PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL Pengaruh Annealing Pada Perubahan Sifat Mekanis dan Sifat Fisis Pada Pengelasaan Baja Untuk Chasis Mobil.
PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
PUBLIKASI ILMIAH
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh:
TRI WIDODO
D200070011
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
1
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
PUBLIKASI ILMIAH
oleh:
TRI WIDODO
D200070011
Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh:
Dosen Pembimbing
Pramuko IP,Ir.MT
NIK.436
2
HALAMAN PENGESAHAN
PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
OLEH
TRI WIDODO
D200070011
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Pada hari ……., ………. 2016
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Dewan Penguji:
(…..…..…..…..)
1. Pramuko IP,Ir.MT
(Ketua Dewan Penguji)
2. Agus Dwi A,ST,M.Eng,Ph.D
(……….………)
(Anggota I Dewan Penguji)
3. Muh. Alfatih Hendrawan,ST,MT
(Anggota II Dewan Penguji)
Dekan,
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph
NIK. 682
3
(……………….)
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi
dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah
dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas,
maka akan saya pertanggungjawabkan sepenuhnya.
.
Surakarta, …………….. 2016
Penulis
TRI WIDODO
D200070011
4
PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ABSTRAKSI
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
0
menggunakan suhu 850 C.
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
ABSTRACTION
Carbon steel is a metall alloy that formed by Fe as a main element and carbon that impact
to the caracteristic, where as other elements are present in quantities to affect its properties. Based
on their role,steel grouped into tw categories: construction steel and tool steel. Construction steel has
a carbon content between 0.06% to 0.55%, while the tool steel has a carbon content between 0.50%
to 2.06%.
This study begins with the cutting of specimens followed by SMAW welding methods. The
process uses a powerful current of 100 A, 105 A and 110 A. After that proceed with the establishment
of the specimens in accordance with ASTM test standard E8 then pull with treatments in 8500C.
The results of micro photo showed that the specimen in treatments are enlarged on ferrite.
While in material hardness testing on welded test specimens with welding without visible THAT
treatments weld metal regions have a higher hardness than the HAZ and base metal regions. This
happens because the metal area weld thermal cycle greatest at the time of welding. While the tensile
test specimens that undergo heat treatment received by an object will alter the microstructure of these
objects, where the object constituent grain structure will be changed and the maximum voltage
decreases.
Keywords: low carbon steel, treatment, tensile testing, Vikers, micro photo
5
PENDAHULUAN
Pengelasan SMAW (Shielded Metal Arc Welding) mempunyai aplikasi luas di dalam dunia
industri.Untuk aplikasi chasis dan suspensi kendaraan, pengelasan SMAW memberikan efisiensi
kekuatan sambungan yang tinggi.Salah satu jenis pengelasan yang banyak dipakai untuk mengelas
baja karbon adalah SMAW. Kelebihan pengelasan dengan SMAW, antara lain dapat diandalkan untuk
mengelas berbagai tipe sambungan, posisi, serta lokasi yang sulit dikerjakan, biaya pengoperasian
yang relatif rendah dan dapat dipakai untuk mengelas didalam maupun diluar ruangan.
Secara umum kelemahan pada sambungan las adalah lonjakan suhu yang cukup besar yang
memungkinkan terjadinya perubahan struktur mikro pada daerah las dan HAZ yang menyebabkan
turunnya kekuatan bahan. Pada sambungan las dissmilar metal (dua logam yang berbeda) kekuatan
bahan selain dipengaruhi oleh lonjakan suhu yang mengubah struktur mikro logam, juga dipengaruhi
oleh reaksi antara unsur dari kedua logam sehingga menimbulkan pengendapan yang memungkinkan
terjadinya kerusakan las (weld decay).
Batasan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian sesuai dengan tingkat ketelitian yang diharapkan, maka
dirumuskan batasan masalah guna memperjelas arah dan mengendalikan model sistem yang akan
dicapai, yaitu sebagai berikut :
1. Bahan yang diuji adalah plat baja karbon rendah.
2. Elektroda yang digunakan adalah jenis E6013
3. Proses pengelasan yang digunakan adalah las dengan elektroda terbungkus atau SMAW
(Shielded Metal Arc Welding).
4. Jenis kampuh untuk spesimen lasnya adalah V tunggal
5. Pengujian yang dilakukan:
a. Pengujian komposisi kimia
b. Pengujian struktur mikro
c. Pengujian tarik
d. Pengujian vikers
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitaian ini adalah sebagai berikut :
1.
Mengetahui kandungan unsur atau komposisi kimia dari logam baja karbon rendah.
2.
Mengetahuai perubahan struktur mikro dan sifat mekanis spesimen hasil pengelasan dengan
elektroda E6013 akibat terkena panas pengelasan.
3.
Mengetahui perubahan struktur mikro hasil lasan akibat perlakuan panas Treatment.
LANDASAN TEORI
Klasifikasi baja karbon menurut kadar karbonnya
Jenis dan Kelas
1. Baja
Rendah:
- Baja
lunak
khusus
- Baja
sangat
lunak
- Baja
lunak
- Baja
Setengah
Lunak
Kadar
Karbon (%)
Kekuatan
Luluh
(Kg/mm2)
Kekuatan
Tarik
(Kg/mm2)
Perpanj
angan
(%)
Kekerasa
n Brinell
Pengguna
an
0,8
18-28
32-36
40-30
95-100
Plat tipis
0.08-0.12
20-29
36-42
40-30
80-120
Batang
kawat
0,12-0,20
22-30
38-48
36-24
100-130
Konstruksi
umum
0,20-0,30
24-36
44-55
32-22
112-145
Karbon
2. Baja
6
Karbon
Sedang :
- Baja
setengah
keras
3. Baja
Karbon
Tinggi :
- Baja
keras
- Baja
sangat
keras
0,30-0,40
30-40
50-60
30-17
140-170
Alat-alat
mesin
0,40-0.50
34-46
58-70
26-14
160-200
Perkakas
>0,50
36-47
65-100
20-11
180-235
Rel,pegas
dan kawat
piano
Tabel 1.Klasifikasi baja karbon
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%.
Metodologi Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data komposisi kimia bahan Baja Karbon Rendah
Hasil pengujian komposisi kimia dilihat pada tabel 2.
7
Table 2. Hasil Uji Komposisi Kimia
Unsur
%
C
0.0538
Si
0.0105
S
0.0125
P
0.0083
Mn
0.2656
Ni
0.0167
Cr
0.0221
Mo
0.0023
Cu
0.0325
W
0.0029
Ti
0.0020
Sn
0.0026
Al
0.0245
Pb
0.0004
Ca
0.0005
Zn
0.0017
Fe
99.54
Hasil uji komposisi di atas menunjukkan bahwa material yang digunakan dalam
penelitian ini termasuk klasifikasi baja karbon rendah, karena mengandung 0.0538% karbon.
Pengujian Struktur Mikro
Arus
Logam Induk
HAZ
Logam Las
100 A
105 A
110 A
Gambar 1.Struktur mikro spesimen dilas tanpa Anealling
8
Arus
100 A
Logam Induk
HAZ
Logam Las
105 A
110 A
Gambar 2.Struktur mikro spesimen dengan Anealling
Pembahasan Pengujian Struktur Mikro
Pada daerah logam induk pada benda uji pengelasan 100A, 105A, dan 110A tanpa perlakuan
panas (Annealing) tidak mengalami perubahan struktur mikro akibat pengelasan, sedangkan untuk
benda uji pengelasan 100A, 105A, dan 110A yang mengalami perlakuan panas, terjadi perubahan
yaitu pertumbuhan perlit (gelap) danferit (terang) yang membesar sehingga nilai tegangan tariknya
menurun, ini sesuai dengan hasil uji kekerasan serta uji tarik.
Pada daerah HAZ merupakan batas las dengan HAZ (Heat Affected Zone) yaitu pada
0
spesimen dilas tanpa perlakuan annealing dan spesimen dilas dengan perlakuan panas 850 C. Pada
spesimen dilas tanpa perlakuan panas (Annealing) pada arus 110A, 105A, dan 110A bentuk struktur
mikro cinderung terdapat butiran yang lebih besar daripada daerah logam induk dan cenderung tidak
teratur bentuknya. Sedangkan pada spesimen pengelasan 100A, 105A, dan 110A dengan perlakuan
Annealing bentuk strukturnya didominasi oleh ferit (terang) yang lebih banyak dan butiran yang
membesar, hal ini terlihat pada gambar struktur mikro di atas.
Logam las merupakan bagian yang mencair pada saat pengelasan, dimana bagian ini
mendapatkan temperature yang sangat tinggi. Struktur mikro yang terjadi pada pengelasan yang tidak
mengalamai perlakuan panas (100A,105A,110A) didominasi oleh butir ferit dan perlit yang cinderung
tidak beraturan bentuknya, tidak jauh berbeda dengan daerah HAZ, sedangkan pada pengelasan
yang mengalami perlakuan panas (Annealing) pada 100A, 105A dan 110A struktur mikronya di
dominasi oleh butiran ferit yang cenderung membesar dan halus.
Uji kekerasan (Vickers microhardness)
Untuk mengetahui kekerasan pada pengelasan baja karbon rendah yang dilas maka dilakukan uji
mickro vickers. Data hasil pengujian micro Vickers kemudian dibuat grafik dan histogram
perbandingan harga kekerasan rata-rata.
Gambar 3.Grafik Uji Kekerasan micro Vikers pada pengelasan non Treatmen
9
Gambar 4.Grafik Uji Kekerasan micro Vikers pada pengelasan Treatmen
Gambar 5.Grafik Perbandingan Uji Kekerasan micro Vikers Pada Pengelasan Treatmen dengan Non
Treatmen
Pembahasan Pengujian Kekerasan (Vickers Mikrohardness)
Pada tabel data hasil pengujian kekerasan untuk material dilas dengan menggunakan
0
treatmen 850 C terlihat bahawa kekerasan didaerah logam las, HAZ, Logam induk menjadi lebih
rendah dibanding dengan dilas tanpa perlakuan anealling. Hal ini disebabkan struktur butiran yang
dihasilkan lebih merata
dan mengurangi tegangan sisa yang terjadi selama proses pengelasan.
Struktur ferit dan perlit yang lebih halus dan merata hal ini sesuai dengan hasil pengujian tarik dan
pengamatan struktur mikro.
Perbandingan hasil pengujian kekerasan benda uji terlihat bahwa secara keseluruhan pada
0
benda uji dilas dengan proses Annealing 850 C kekerasan pada daerah logam, daerah HAZ, dan
logam induk lebih rendah dari kekerasan benda uji dengan las lanpa perlakuan Annealing. Hal ini
sesuai dengan tujuan dari proses annealing yaitu menurunkan kekerasan dan meningkatkan keuletan
bahan.
Pengujian Tarik dengan Standar ASTM E8M
Dari hasil penelitian dan perhitungan perbandingan didapat data hasil pengujian tarik yang
kemudian dibuat grafik dan histogram perbandingan kekuatan tarik antara spesimen yang di treatmen
dengan yang tidak ditreatmen.
10
Gambar 6.Tegangan Tarik Spesimen Non Treatmen
Gambar 7.Tegangan Tarik Spesimen dengan Perlakuan Anealling
Gambar 8.Kekuatan Tarik Pengelasan Spesimen Non Treatmen dengan Spesimen Treatmen
Pembahasan Pengujian Tarik
11
Secara keseluruhan berdasarkan pengujian yang dilakukan, patah yang terjadi pada benda uji
rata-rata terjadi pada daerah logam las, dan ada sebagian pada derah base metal.Patah yang terjadi
pada base metal di karenakan pengelasan menggunakan arus pengelasan 110 ampere.Sedangkan
pengelasan yang menggunakan arus 100 ampere dan 105 ampere patahan rata-rata terjadi pada
daerah logam las.
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
Hasil penelitian dan analisa dalam penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut.
1.
2.
3.
4.
Setelah dilakukan pengujian komposisi kimia dapat diketahui bahwa baja tersebut termasuk
baja karbon rendah, hal ini terlihat dari kandungan karbonnya yang mengandung 0.0538%
karbon
Perubahan yang terjadi pada struktur mikro pada baja yaitu baja yang mengalami perlakuan
0
annealing pada suhu 850 C mengalami pembesaran butiran ferit sedangkan pada non
aneling tidak mengalami perubahan.
Pada sepesimen yang mengalami perlakuan annealing kekerasan di daerah logam las,
HAZ, logam induk menjadi lebih rendah dibanding dengan dilas tanpa perlakuan annealing.
0
Dalam proses annealing suhu 850 C yang digunakan menyebabkan nilai kekuatan tarik
semakin menurun disbanding dengan yang tidak di annealing sehingga benda tersebut
menandakan ulet.
SARAN
1.
2.
Dari hasil pengujian ada beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu sebagai berikut :
Dalam proses penecoran harus menggunakan prosedur keselamatan yang sesuai
peraturan, karena asap dari hasil pegelasan sangat berbahaya buat pernafasan khususnya
Pastikan dalam proses pembuatan spesimen dan pengujian spesimen harus sesuai pada
prosedurnya.
12
DAFTAR PUSTAKA
Hestiawan, H., Suryono, A.F., 2014. Pengaruh Preheat dan Post Welding Heat Treatment Terhadap
Sifat
Mekanik
Sambungan
Las
SMAW
Pada
Baja
Amutit
K-
460.[Online].http://download.portalgaruda.org/article.php[10 juni 2015]
Humantoro., 2002, Perbandingan Struktur Mikro, Kekerasan dan Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan
Besi Dengan Pengelasan Elektroda E6013 dan Pengelasan Karbit, Tugas Akhir S-1, Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakrta.
Kenyon, W., 1985, Dasar-Dasar Pengelasan, terj. Ginting, D., Erlang ga, Jakarta
Purwaningrum, Y., 2006, Karakteristik Sifat Fisis dan Mekanis Sambungan Las SMAW Baja A-287
Sebelum
dan
Sesudah
PWHT.
[Online]
http://journal.uii.ac.id/index.php/jurnal-
teknoin/article/download/91/50 [26 agustus 2015].
Santoso, J., 2006.,Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik dan Ketangguhan Las
SMAW Dengan Elektroda E7018. Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta, Surakrta.
Suparman., 2006, Pengaruh Suhu Annealing Pada Post Weld Heat Treatment Pengelasan Baja
Bohler Grade K-945 EMS 45 Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis, Tugas Akhir S-1 Teknik
Mesin, Universitas Negeri Semarang, Semarang.
Susanto., 2006, Pengaruh Jenis Elektroda E6013 dan E6010 Dengan Variasi Arus (80,100,120
Ampere) Pada Hasil Pengelasan Baja St 37 Dengan Kampuh X Terhadap Struktur Mikro dan
Kekuatan Tariknya, Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta,
Surakrta.
Wibowo, F.W., 2003., Pengaruh Holding Time Annealing Pada Sambungan SMAW Terhadap
Ketangguhan Las Baja K945 EMS45, Tugas Akhir S-1 Teknik Mesin, Universitas Negeri
Semarang, Semarang.
Wiryosumarto, H., Okumura, T., 2000, Teknologi Penglasan Logam. Cetakan Kedelapan. Jakarta.
Pradnya Pratama
13
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
PUBLIKASI ILMIAH
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh:
TRI WIDODO
D200070011
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
1
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
PUBLIKASI ILMIAH
oleh:
TRI WIDODO
D200070011
Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh:
Dosen Pembimbing
Pramuko IP,Ir.MT
NIK.436
2
HALAMAN PENGESAHAN
PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
OLEH
TRI WIDODO
D200070011
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Pada hari ……., ………. 2016
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Dewan Penguji:
(…..…..…..…..)
1. Pramuko IP,Ir.MT
(Ketua Dewan Penguji)
2. Agus Dwi A,ST,M.Eng,Ph.D
(……….………)
(Anggota I Dewan Penguji)
3. Muh. Alfatih Hendrawan,ST,MT
(Anggota II Dewan Penguji)
Dekan,
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph
NIK. 682
3
(……………….)
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi
dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah
dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas,
maka akan saya pertanggungjawabkan sepenuhnya.
.
Surakarta, …………….. 2016
Penulis
TRI WIDODO
D200070011
4
PENGARUH ANNEALING PADA PERUBAHAN SIFAT MEKANIS DAN
SIFAT FISIS PADA PENGELASAN BAJA UNTUK CHASIS MOBIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ABSTRAKSI
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
0
menggunakan suhu 850 C.
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
ABSTRACTION
Carbon steel is a metall alloy that formed by Fe as a main element and carbon that impact
to the caracteristic, where as other elements are present in quantities to affect its properties. Based
on their role,steel grouped into tw categories: construction steel and tool steel. Construction steel has
a carbon content between 0.06% to 0.55%, while the tool steel has a carbon content between 0.50%
to 2.06%.
This study begins with the cutting of specimens followed by SMAW welding methods. The
process uses a powerful current of 100 A, 105 A and 110 A. After that proceed with the establishment
of the specimens in accordance with ASTM test standard E8 then pull with treatments in 8500C.
The results of micro photo showed that the specimen in treatments are enlarged on ferrite.
While in material hardness testing on welded test specimens with welding without visible THAT
treatments weld metal regions have a higher hardness than the HAZ and base metal regions. This
happens because the metal area weld thermal cycle greatest at the time of welding. While the tensile
test specimens that undergo heat treatment received by an object will alter the microstructure of these
objects, where the object constituent grain structure will be changed and the maximum voltage
decreases.
Keywords: low carbon steel, treatment, tensile testing, Vikers, micro photo
5
PENDAHULUAN
Pengelasan SMAW (Shielded Metal Arc Welding) mempunyai aplikasi luas di dalam dunia
industri.Untuk aplikasi chasis dan suspensi kendaraan, pengelasan SMAW memberikan efisiensi
kekuatan sambungan yang tinggi.Salah satu jenis pengelasan yang banyak dipakai untuk mengelas
baja karbon adalah SMAW. Kelebihan pengelasan dengan SMAW, antara lain dapat diandalkan untuk
mengelas berbagai tipe sambungan, posisi, serta lokasi yang sulit dikerjakan, biaya pengoperasian
yang relatif rendah dan dapat dipakai untuk mengelas didalam maupun diluar ruangan.
Secara umum kelemahan pada sambungan las adalah lonjakan suhu yang cukup besar yang
memungkinkan terjadinya perubahan struktur mikro pada daerah las dan HAZ yang menyebabkan
turunnya kekuatan bahan. Pada sambungan las dissmilar metal (dua logam yang berbeda) kekuatan
bahan selain dipengaruhi oleh lonjakan suhu yang mengubah struktur mikro logam, juga dipengaruhi
oleh reaksi antara unsur dari kedua logam sehingga menimbulkan pengendapan yang memungkinkan
terjadinya kerusakan las (weld decay).
Batasan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian sesuai dengan tingkat ketelitian yang diharapkan, maka
dirumuskan batasan masalah guna memperjelas arah dan mengendalikan model sistem yang akan
dicapai, yaitu sebagai berikut :
1. Bahan yang diuji adalah plat baja karbon rendah.
2. Elektroda yang digunakan adalah jenis E6013
3. Proses pengelasan yang digunakan adalah las dengan elektroda terbungkus atau SMAW
(Shielded Metal Arc Welding).
4. Jenis kampuh untuk spesimen lasnya adalah V tunggal
5. Pengujian yang dilakukan:
a. Pengujian komposisi kimia
b. Pengujian struktur mikro
c. Pengujian tarik
d. Pengujian vikers
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitaian ini adalah sebagai berikut :
1.
Mengetahui kandungan unsur atau komposisi kimia dari logam baja karbon rendah.
2.
Mengetahuai perubahan struktur mikro dan sifat mekanis spesimen hasil pengelasan dengan
elektroda E6013 akibat terkena panas pengelasan.
3.
Mengetahui perubahan struktur mikro hasil lasan akibat perlakuan panas Treatment.
LANDASAN TEORI
Klasifikasi baja karbon menurut kadar karbonnya
Jenis dan Kelas
1. Baja
Rendah:
- Baja
lunak
khusus
- Baja
sangat
lunak
- Baja
lunak
- Baja
Setengah
Lunak
Kadar
Karbon (%)
Kekuatan
Luluh
(Kg/mm2)
Kekuatan
Tarik
(Kg/mm2)
Perpanj
angan
(%)
Kekerasa
n Brinell
Pengguna
an
0,8
18-28
32-36
40-30
95-100
Plat tipis
0.08-0.12
20-29
36-42
40-30
80-120
Batang
kawat
0,12-0,20
22-30
38-48
36-24
100-130
Konstruksi
umum
0,20-0,30
24-36
44-55
32-22
112-145
Karbon
2. Baja
6
Karbon
Sedang :
- Baja
setengah
keras
3. Baja
Karbon
Tinggi :
- Baja
keras
- Baja
sangat
keras
0,30-0,40
30-40
50-60
30-17
140-170
Alat-alat
mesin
0,40-0.50
34-46
58-70
26-14
160-200
Perkakas
>0,50
36-47
65-100
20-11
180-235
Rel,pegas
dan kawat
piano
Tabel 1.Klasifikasi baja karbon
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%.
Metodologi Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data komposisi kimia bahan Baja Karbon Rendah
Hasil pengujian komposisi kimia dilihat pada tabel 2.
7
Table 2. Hasil Uji Komposisi Kimia
Unsur
%
C
0.0538
Si
0.0105
S
0.0125
P
0.0083
Mn
0.2656
Ni
0.0167
Cr
0.0221
Mo
0.0023
Cu
0.0325
W
0.0029
Ti
0.0020
Sn
0.0026
Al
0.0245
Pb
0.0004
Ca
0.0005
Zn
0.0017
Fe
99.54
Hasil uji komposisi di atas menunjukkan bahwa material yang digunakan dalam
penelitian ini termasuk klasifikasi baja karbon rendah, karena mengandung 0.0538% karbon.
Pengujian Struktur Mikro
Arus
Logam Induk
HAZ
Logam Las
100 A
105 A
110 A
Gambar 1.Struktur mikro spesimen dilas tanpa Anealling
8
Arus
100 A
Logam Induk
HAZ
Logam Las
105 A
110 A
Gambar 2.Struktur mikro spesimen dengan Anealling
Pembahasan Pengujian Struktur Mikro
Pada daerah logam induk pada benda uji pengelasan 100A, 105A, dan 110A tanpa perlakuan
panas (Annealing) tidak mengalami perubahan struktur mikro akibat pengelasan, sedangkan untuk
benda uji pengelasan 100A, 105A, dan 110A yang mengalami perlakuan panas, terjadi perubahan
yaitu pertumbuhan perlit (gelap) danferit (terang) yang membesar sehingga nilai tegangan tariknya
menurun, ini sesuai dengan hasil uji kekerasan serta uji tarik.
Pada daerah HAZ merupakan batas las dengan HAZ (Heat Affected Zone) yaitu pada
0
spesimen dilas tanpa perlakuan annealing dan spesimen dilas dengan perlakuan panas 850 C. Pada
spesimen dilas tanpa perlakuan panas (Annealing) pada arus 110A, 105A, dan 110A bentuk struktur
mikro cinderung terdapat butiran yang lebih besar daripada daerah logam induk dan cenderung tidak
teratur bentuknya. Sedangkan pada spesimen pengelasan 100A, 105A, dan 110A dengan perlakuan
Annealing bentuk strukturnya didominasi oleh ferit (terang) yang lebih banyak dan butiran yang
membesar, hal ini terlihat pada gambar struktur mikro di atas.
Logam las merupakan bagian yang mencair pada saat pengelasan, dimana bagian ini
mendapatkan temperature yang sangat tinggi. Struktur mikro yang terjadi pada pengelasan yang tidak
mengalamai perlakuan panas (100A,105A,110A) didominasi oleh butir ferit dan perlit yang cinderung
tidak beraturan bentuknya, tidak jauh berbeda dengan daerah HAZ, sedangkan pada pengelasan
yang mengalami perlakuan panas (Annealing) pada 100A, 105A dan 110A struktur mikronya di
dominasi oleh butiran ferit yang cenderung membesar dan halus.
Uji kekerasan (Vickers microhardness)
Untuk mengetahui kekerasan pada pengelasan baja karbon rendah yang dilas maka dilakukan uji
mickro vickers. Data hasil pengujian micro Vickers kemudian dibuat grafik dan histogram
perbandingan harga kekerasan rata-rata.
Gambar 3.Grafik Uji Kekerasan micro Vikers pada pengelasan non Treatmen
9
Gambar 4.Grafik Uji Kekerasan micro Vikers pada pengelasan Treatmen
Gambar 5.Grafik Perbandingan Uji Kekerasan micro Vikers Pada Pengelasan Treatmen dengan Non
Treatmen
Pembahasan Pengujian Kekerasan (Vickers Mikrohardness)
Pada tabel data hasil pengujian kekerasan untuk material dilas dengan menggunakan
0
treatmen 850 C terlihat bahawa kekerasan didaerah logam las, HAZ, Logam induk menjadi lebih
rendah dibanding dengan dilas tanpa perlakuan anealling. Hal ini disebabkan struktur butiran yang
dihasilkan lebih merata
dan mengurangi tegangan sisa yang terjadi selama proses pengelasan.
Struktur ferit dan perlit yang lebih halus dan merata hal ini sesuai dengan hasil pengujian tarik dan
pengamatan struktur mikro.
Perbandingan hasil pengujian kekerasan benda uji terlihat bahwa secara keseluruhan pada
0
benda uji dilas dengan proses Annealing 850 C kekerasan pada daerah logam, daerah HAZ, dan
logam induk lebih rendah dari kekerasan benda uji dengan las lanpa perlakuan Annealing. Hal ini
sesuai dengan tujuan dari proses annealing yaitu menurunkan kekerasan dan meningkatkan keuletan
bahan.
Pengujian Tarik dengan Standar ASTM E8M
Dari hasil penelitian dan perhitungan perbandingan didapat data hasil pengujian tarik yang
kemudian dibuat grafik dan histogram perbandingan kekuatan tarik antara spesimen yang di treatmen
dengan yang tidak ditreatmen.
10
Gambar 6.Tegangan Tarik Spesimen Non Treatmen
Gambar 7.Tegangan Tarik Spesimen dengan Perlakuan Anealling
Gambar 8.Kekuatan Tarik Pengelasan Spesimen Non Treatmen dengan Spesimen Treatmen
Pembahasan Pengujian Tarik
11
Secara keseluruhan berdasarkan pengujian yang dilakukan, patah yang terjadi pada benda uji
rata-rata terjadi pada daerah logam las, dan ada sebagian pada derah base metal.Patah yang terjadi
pada base metal di karenakan pengelasan menggunakan arus pengelasan 110 ampere.Sedangkan
pengelasan yang menggunakan arus 100 ampere dan 105 ampere patahan rata-rata terjadi pada
daerah logam las.
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
Hasil penelitian dan analisa dalam penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut.
1.
2.
3.
4.
Setelah dilakukan pengujian komposisi kimia dapat diketahui bahwa baja tersebut termasuk
baja karbon rendah, hal ini terlihat dari kandungan karbonnya yang mengandung 0.0538%
karbon
Perubahan yang terjadi pada struktur mikro pada baja yaitu baja yang mengalami perlakuan
0
annealing pada suhu 850 C mengalami pembesaran butiran ferit sedangkan pada non
aneling tidak mengalami perubahan.
Pada sepesimen yang mengalami perlakuan annealing kekerasan di daerah logam las,
HAZ, logam induk menjadi lebih rendah dibanding dengan dilas tanpa perlakuan annealing.
0
Dalam proses annealing suhu 850 C yang digunakan menyebabkan nilai kekuatan tarik
semakin menurun disbanding dengan yang tidak di annealing sehingga benda tersebut
menandakan ulet.
SARAN
1.
2.
Dari hasil pengujian ada beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu sebagai berikut :
Dalam proses penecoran harus menggunakan prosedur keselamatan yang sesuai
peraturan, karena asap dari hasil pegelasan sangat berbahaya buat pernafasan khususnya
Pastikan dalam proses pembuatan spesimen dan pengujian spesimen harus sesuai pada
prosedurnya.
12
DAFTAR PUSTAKA
Hestiawan, H., Suryono, A.F., 2014. Pengaruh Preheat dan Post Welding Heat Treatment Terhadap
Sifat
Mekanik
Sambungan
Las
SMAW
Pada
Baja
Amutit
K-
460.[Online].http://download.portalgaruda.org/article.php[10 juni 2015]
Humantoro., 2002, Perbandingan Struktur Mikro, Kekerasan dan Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan
Besi Dengan Pengelasan Elektroda E6013 dan Pengelasan Karbit, Tugas Akhir S-1, Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakrta.
Kenyon, W., 1985, Dasar-Dasar Pengelasan, terj. Ginting, D., Erlang ga, Jakarta
Purwaningrum, Y., 2006, Karakteristik Sifat Fisis dan Mekanis Sambungan Las SMAW Baja A-287
Sebelum
dan
Sesudah
PWHT.
[Online]
http://journal.uii.ac.id/index.php/jurnal-
teknoin/article/download/91/50 [26 agustus 2015].
Santoso, J., 2006.,Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik dan Ketangguhan Las
SMAW Dengan Elektroda E7018. Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta, Surakrta.
Suparman., 2006, Pengaruh Suhu Annealing Pada Post Weld Heat Treatment Pengelasan Baja
Bohler Grade K-945 EMS 45 Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis, Tugas Akhir S-1 Teknik
Mesin, Universitas Negeri Semarang, Semarang.
Susanto., 2006, Pengaruh Jenis Elektroda E6013 dan E6010 Dengan Variasi Arus (80,100,120
Ampere) Pada Hasil Pengelasan Baja St 37 Dengan Kampuh X Terhadap Struktur Mikro dan
Kekuatan Tariknya, Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta,
Surakrta.
Wibowo, F.W., 2003., Pengaruh Holding Time Annealing Pada Sambungan SMAW Terhadap
Ketangguhan Las Baja K945 EMS45, Tugas Akhir S-1 Teknik Mesin, Universitas Negeri
Semarang, Semarang.
Wiryosumarto, H., Okumura, T., 2000, Teknologi Penglasan Logam. Cetakan Kedelapan. Jakarta.
Pradnya Pratama
13