ELECTRODE DIAMETER INFLUENCE TO STRENGTH OF SINGLE V WELD JOINT AT STEEL AISI 1045
ABSTRACT
ELECTRODE DIAMETER INFLUENCE TO STRENGTH OF SINGLE V
WELD JOINT AT STEEL AISI 1045
By
Chandra Hardiyuda, Ir. Nafrizal, M.T., Tarkono, S.T., M.T.
One of the most common process in manufacture industry is welding, where
approximately 40-60 % of all the machining process is welding. In this the quality
needed for the process is joint strength and avoiding welding defect. One of the
variable that influence the welding quality is value of electrode diameter. If the
diameter is too big, the penetration become enwell when doing root welding, so
the root formed improperly. Root perfection affected greatly whit the joint
strength. That phenomena encouraging the writer to do a research about affect of
electrode diameter with the welding joint strength on the AISI 1045 materials. The
purposes is to acquire a good knowledge about welding so the welding process
can be planned well.
To get the valueof the joint strength, the writer did the Destructive Testing (DT),
such as tensile test with the specimen that appropriated with the ASTM E-8. This
research used 3 variations on the electrode diameter, that is (2.6 mm, 3.2 mm,
4.0mm)
The results of this research is follows. The highest tensile strength of the material
is 653.3 MPa at the welding condition (Ø electrode : 3.2 mm, I : 110 Ampere),
and the lowest is 500 MPa at the welding condition (Ø electrode : 4.0 mm, I : 130
Ampere). The value of electrode diameter affected the tensile strength, especially
on some cases when the electrode diameter that is used is not suited with the seam
welding that is formed. As there are variations on diameter on the seam welding
width. So there are differences on the sum of multypass layer that is formed.
Key word : welding process, AISI 1045, electrode diameter.
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. SIMPULAN
Dari hasil pengujian tarik terhadap pengelasan baja AISI 1045 maka dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Nilai rata-rata kekuatan tarik pada elektroda dengan diameter 2.6 mm, 3.2
mm dan 4 mm mengalami penurunan berturut-turut sebesar 160.0 MPa,
106.7 MPa, 195.6 MPa dari kekuatan tarik raw material. Hal ini
disebabkan adanya variasi diameter elektroda, tegangan busur las,
kecepatan pengelasan dan ada tidaknya cacat dalam pengelasan. Nilai ratarata kekuatan tarik terbesar pada hasil pengelasan baja AISI 1045 terdapat
pada pengelasan dengan menggunakan elektroda berdiameter 3.2 mm,
yaitu sebesar 613.3 MPa, sedangkan nilai rata-rata kekuatan tarik terkecil
terdapat
pada
hasil
pengelasan
dengan
menggunakan
elektroda
berdiameter 4 mm, yaitu sebesar 524.4 MPa.
2. Nilai rata-rata perpanjangan (elongation) yang dihasilkan pada pengelasan
baja AISI 1045 dengan variasi diameter elektroda dengan diameter
elektroda 2.6 mm, 3.2 mm dan 4 mm berturut-turut sebesar 32.1 %, 38.6%
dan 26.6 % yang semuanya mengalami penurunan dari nilai perpanjangan
(elongation) raw material. Dimana nilai Perpanjangan raw material yaitu
sebesar 49.7 %
65
3. Nilai kekuatan pada sambungan las sangat berpengaruh pada ketepatan
dalam pemilihan besar diameter elektroda. Diameter elektroda yang akan
digunakan disesuaikan dengan besar kampuh las dan tebal material yang
akan dilas. Nilai kekuatan tarik terbesar terdapat pada elektroda dengan
diameter 3.2 mm. jadi bisa dikatakan diameter ini tepat digunakan untuk
pengelasan dengan besar kampuh 90o dan tebal pelat 12 mm.
B. SARAN
Untuk mendukung penelitian selanjutnya, maka penulis memberikan saran
sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan sambungan hasil pengelasan, maka
pada penelitan berikutnya sebaiknya melakukan penelitian dengan variasi
diameter elektroda terhadap besar kampuh yang berbeda dengan
melakukan pengeringan pada temperatur penyimpanan elektroda sebelum
digunakan.
2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, maka pada penelitian
berikutnya melakukan metode pengujian yang lain, seperti pengujian NDT
(Non Destructive Test) misalnya pengujian dengan menggunakan difraksi
sinar-x dan radiografi. Sedangkan untuk pengujian DT (Destructive Test)
yang lain bisa dilakukan dengan uji bending, uji kekerasan, uji impak dll.
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Dalam dunia industri, bahan-bahan yang digunakan kadang kala merupakan
bahan yang berat. Bahan material baja adalah bahan paling banyak digunakan,
selain jenisnya bervariasi, kuat, dan dapat diolah atau dibentuk menjadi berbagai
macam bentuk yang diinginkan juga ditentukan oleh nilai ekonominya, tetapi
yang paling penting adalah karena sifat-sifatnya yang bervariasi, yaitu bahwa
bahan tersebut mempunyai sifat dari yang paling lunak dan mudah dibuat sampai
yang paling keras dan tajam misalnya untuk pisau pemotong, bahkan bentukbentuk yang lebih rumit juga dapat dibuat. Oleh sebab itu, baja sering disebut
bahan yang kaya dengan sifat-sifat. Baja biasanya memiliki unsur di dalamnya
seperti: manganese, chromium, nickel, dan molybdenum, tetapi kadar karbonnya
yang menentukan besi tersebut menjadi baja. Salah satu jenis baja karbon yang
paling banyak digunakan adalah baja karbon sedang. Baja karbon sedang
memiliki kadar karbon antara 0,3% sampai 0,6% yang bersifat lebih kuat dan
keras, dan dapat dikeraskan. Salah satu spesifikasi baja karbon sedang yaitu baja
AISI 1045, baja ini cukup banyak digunakan untuk pengelasan dengan berbagai
jenis sambungan dengan berbagai metode las. Sifat mampu lasnya (weldability)
yang baik memberikan kemudahan pengelasan untuk menghasilkan logam lasan
yang berkualitas baik.
2
Pada kenyataan aplikasi di lapangan, struktur atau konstruksi yang terbentuk dari
baja seringkali menggunakan proses penyambungan dengan cara pengelasan.
Berdasarkan dari DIN (Deutche Industrie Normen) las adalah ikatan metalurgi
pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan
lumer atau cair. Dari definisi tersebut, dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las
adalah sambungan setempat dari beberapa logam dengan menggunakan energi
panas. Las telah digunakan pada proses penyambungan yang menjadikan
konstruksi bangunan baja dan konstruksi mesin menjadi lebih sederhana, lingkup
pemakaiannnya lebih luas yang meliputi: konstruksi-kontruksi jembatan, bejana
tekan, kendaraan, rel dan sebagainya.
Hal yang paling memungkinkan dari akibat proses pengelasan adalah timbulnya
lonjakan tegangan yang lebih besar jika dibandingkan dengan sambungan pada
mur baut atau paku keling. Hal ini disebabkan karena terjadinya perubahan sifatsifat bahan pada sambungan terutama pada daerah terpengaruh panas atau HAZ
(Heat Affected Zone), karena daerah tersebut adalah daerah logam yang
bersebelahan dengan daerah logam las yang selama proses pengelasan
mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat.
Di samping itu pengelasan dengan menggunakan elektroda yang sama kuat
dengan logam induknya mempunyai perpanjangan yang rendah. Untuk
mengurangi hidrogen difusi yang menyebabkan terjadinya retak las, harus
digunakan elektroda hidrogen rendah. Aplikasi variatif ini mendorong
diadakannya penelitian lebih lanjut guna mencari alternatif baru bagi perbaikan
kualitas yang telah ada. Berdasarkan uraian di atas, salah satu yang menjadi
perhatian adalah pengaruh dari
elektroda yang digunakan dalam proses
3
pengelasan terhadap sifat fisis dan mekanis dari logam yang dilas. Untuk
mengetahuinya, maka dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanis, yang dalam
hal ini dilakukan pada logam baja karbon sedang AISI 1045 dari hasil pengelasan
satu jenis elektroda dengan diameter elektroda yang berbeda. Sehingga dalam
penulisan
Tugas
Akhir
ini,
penulis
mengambil
judul
“PENGARUH
DIAMETER ELEKTRODA TERHADAP KEKUATAN SAMBUNGAN
LAS V TUNGGAL PADA BAJA AISI 1045”.
B. TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan penelitian yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah:
mengetahui pengaruh diameter elektroda terhadap kekuatan sambungan hasil
pengelasan SMAW pada baja karbon sedang AISI 1045.
C. BATASAN MASALAH
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Jenis proses pengelasan yang digunakan adalah las busur listrik elektroda
terbungkus (shielded metal arc welding = SMAW).
2. Spesimen yang digunakan adalah baja karbon sedang AISI 1045.
3. Jenis elektroda las yang digunakan adalah elektroda AWS E-7016
berdiameter 2.6 mm, 3.2 mm,dan 4 mm.
4. Sambungan las yang digunakan adalah sambungan las tumpul (butt weld
joint) dengan alur berbentuk V tunggal.
4
5. Kuat arus yang digunakan dalam pengelasan 80 Ampere untuk elektoda
dengan diameter 2.6 mm, 110 Ampere untuk elektroda dengan diameter 3.2
mm dan 130 Ampere untuk elektroda dengan diameter 4 mm.
6. Pengujian dilakukan dengan uji tarik standar ASTM E-8, dan komposisi
kimia.
D. SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dari penelitian Tugas Akhir ini mengikuti standar
penulisan karya ilmiah yang ada di Universitas Lampung, yaitu sebagai berikut:
1. Bab I. Pendahuluan
Bab ini meliputi latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistematika
penulisan.
2. Bab II. Tinjauan Pustaka
Bab ini memuat landasan teori yang berkaitan dengan penelitian, meliputi:
baja karbon, kandungan karbon dan sifat mekanis, standarisasi baja karbon,
pengaruh unsur kimia terhadap kekuatan material, pengelasan baja karbon
sedang, klasifikasi las, las busur listrik elektroda terbungkus (SMAW),
pemilihan parameter pengelasan SMAW, jenis sambungan las, siklus termal
daerah las, oksidasi, elektroda, metode pengujian uji tarik.
3. Bab III. Metode Penelitian
Bab ini berisi waktu dan tempat penelitian, alat dan material penelitian,
prosedur penelitian dan pengujian, serta alur penelitian.
5
4. Bab IV. Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi data alat dan material pengujian, data hasil pengujian, grafik
hasil pengujian, hasil uji tarik, hasil uji komposisi kimia dan pembahasan.
5. Bab V. Simpulan dan Saran.
Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang telah dilakukan
yang ingin disampaikan untuk penyempurnaan penelitian ini maupun untuk
penelitian berikutnya. Selanjutnya Daftar Pustaka dan Lampiran.
ELECTRODE DIAMETER INFLUENCE TO STRENGTH OF SINGLE V
WELD JOINT AT STEEL AISI 1045
By
Chandra Hardiyuda, Ir. Nafrizal, M.T., Tarkono, S.T., M.T.
One of the most common process in manufacture industry is welding, where
approximately 40-60 % of all the machining process is welding. In this the quality
needed for the process is joint strength and avoiding welding defect. One of the
variable that influence the welding quality is value of electrode diameter. If the
diameter is too big, the penetration become enwell when doing root welding, so
the root formed improperly. Root perfection affected greatly whit the joint
strength. That phenomena encouraging the writer to do a research about affect of
electrode diameter with the welding joint strength on the AISI 1045 materials. The
purposes is to acquire a good knowledge about welding so the welding process
can be planned well.
To get the valueof the joint strength, the writer did the Destructive Testing (DT),
such as tensile test with the specimen that appropriated with the ASTM E-8. This
research used 3 variations on the electrode diameter, that is (2.6 mm, 3.2 mm,
4.0mm)
The results of this research is follows. The highest tensile strength of the material
is 653.3 MPa at the welding condition (Ø electrode : 3.2 mm, I : 110 Ampere),
and the lowest is 500 MPa at the welding condition (Ø electrode : 4.0 mm, I : 130
Ampere). The value of electrode diameter affected the tensile strength, especially
on some cases when the electrode diameter that is used is not suited with the seam
welding that is formed. As there are variations on diameter on the seam welding
width. So there are differences on the sum of multypass layer that is formed.
Key word : welding process, AISI 1045, electrode diameter.
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. SIMPULAN
Dari hasil pengujian tarik terhadap pengelasan baja AISI 1045 maka dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Nilai rata-rata kekuatan tarik pada elektroda dengan diameter 2.6 mm, 3.2
mm dan 4 mm mengalami penurunan berturut-turut sebesar 160.0 MPa,
106.7 MPa, 195.6 MPa dari kekuatan tarik raw material. Hal ini
disebabkan adanya variasi diameter elektroda, tegangan busur las,
kecepatan pengelasan dan ada tidaknya cacat dalam pengelasan. Nilai ratarata kekuatan tarik terbesar pada hasil pengelasan baja AISI 1045 terdapat
pada pengelasan dengan menggunakan elektroda berdiameter 3.2 mm,
yaitu sebesar 613.3 MPa, sedangkan nilai rata-rata kekuatan tarik terkecil
terdapat
pada
hasil
pengelasan
dengan
menggunakan
elektroda
berdiameter 4 mm, yaitu sebesar 524.4 MPa.
2. Nilai rata-rata perpanjangan (elongation) yang dihasilkan pada pengelasan
baja AISI 1045 dengan variasi diameter elektroda dengan diameter
elektroda 2.6 mm, 3.2 mm dan 4 mm berturut-turut sebesar 32.1 %, 38.6%
dan 26.6 % yang semuanya mengalami penurunan dari nilai perpanjangan
(elongation) raw material. Dimana nilai Perpanjangan raw material yaitu
sebesar 49.7 %
65
3. Nilai kekuatan pada sambungan las sangat berpengaruh pada ketepatan
dalam pemilihan besar diameter elektroda. Diameter elektroda yang akan
digunakan disesuaikan dengan besar kampuh las dan tebal material yang
akan dilas. Nilai kekuatan tarik terbesar terdapat pada elektroda dengan
diameter 3.2 mm. jadi bisa dikatakan diameter ini tepat digunakan untuk
pengelasan dengan besar kampuh 90o dan tebal pelat 12 mm.
B. SARAN
Untuk mendukung penelitian selanjutnya, maka penulis memberikan saran
sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan sambungan hasil pengelasan, maka
pada penelitan berikutnya sebaiknya melakukan penelitian dengan variasi
diameter elektroda terhadap besar kampuh yang berbeda dengan
melakukan pengeringan pada temperatur penyimpanan elektroda sebelum
digunakan.
2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, maka pada penelitian
berikutnya melakukan metode pengujian yang lain, seperti pengujian NDT
(Non Destructive Test) misalnya pengujian dengan menggunakan difraksi
sinar-x dan radiografi. Sedangkan untuk pengujian DT (Destructive Test)
yang lain bisa dilakukan dengan uji bending, uji kekerasan, uji impak dll.
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Dalam dunia industri, bahan-bahan yang digunakan kadang kala merupakan
bahan yang berat. Bahan material baja adalah bahan paling banyak digunakan,
selain jenisnya bervariasi, kuat, dan dapat diolah atau dibentuk menjadi berbagai
macam bentuk yang diinginkan juga ditentukan oleh nilai ekonominya, tetapi
yang paling penting adalah karena sifat-sifatnya yang bervariasi, yaitu bahwa
bahan tersebut mempunyai sifat dari yang paling lunak dan mudah dibuat sampai
yang paling keras dan tajam misalnya untuk pisau pemotong, bahkan bentukbentuk yang lebih rumit juga dapat dibuat. Oleh sebab itu, baja sering disebut
bahan yang kaya dengan sifat-sifat. Baja biasanya memiliki unsur di dalamnya
seperti: manganese, chromium, nickel, dan molybdenum, tetapi kadar karbonnya
yang menentukan besi tersebut menjadi baja. Salah satu jenis baja karbon yang
paling banyak digunakan adalah baja karbon sedang. Baja karbon sedang
memiliki kadar karbon antara 0,3% sampai 0,6% yang bersifat lebih kuat dan
keras, dan dapat dikeraskan. Salah satu spesifikasi baja karbon sedang yaitu baja
AISI 1045, baja ini cukup banyak digunakan untuk pengelasan dengan berbagai
jenis sambungan dengan berbagai metode las. Sifat mampu lasnya (weldability)
yang baik memberikan kemudahan pengelasan untuk menghasilkan logam lasan
yang berkualitas baik.
2
Pada kenyataan aplikasi di lapangan, struktur atau konstruksi yang terbentuk dari
baja seringkali menggunakan proses penyambungan dengan cara pengelasan.
Berdasarkan dari DIN (Deutche Industrie Normen) las adalah ikatan metalurgi
pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan
lumer atau cair. Dari definisi tersebut, dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las
adalah sambungan setempat dari beberapa logam dengan menggunakan energi
panas. Las telah digunakan pada proses penyambungan yang menjadikan
konstruksi bangunan baja dan konstruksi mesin menjadi lebih sederhana, lingkup
pemakaiannnya lebih luas yang meliputi: konstruksi-kontruksi jembatan, bejana
tekan, kendaraan, rel dan sebagainya.
Hal yang paling memungkinkan dari akibat proses pengelasan adalah timbulnya
lonjakan tegangan yang lebih besar jika dibandingkan dengan sambungan pada
mur baut atau paku keling. Hal ini disebabkan karena terjadinya perubahan sifatsifat bahan pada sambungan terutama pada daerah terpengaruh panas atau HAZ
(Heat Affected Zone), karena daerah tersebut adalah daerah logam yang
bersebelahan dengan daerah logam las yang selama proses pengelasan
mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat.
Di samping itu pengelasan dengan menggunakan elektroda yang sama kuat
dengan logam induknya mempunyai perpanjangan yang rendah. Untuk
mengurangi hidrogen difusi yang menyebabkan terjadinya retak las, harus
digunakan elektroda hidrogen rendah. Aplikasi variatif ini mendorong
diadakannya penelitian lebih lanjut guna mencari alternatif baru bagi perbaikan
kualitas yang telah ada. Berdasarkan uraian di atas, salah satu yang menjadi
perhatian adalah pengaruh dari
elektroda yang digunakan dalam proses
3
pengelasan terhadap sifat fisis dan mekanis dari logam yang dilas. Untuk
mengetahuinya, maka dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanis, yang dalam
hal ini dilakukan pada logam baja karbon sedang AISI 1045 dari hasil pengelasan
satu jenis elektroda dengan diameter elektroda yang berbeda. Sehingga dalam
penulisan
Tugas
Akhir
ini,
penulis
mengambil
judul
“PENGARUH
DIAMETER ELEKTRODA TERHADAP KEKUATAN SAMBUNGAN
LAS V TUNGGAL PADA BAJA AISI 1045”.
B. TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan penelitian yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah:
mengetahui pengaruh diameter elektroda terhadap kekuatan sambungan hasil
pengelasan SMAW pada baja karbon sedang AISI 1045.
C. BATASAN MASALAH
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Jenis proses pengelasan yang digunakan adalah las busur listrik elektroda
terbungkus (shielded metal arc welding = SMAW).
2. Spesimen yang digunakan adalah baja karbon sedang AISI 1045.
3. Jenis elektroda las yang digunakan adalah elektroda AWS E-7016
berdiameter 2.6 mm, 3.2 mm,dan 4 mm.
4. Sambungan las yang digunakan adalah sambungan las tumpul (butt weld
joint) dengan alur berbentuk V tunggal.
4
5. Kuat arus yang digunakan dalam pengelasan 80 Ampere untuk elektoda
dengan diameter 2.6 mm, 110 Ampere untuk elektroda dengan diameter 3.2
mm dan 130 Ampere untuk elektroda dengan diameter 4 mm.
6. Pengujian dilakukan dengan uji tarik standar ASTM E-8, dan komposisi
kimia.
D. SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dari penelitian Tugas Akhir ini mengikuti standar
penulisan karya ilmiah yang ada di Universitas Lampung, yaitu sebagai berikut:
1. Bab I. Pendahuluan
Bab ini meliputi latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistematika
penulisan.
2. Bab II. Tinjauan Pustaka
Bab ini memuat landasan teori yang berkaitan dengan penelitian, meliputi:
baja karbon, kandungan karbon dan sifat mekanis, standarisasi baja karbon,
pengaruh unsur kimia terhadap kekuatan material, pengelasan baja karbon
sedang, klasifikasi las, las busur listrik elektroda terbungkus (SMAW),
pemilihan parameter pengelasan SMAW, jenis sambungan las, siklus termal
daerah las, oksidasi, elektroda, metode pengujian uji tarik.
3. Bab III. Metode Penelitian
Bab ini berisi waktu dan tempat penelitian, alat dan material penelitian,
prosedur penelitian dan pengujian, serta alur penelitian.
5
4. Bab IV. Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi data alat dan material pengujian, data hasil pengujian, grafik
hasil pengujian, hasil uji tarik, hasil uji komposisi kimia dan pembahasan.
5. Bab V. Simpulan dan Saran.
Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang telah dilakukan
yang ingin disampaikan untuk penyempurnaan penelitian ini maupun untuk
penelitian berikutnya. Selanjutnya Daftar Pustaka dan Lampiran.