PENGARUH JENIS ELEKTRODA PADA HASIL PENGELASAN PELAT BAJA St 32 DENGAN KAMPUH V TUNGGAL TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKUATAN TARIKNYA.
TUGAS AKHIR
PENGARUH JENIS ELEKTRODA PADA HASIL PENGELASAN
PELAT BAJA St 32 DENGAN KAMPUH V TUNGGAL
TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKUATAN TARIKNYA
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi
Srata Satu pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
MOH FAHAD
NIM D 200 030 150
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2008
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini penggunaan baja semakin meningkat sebagai bahan
industri. Hal ini sebagian ditentukan oleh nilai ekonominya, tetapi yang paling
penting adalah karena sifat-sifat dari logam jenis ini 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 bentuk-bentuk yang lebih rumit dapat dibuat dengan pengecoran. Oleh
sebab itu, baja sering disebut bahan yang kaya dengan sifat-sifat.
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. Untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik
diperlukan juru las yang berkualifikasi, jenis sambungan yang sesuai, jenis
pengelasan, serta elektroda yang digunakan.
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 sifat-sifat 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
mengalami
siklus
termal
pemanasan
dan
pendinginan
cepat.
Kemungkinan yang lain adalah penurunan kekuatan mekanis pada sambungan
1
las, yang terjadi akibat terlalu banyak atau terlalu sedikitnya unsur pada kawat
pengisi (filler) sehinggga dapat mengakibatkan timbulnya keretakan.
Berdasarkan uraian di atas, salah satu yang menjadi perhatian adalah
pengaruh dari jenis elektroda yang digunakan dalam proses 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 dari hasil pengelasan dengan dua jenis elektroda yang
berbeda. Sehingga dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis mengambil judul
“PENGARUH JENIS ELEKTRODA PADA HASIL PENGELASAN
PELAT BAJA St 32 DENGAN KAMPUH V TUNGGAL TERHADAP
STRUKTUR MIKRO DAN KEKUATAN TARIKNYA”.
1.2. Rumusan Masalah
Proses pengelasan sangat sering digunakan untuk penyambungan baja,
sehingga diharapkan untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik dan
maksimal. Pengetahuan dari jenis pengelasan, cara pengelasan, jenis sambungan
dan elektroda yang digunakan akan menentukan hasil dari pengelasan, dimana
hal-hal tersebut penentuannya didasarkan oleh material atau logam yang akan
dilas. Berdasar uraian tersebut, yang menjadi perhatian adalah pengaruh jenis
elektroda pengelasan terhadap stuktur mikro dan kekuatan tarik logam yang
dilas. Selanjutnya untuk mengetahui apakah hasil dari pengelasan tersebut
benar-benar baik dan maksimal sehingga dapat untuk diterapkan dalam
penggunaan, maka diperlukan pengujian hasil lasan.
1.3. Batasan Masalah
Mengingat sangat kompleknya penelitian dalam pengelasan, maka
penulis membatasi permasalahan agar pembahasannya dapat lebih terfokus.
Adapun batasan-batasan masalahnya adalah sebagai berikut:
2
1. Material logam yang digunakan adalah pelat baja karbon St 32.
2. Elektroda yang digunakan adalah jenis E6013 dan E7016 standar ASTM
(American Society for Testing Material) yang didasarkan pada standar
asosiasi las Amerika Serikat AWS (American Welding Society).
3. Proses pengelasan yang digunakan adalah las dengan elektroda terbungkus
atau SMAW (Shielded Metal Arc Welding).
4. Jenis kampuh untuk spesimen lasnnya adalah V tunggal.
5. Pengujian yang dilakukan:
a. Pengujian komposisi kimia, dilakukan untuk spesimen tanpa pengelasan
(raw material).
b. Pengujian struktur mikro, dilakukan untuk spesimen hasil pengelasan
dengan elektroda E6013 dan spesimen hasil pengelasan dengan
elektroda E7016.
c. Pengujian tarik, dilakukan untuk spesimen tanpa pengelasan (raw
material), spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E6013 dan
spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E7016.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui kandungan unsur atau komposisi kimia dari logam baja karbon
St 32 dan jenisnya berdasarkan kandungan karbonnya.
2. Mengetahui struktur mikro spesimen hasil pengelasan dengan elektroda
E6013 dan E7016.
3. Mengetahui kekuatan tarik maksimum, kekuatan luluh, regangan patah total,
regangan patah plastis, regangan patah elastis, modulus elastisitas dan
ketangguhan dari logam baja karbon St 32 serta spesimen hasil pengelasan
dengan elektroda E6013 dan E7016.
4. Mengetahui jenis elektroda mana yang baik dan cocok digunakan dalam
pengelasan baja karbon St 32 dengan kampuh V tunggal.
3
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Pengembangan Akademis
a. Dengan penelitian ini penulis dapat menerapkan ilmu dan pengetahuan
yang telah dipelajari sehingga dapat mengetahui secara teknis tentang
pengelasan baja.
b. Penulis dapat memberikan hasil penelitian yang telah dilakukan, yang
diharapkan akan dapat menambah pengetahuan ilmu logam, khususnya
tentang pengelasan jenis elektroda terbungkus menggunakan kampuh V
tunggal pada baja karbon St 32.
2. Pengembangan Industri
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan konstribusi pada
dunia pengelasan logam, khususnya untuk logam baja karbon St 32, yang
pada akhirnya dapat bermanfaat untuk kemajuan dunia industri dan
teknologi.
1.6. Metode Penelitian
Dalam pelaksanaan penelitiannya, digunakan metode sebagai berikut:
1. Tahap Studi Literatur dan Studi Lapangan
Tahap ini dilakukan untuk mengenal masalah yang dihadapi serta
untuk menyusun rencana kerja yang akan dilakukan
2. Tahap Penyiapan Bahan dan Alat Kerja
Pada tahap ini dilakukan penyiapan bahan dan peralatan yang akan
digunakan.
3. Tahap Pembuatan Spesimen
Pada tahap ini dilakukan pembuatan spesimen las, proses pengelasan dan
pembuatan spesimen untuk pengujian.
4. Tahap Pelaksanaan Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian dengan standar yang berlaku.
4
5. Tahap Pengambilan Data Hasil Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data-data hasil dari pengujian yang
dilakukan, selanjutnya dianalisa dan dapat ditarik kesimpulannya.
1.7. Sistematika Penulisan
Laporan penelitian Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika
penulisan sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian dan
sistematika penulisan.
BAB II
DASAR TEORI
Berisi tentang tinjauan pustaka dan uraian teori-teori tentang; baja
karbon,
pengelasan,
metalurgi
dalam
pengelasan,
pengujian
komposisi kimia, pengamatan struktur mikro dan pengujian tarik.
BAB III
METODE PENELITIAN
Berisi tentang diagram alir dan uraian tahap-tahap dalam penelitian,
yaitu; tahap studi literatur dan studi lapangan, tahap penyiapan
bahan dan alat kerja, tahap pembuatan spesimen, tahap pelaksanaan
pengujian dan tahap pengambilan data hasil pengujian
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
Berisi tentang data-data hasil pengujian komposisi kimia, struktur
mikro dan uji tarik. Kemudian menganalisa data-data tersebut sesuai
jenis pengujiaannya. Analisa dan pembahasan dilakukan berdasarkan
referensi dari buku dan kenyataan teknis di lapangan.
BAB V
PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan pembahasan data
hasil pengujian yang telah dilakukan. Selanjutnya penulis dapat
memberikan saran yang membangun.
5
PENGARUH JENIS ELEKTRODA PADA HASIL PENGELASAN
PELAT BAJA St 32 DENGAN KAMPUH V TUNGGAL
TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKUATAN TARIKNYA
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi
Srata Satu pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
MOH FAHAD
NIM D 200 030 150
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2008
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini penggunaan baja semakin meningkat sebagai bahan
industri. Hal ini sebagian ditentukan oleh nilai ekonominya, tetapi yang paling
penting adalah karena sifat-sifat dari logam jenis ini 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 bentuk-bentuk yang lebih rumit dapat dibuat dengan pengecoran. Oleh
sebab itu, baja sering disebut bahan yang kaya dengan sifat-sifat.
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. Untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik
diperlukan juru las yang berkualifikasi, jenis sambungan yang sesuai, jenis
pengelasan, serta elektroda yang digunakan.
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 sifat-sifat 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
mengalami
siklus
termal
pemanasan
dan
pendinginan
cepat.
Kemungkinan yang lain adalah penurunan kekuatan mekanis pada sambungan
1
las, yang terjadi akibat terlalu banyak atau terlalu sedikitnya unsur pada kawat
pengisi (filler) sehinggga dapat mengakibatkan timbulnya keretakan.
Berdasarkan uraian di atas, salah satu yang menjadi perhatian adalah
pengaruh dari jenis elektroda yang digunakan dalam proses 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 dari hasil pengelasan dengan dua jenis elektroda yang
berbeda. Sehingga dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis mengambil judul
“PENGARUH JENIS ELEKTRODA PADA HASIL PENGELASAN
PELAT BAJA St 32 DENGAN KAMPUH V TUNGGAL TERHADAP
STRUKTUR MIKRO DAN KEKUATAN TARIKNYA”.
1.2. Rumusan Masalah
Proses pengelasan sangat sering digunakan untuk penyambungan baja,
sehingga diharapkan untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik dan
maksimal. Pengetahuan dari jenis pengelasan, cara pengelasan, jenis sambungan
dan elektroda yang digunakan akan menentukan hasil dari pengelasan, dimana
hal-hal tersebut penentuannya didasarkan oleh material atau logam yang akan
dilas. Berdasar uraian tersebut, yang menjadi perhatian adalah pengaruh jenis
elektroda pengelasan terhadap stuktur mikro dan kekuatan tarik logam yang
dilas. Selanjutnya untuk mengetahui apakah hasil dari pengelasan tersebut
benar-benar baik dan maksimal sehingga dapat untuk diterapkan dalam
penggunaan, maka diperlukan pengujian hasil lasan.
1.3. Batasan Masalah
Mengingat sangat kompleknya penelitian dalam pengelasan, maka
penulis membatasi permasalahan agar pembahasannya dapat lebih terfokus.
Adapun batasan-batasan masalahnya adalah sebagai berikut:
2
1. Material logam yang digunakan adalah pelat baja karbon St 32.
2. Elektroda yang digunakan adalah jenis E6013 dan E7016 standar ASTM
(American Society for Testing Material) yang didasarkan pada standar
asosiasi las Amerika Serikat AWS (American Welding Society).
3. Proses pengelasan yang digunakan adalah las dengan elektroda terbungkus
atau SMAW (Shielded Metal Arc Welding).
4. Jenis kampuh untuk spesimen lasnnya adalah V tunggal.
5. Pengujian yang dilakukan:
a. Pengujian komposisi kimia, dilakukan untuk spesimen tanpa pengelasan
(raw material).
b. Pengujian struktur mikro, dilakukan untuk spesimen hasil pengelasan
dengan elektroda E6013 dan spesimen hasil pengelasan dengan
elektroda E7016.
c. Pengujian tarik, dilakukan untuk spesimen tanpa pengelasan (raw
material), spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E6013 dan
spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E7016.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui kandungan unsur atau komposisi kimia dari logam baja karbon
St 32 dan jenisnya berdasarkan kandungan karbonnya.
2. Mengetahui struktur mikro spesimen hasil pengelasan dengan elektroda
E6013 dan E7016.
3. Mengetahui kekuatan tarik maksimum, kekuatan luluh, regangan patah total,
regangan patah plastis, regangan patah elastis, modulus elastisitas dan
ketangguhan dari logam baja karbon St 32 serta spesimen hasil pengelasan
dengan elektroda E6013 dan E7016.
4. Mengetahui jenis elektroda mana yang baik dan cocok digunakan dalam
pengelasan baja karbon St 32 dengan kampuh V tunggal.
3
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Pengembangan Akademis
a. Dengan penelitian ini penulis dapat menerapkan ilmu dan pengetahuan
yang telah dipelajari sehingga dapat mengetahui secara teknis tentang
pengelasan baja.
b. Penulis dapat memberikan hasil penelitian yang telah dilakukan, yang
diharapkan akan dapat menambah pengetahuan ilmu logam, khususnya
tentang pengelasan jenis elektroda terbungkus menggunakan kampuh V
tunggal pada baja karbon St 32.
2. Pengembangan Industri
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan konstribusi pada
dunia pengelasan logam, khususnya untuk logam baja karbon St 32, yang
pada akhirnya dapat bermanfaat untuk kemajuan dunia industri dan
teknologi.
1.6. Metode Penelitian
Dalam pelaksanaan penelitiannya, digunakan metode sebagai berikut:
1. Tahap Studi Literatur dan Studi Lapangan
Tahap ini dilakukan untuk mengenal masalah yang dihadapi serta
untuk menyusun rencana kerja yang akan dilakukan
2. Tahap Penyiapan Bahan dan Alat Kerja
Pada tahap ini dilakukan penyiapan bahan dan peralatan yang akan
digunakan.
3. Tahap Pembuatan Spesimen
Pada tahap ini dilakukan pembuatan spesimen las, proses pengelasan dan
pembuatan spesimen untuk pengujian.
4. Tahap Pelaksanaan Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian dengan standar yang berlaku.
4
5. Tahap Pengambilan Data Hasil Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data-data hasil dari pengujian yang
dilakukan, selanjutnya dianalisa dan dapat ditarik kesimpulannya.
1.7. Sistematika Penulisan
Laporan penelitian Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika
penulisan sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian dan
sistematika penulisan.
BAB II
DASAR TEORI
Berisi tentang tinjauan pustaka dan uraian teori-teori tentang; baja
karbon,
pengelasan,
metalurgi
dalam
pengelasan,
pengujian
komposisi kimia, pengamatan struktur mikro dan pengujian tarik.
BAB III
METODE PENELITIAN
Berisi tentang diagram alir dan uraian tahap-tahap dalam penelitian,
yaitu; tahap studi literatur dan studi lapangan, tahap penyiapan
bahan dan alat kerja, tahap pembuatan spesimen, tahap pelaksanaan
pengujian dan tahap pengambilan data hasil pengujian
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
Berisi tentang data-data hasil pengujian komposisi kimia, struktur
mikro dan uji tarik. Kemudian menganalisa data-data tersebut sesuai
jenis pengujiaannya. Analisa dan pembahasan dilakukan berdasarkan
referensi dari buku dan kenyataan teknis di lapangan.
BAB V
PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan pembahasan data
hasil pengujian yang telah dilakukan. Selanjutnya penulis dapat
memberikan saran yang membangun.
5