........ 68
Gambar 4.6. Struktur mikro pada spesimen dilas 110 A Anealling ........ 68
Gambar 4.7. Grafik Uji Kekerasan Micro Vikers pada
Pengelasan non Treatmen ................................................ 73
Gambar 4.8. Grafik Uji Kekerasan Micro Vikers pada
Pengelasan Treatmen ...................................................... 73
Gambar 4.9. Grafik Perbandingan Uji Kekerasan Micro Vikers pada
Pengelasan non Treatmen dengan Pengelasan
Treatmen .......................................................................... 74
Gambar 4.10. Tegangan Tarik Spesimen Non Treatmen ....................... 79
Gambar 4.11. Tegangan Tarik Spesimen dengan
Perlakuan Anealling ....................................................... 80
Gambar 4.12. Kekuatan Tarik Pengelasan Spesimen Non
Treatmen dengan Spesimen Treatmen .......................... 80

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Klasifikasi baja karbon menurut
kadar karbonnya (Wiryosumarto,1994) ................................... 7
Tabel 2.2. Jenis elektroda standar JIS (Wiryosumarto,1944) ................. 18
Table 2.4. Jenis fluks dan fungsinya (Wiryosumarto.1994) .................... 20
Tabel 2.5. Seleksi arus pada pengelasan .............................................. 26
Table 4.1. Hasil Uji Komposisi Kimia ....................................................... 63
Tabel 4.2. Data Hasil Uji Kekerasan Micro Vickers Las Baja
Karbon Rendah Tanpa Perlakuan Annealing ....................... 71
Tabel 4.3. Data Hasil Uji Kekerasan Micro Vickers Las Baja
Karbon Rendah Dengan Perlakuan Annealing ..................... 72
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Tarik Non Treatmen Dengan Arus
Pengelasan 100 Ampere ...................................................... 76
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Tarik Non Treatmen Dengan Arus
Pengelasan 105 Ampere ...................................................... 76
Tabel 4.6. Hasil Pengujian Tarik Non Treatmen Dengan Arus
Pengelasan 110 Ampere ....................................................... 77
Tabel 4.7. Hasil Pengujian Tarik Treatmen Dengan Arus
Pengelasan 100 Ampere ...................................................... 77
Tabel 4.8. Hasil Pengujian Tarik Treatmen Dengan Arus
Pengelasan 105 Ampere ...................................................... 78
Tabel 4.9. Hasil Pengujian Tarik Treatmen Dengan Arus
Pengelasan 110 Ampere ...................................................... 78

xv

DAFTAR SIMBOL
C

= Karbon

Si

= Silicon

S

= Sulphur

P

= Phosphor

Mn

= Mangan

Ni

= Nikel

Cr

= Khrom

Mo

= Molybdenum

Cu

= Tembaga

W

= Wolfram

Ti

= Titanium

Sn

= Timah

Al

= Aluminium

Pb

= Timbal

Ca

= Kalsium

Zn

= Seng

Fe

= Besi

xvi