ANALISA PERUBAHAN KUAT ARUS TERHADAP KEKUATAN IMPAK PADA PENGELASAN Iqbal1,Hendri Budiman1,Mhd Yoka Harlisa Putra1 1 Jurusan Teknik Mesin - Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Kampus III Jl. Gajah Mada gunung Pangilun Telp. (0751) 51257 Padang. E mail :
[email protected]
ABSTRAK Pengelasan adalah proses penyambungan dua bagian logam dengan melelehkan kedua ujung bagian logam yang akan disambung, serta dengan atau tanpa logam pengisi kemudian di dinginkan secara bersamaan. Sambungan las termasuk klasifikasi sambungan tetap, karena sambungan ini tidak dapat dibongkar pasang tanpa merusak material sambungan dan material yang disambung. Prosedur dalam pengelasan kelihatan sangat mudah, tetapi sebenarnya didalamnya terdapat banyak masalah yang harus diatasi dimana terkadang hasil pengelasaan tidak sesuai dengan ketangguhan hasil pengelasan tersebut dan pemecahan permasalahan memerlukan bermacam – macam pengetahuan salah satu nya pada penelitian ini. Adapun tujuan yang ingin dicapai pada pengujian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh kuat arus pengelasan terhadap ketanguhan material. Dari hasil pengelasan baja karbon rendah yang diberikan variasi kuat arus, dilakukan pengujian impak terhadap material tersebut. Hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pengaruh kuat arus mempengaruhi ketangguhan dan keuletan dari pengelasan material baja karbon rendah.
ABSTRACK Welding is process of is tacking on two part of metal by melting both or second tip of part of metal to be jointed, and also with or filler metal withouh later then in made cool concurrently. extension of Las the including extension classification remain to, because this extension cannot be unloaded by tide without destroying material of extension and continued of material. Procedure in welding looked to be very easy, but in fact in it there are a lot of problem which must overcome by where sometimes result of welding disagree with delaying result of the welding and resolving of problems need kinds of - kinds of knowledge one of the him at this research. As for target of which wish to be reached by at this examination that is to know strong influence of current of welding to material strong. From result of welding of low carbon steel which given by strong variation of current, done by examination of impak to material. Result of this research can be concluded that strong influence of current influence delaying and is resilient the than welding of material become militant low carbon. Kata kunci : pengelasan, kuat arus listrik,uji kekerasan, impak PENDAHULUAN
banyak digunakan, baik dipakai pada
1.Latar Belakang
konstruksi bangunan, peralatan maupun konstruksi mesin. Hal ini disebabkan oleh
Pada saat ini, penyambungan logam dengan
system
pengelasan
banyaknya
semakin
keuntungan
yang
dapat
diperoleh dari sambungan las. Menurut 1
Cary (1989) luasnya penggunaan proses
minyak diantaranya adalah baja tersebut
penyambungan
pengelasan
harus mempunyai kekuatan tarik yang
disebabkan oleh biaya murah, pelaksanaan
tinggi yaitu sekitar 500 MPa. Baja HSLA
relatif lebih cepat, lebih ringan dan bentuk
(high strength low alloy steel) yang
konstruksi lebih variatif. Salah satu teknik
diproduksi
pengelasan yang banyak dipakai untuk
(Thermomechanical
penyambungan
baja
Processing-TMCP) biasanya memenuhi
adalah las busur rendam submerged arc
persyaratan diatas dan digunakan sebagai
welding (SAW). Pada pengelasan dengan
bahan plat gas dan minyak.
las SAW, logam cair ditutup dengan fluks
2.Batas Masalah
dengan
pada
konstruksi
yang diatur melalui suatu penampang,
1.
fluks dan logam pengisi yang berupa
pengelasan
pada
dapat
kenyamanan
2.
dalam
3.
yang tinggi.
baja
carbon
pengujian yang dilakukan adalah
Perubahan kuat arus terhadap
3.Tujuan Penelitia
negara penghasil minyak dan gas bumi
Adapun tujuan yang ingin dicapai
terbesar di dunia, diantaranya tersebar di Sumatra,
spesiment
ketangguhan material.
Indonesia merupakan salah satu
:
dilakukan
pengujian impak.
pengoperasiannya dan memiliki keandalan
wilayah
pengelasan
rendah.
dilakukan secara otomatis, oleh karena itu memberi
Controlled
(Shielded Metal Arc Welding)
menerus ( Wiryosumarto dan Okumura, sehingga
Proses
menggunakan
dengan metode las listrik, SMAW
kawat pejal diumpankan secara terus
2000)
dengan
pada pengujian ini yaitu untuk mengetahui
Natuna,
Jawa,Kalimantan, Sulawesi, Papua dan
pengaruh kuat arus pengelasan terhadap
dilepas
ketanguhan material baja karbon rendah.
pantai
konsekuensinya, transmisi
Indonesia. kebutuhan
sebagai
Sebagai akan
sarana
plat
TINJAUAN PUSTAKA
untuk 1.Metode Pengelasan
menghubungkan sumber dan pengguna energi
tersebut
semakin
meningkat, Pengelasan
sehingga hal ini merupakan peluang bisnis
adalah
proses
penyambungan dua bagian logam dengan
khususnya untuk industri baja dan industri
melelehkan kedua ujung bagian logam
yang memproduksi plat.
yang akan disambung, serta dengan atau
Spesifikasi yang harus dipenuhi oleh
tampa
baja yang digunakan untuk plat gas dan 2
logam
pengisi
kemudian
di
dinginkan secara bersamaan. Sambungan
Las Thermit (Thermit welding)
las termasuk klasifikasi sambungan tetap, karena
sambungan
ini
dapat
Pada pengelasan thermit, campuran
dibongkar pasang tanpa merusak material
oksida besi dan alumanium yang disebut
penyambung
thermal dipanaskan hingga oksida besi
dan
tidak
material
yang
disambung.
berubah menjadi cair, kemudian lelehan
Saat ini sambungan las banyak
besi cair tersebut dituangkan kedalam
diaplikasikan sebagai proses alternative,
cetakan
dalam suatu industri kecil maupun industri
sambungan untuk selanjutnya membeku
besar sebagai proses pembentukan mesin
bersama bagian yang dilas, Keuntungan
maupun kontruksi baja lainnya. Hal ini
las thermit yaitu ; komponen logam pada
dilakukan dengan tujuan menurunkan
daerah lasan membeku secara bersamaan
biaya
sehingga
komponen
mesin
tersebut,
komponen yang disambung dengan porses
yang
terdapat
meminimalkan
disekeliling
terjadinya
tegangan sisa.
pengelasan, setelah diberi perlakuan panas, Las Gas (Gas welding)
biasanya memiliki kekuatan yang tinggi pada
bagian
sambungannya,
ini
pengelasan dengan gas dilakukan
merupakan keunggulan pengelasan pada
melalui pembakaran oxy –acetylene atau
komponen mesin yang bergerak. Selain
gas hidrogen pada permukaan logam yang
sebagai
dalam
akan disambung pemanasan yang terus
pembentukan komponen mesin, proses
menerus akan menyebabkan bagian logam
pengelasan dimanfaatkan sebagai media
yang menerima panas tersebut pelelehan ,
untuk memperbaiki peralatan mesin, antara
secara
lain; menutupi retakan logam atau melapisi
menambahkan logam pengisi diantara
bagian mesin yang aus.
logam tersebut sehingga ikut meleleh
proses
hal
alternative
bersamaan
operator
akan
bersama logam yang di sambung, karena 1.Klasifikasi Pengelasan Secara
umum
laju pengelasan gas ini rendah, maka cara
–
proses ini umumnya di aplikasikan pada
cara
plat tipis.
mengklasifisian pengelasan dibagi dalam tiga golongan, yaitu berdasarkan cara kerja dan klasifikasi berdasarkan energy yang digunakan.
3
mempunyai tipe yang berbeda - beda
Las Listrik (electric Arc Welding)
tergantung fluks yang digunakan, fluks
listrik
Las busur listrik atau umumnya las
adalah bahan inti yang melindungi inti
adalah termasuk suatu Proses
eleklroda yang benar - benar konsentrik
penyambungan logam yang menggunakan
dengan inti.
tenaga listrik sebagai sumber panas, jenis
Bagian yang tidak disarut adalah
sambungan dengan las listrik adalah
ujung yang bersentuhan langsung dengan
merupakan
penjepit
sambungan
tetap.
Pada
elektroda
pada
mesin
dasarnya las listrik yang menggunakan
elektroda memiliki dua fungsi utama
elektroda karbon maupun logam yang
yaitu:
menggunakan
tenaga
listrik
sebagai
las,
1. Inti Elektroda sebagai penghantar
sumber panas, busur listrik yang terjadi
arus listrik
antara ujung
bersentuhan dengan benda kerja.
elektroda dan benda kerja
dapat mencapai temperature tinggi yang dapat
melelehkan
saat
2. Sebagai bahan tambahan (deposit) kebenda
kerja
merupakan perkalian antara tegangan las
melindungi
cairan
listrik (V) dengan kuat arus (I) yang
berasal dad inti dan terbentuk
dinyatakan dalam satuan panas joule atau
sebagai penutup hasil pengelasan
kal/cm. Seperti rumus dibawah dibawah :
benda kerja
𝐻𝐼 = Dimana :
sebagian
dari penjepit
bahan
𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 60 𝑣
Tegangan
:
Elektroda
Kuat
Arus
dipakai
dalam
adalah
jenis
untuk
pengelesan
dengan
penembusan yang dalam. Pengelasan dapat pada segala posisi dan terak yang tipis
: Kecepatan pengelasan
dapat dengan mudah dibersihkan. Deposit
dalam (m/s)
las
biasanya
mempunyai
sifat
sifat
mekanik yang baik dan dapat dipakai
Elektroda Las
untuk Elektroda
ini
elektroda selaput selulosa yang dapat
satuan ampere (A) v
1. E 6010 dan E 6011.
Listrik
dalam satuan volt (V) I
yang
Elektroda Baja Lunak
satuan joule (J) :
metal
Klasifikasi Elektroda
HI : Sumber panas dalam
V
selanjutnya
-
elektroda
pekerjaan
Radiografi.
yang
Selaput
dengan selulosa
pengujian dengan
kebasahan 5% pada waktu pengelasan
digunakan dalam proses las busur listrik 4
akan menghasilkan gas pelindung. E 6011
perbedaan
mengandung Kalium untuk mambantu
kawat Inti. Pelapisan fluksi pada kawat inti
menstabilkan busur listrik bila dipakai arus
dapat dengah cara destrusi, semprot atau
AC.
celup. Ukuran standar diameter kawat inti
komposisi
selaput
maupun
dari 1,5 mm sampai 7 mm dengan panjang
2. E 6012 dan E 6013. Kedua elektroda ini termasuk
antara 350 sampai 450 mm. Jenis- jenis
jenis selaput rutil yang dapat manghasilkan
selaput fluksi pada elektroda misalnya
penembusan
selulosa,
sedang.
Keduanya
dapat
kalsium
karbonat
(CaC03),
dipakai untuk pengelasan segala posisi,
titanium dioksida (rutil), kaolin, kalium
tetapi kebanyakan jenis E 6013 sangat baik
oksida mangan, oksida besi,serbuk besi,
untuk posisi pengelesan tegak arah ke
besi silikon, besi mangan dan sebagainya
bawah. Jenis E 6012 umumnya dapat
dengan persentase yang berbeda-beda,
dipakai pada ampere yang relatif lebih
untuk tiap jenis elektroda. Tebal selaput
tinggi
yang
elektroda berkisar antara 70% sampai 50%
Kalium
dari diameter elektroda tergantung dari
pada
jenis selaput. Pada waktu pengelasan,
Elektroda
selaput elektroda ini akan turut mencair
dari
mengandung
E 6013. lebih
memudahkan voltagemesin
E 6013 benyak
pemakaian yang
rendah.
dengan diameter kecil kebanyakan dipakai
dan
untuk pangelasan pelat tipis.
melindungi cairan las, busur listrik dan
menghasilkan
gas
CO2
yang
sebagian benda kerja terhadap udara luar.
3. E 6020. dapat
Udara luar yang mengandung O2 dan N
menghasilkan penembusan las sedang dan
akan dapat mempengaruhi sifat mekanik
teraknya mudah dilepas dari lapisan las.
dari logam las. Cairan selaput yang disebut
Selaput elektroda terutama mengandung
terak
oksida besi dan mangan. Cairan terak yang
melapisi permukaan las yang masih panas.
Elektroda
terlalu
cair
menyulitkan
jenis
dan pada
ini
mudah pengelasan
mengalir
akan
terapung
dan
membeku
Elektroda dengan selaput serbuk besi
dengan
Selaput elektroda jenis E 6027, E
posisi lain daripada bawah tangan atau
7014. E 7018. E 7024 dan E 7028
datar pada las sudut
mengandung meningkatkan
Elektroda Berselaput
serbuk efisiensi
besi
untuk
pengelasan.
yang
Umumnya selaput elektroda akan lebih
dipakai pada Ias busur listrik mempunyai
tebal dengan bertambahnya persentase
Elektroda
berselaput
serbuk besi. Dengan adanya serbuk besi 5
dan bertambah tebalnya selaput akan
DC kutub terbalik. Karakteristik elektroda
memerlukan ampere yang lebih tinggi.
nikel dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Elektroda Hydrogen rendah. Selaput
mengandung
elektroda hydrogen
jenis yang
ini
Elektroda Perunggu. Hasil
rendah
elektroda
ini
las
dengan
tahan
memakai
terhadap
retak,
(kurang dari 0,5 %), sehingga deposit las
sehingga panjang las dapat ditambah.
juga dapat bebas dari porositas. Elektroda
Kawat inti dari elektroda dibuat dari
ini
perunggu fosfor dan diberi selaput yang
dipakai
untuk
pengelasan
yang
memerlukan mutu tinggi, bebas porositas,
menghasilkan busur stabil.
misalnya untuk pengelasan bejana dan pipa yang akan mengalami tekanan. Jenis-
Elektroda untuk aluminium. Aluminium
dapat
dilas
listrik
jenis elektroda hydrogen rendah misalnya
dengan elektroda yang dibuat dari logam
E 7015, E 7016 dan E 7018.
yang
sama.
Pemilihan
elektroda
aluminium yang sesuai dengan pekerjaan Elektroda untuk besi tuang.
didasarkan pada tabel keterangan dari
Elektroda baja.
pabrik yang membuatnya.
Elektroda jenis ini bila dipakai untuk
mengelas
menghasilkan
besi
deposit
tuang las
yang
Elektroda aluminium
AWS -
akan
ASTM AI - 43 untuk las busur listrik
kuat
adalah dengan pasawat las DC kutub
sehingga tidak dapat dikerjakan dengan
terbalik
dimana
pemakaian
mesin. Dengan demikian elektroda ini
dinyatakan dalam tabel berikut.
arus
dipakai bila hasil las tidak dikerjakan lagi. Untuk
mengelas
besi
tuang
dengan
Elektroda untuk pelapis keras.
elektroda baja dapat dipakai pesawat las AC atau DC kutub terbalik.
Elektroda tahan kikisan. Elektroda jenis ini dibuat dari
Elektroda Nikel.
tabung chrom karbida yang diisi dengan
Elektroda jenis ini dipakai untuk
serbuk-serbuk karbida. Elektroda dengan
mengelas besi tuang, bila hasil las masih
diameter 3,25 mm - 6,5 mm dipakai peda
dikerjakan lagi dengan mesin. Elektroda
pesawat las AC atau DC kutub terbalik.
nikel dapat dipakai dalam sagala posisi
Elektroda ini dapat dipakai untuk pelapis
pengelasan. Rigi-rigi las yang dihasilkan
keras permukaan pada sisi potongyang
elektroda ini pada besi tuang adalah rata
tipis, peluas lubang dan beberapa tipe
dan halus bila dipakai pada pesawat las
pisau.
6
Bahan dan Alat
Elektroda tahan pukulan. Elektroda ini dapat dipakai pada
1.Bahan
pesawat las AC atau DC kutub terbalik. Dipakai
untuk
pelapis
keras
bagian 1. Baja Karbon Rendah.
pemecah dan palu.
Elektroda tahan keausan. Elektroda ini dibuat dari paduan-
paduan non ferro yang mengandung Cobalt, Wolfram dan Chrom. Biasanya dipakai untuk pelapis keras permukaan Gambar 3.2. Specimen Benda Uji.
katup buang dan dudukan katup dimana temperatur dan keausan sangat tinggi.
2. Elektroda
yang
digunakan
adalah E 6012 dan E 6013 titanium oksida tinggi. 3. Spidol Dan Amplas Peralatan 1.Gergaji Besi. Alat potong / gergaji digunakan untuk
memotong benda uji
dilakukan proses pembubutan.
Waktu Dan Tempat Pengujian Gambar 3.3. Gergaji Besi. Waktu pengujian selama bulan Februari 2014. Tempat Pengujian Di Laboratorium Proses Produksi Dan Di Laboratorium Material Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri
Gambar 3.4. Mesin Las.
Universitas Bung Hatta, Padang.
7
sebelum
5.Palu Terak.
2.Topeng Las.
Gambar 3.9. Palu Terak. Gambar 3.5. Topeng Las
3.InfraredTermometer. 6.Tang Smit.
Gambar 3.6. Inflared Termometer.
Gambar 3.10. Tang Smit. 7.Siku-Siku.
4.Gerinda Potong.
Gambar 3.11. Siku-Siku. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Gambar 3.7. Gerinda Potong
Analisa Dan Hasil Pembahasan Hasil
pengujian
impak
dari
pengelasan baja karbon rendah didapatkan data-data seperti pada tabel 4.1 dibawah Gambar 3.8. Sikat Las.
ini :
8
Berdasarkan grafik diatas dapat disimpulkan
bahwa
kuat
arus
pada
pengelasan sangat mempengaruhi harga impak dari hasil pengelasan. Ternyata baja karbon yang di las dengan tegangan yang rendah lebih besar harga impaknya dan baja karbon yang diberi kuat arus yang lebih
besar
pada
pengelasan
terjadi
penurunan harga impak. Jadi semakin kecil arus yang diberikan maka material semakin ulet dan tangguh.
Analisa Pembahasan Dari hasil analisa data pengujian didapatkan harga impak dari material baja karbon rendah yang dilakukan pengelasan. Grafik Harga Impak Akibat Perubahan
Harga impak terbesar terjadi pada material
Kuat Arus Pada Pengelasan.
pengelasan yang diberi arus 130 A sebesar
Kuat
Harga
Arus
Impak(J/mm2)
130
1,473
135
1,452
1,473 J/mm2 dan pada material pengelasan yang arusnya paling tinggi yaitu 140 A mengalami penurunan harga impak sebesar 1,427. Ternyata semakin kuat arus yang
140
1,427
diberikan maka ketangguhan dan keuletan pada material baja karbon rendah semakin menurun.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari hasil pengelasan baja karbon rendah yang diberikan variasi kuat arus, dilakukan
Gambar 4.1. Grafik Harga Impak
pengujian
impak
terhadap
material tersebut. Material yang memiliki
Terhadap Perubahan Kuat Arus.
harga impak terbesar adalah material yang 9
diberi kuat arus 130 A sebesar 1,473 J/mm2, seiring dengan dinaikkannya kuat arus sebesar 135 A pengelasan ternyata harga impak menurun sebesar 1,452 J/mm2, dan saat diberikan kuat arus yang lebih tinggi sebesar 140 A ternyata harga impak lebih menurun yaitu sebesar 1,427 J/mm2. Disini dapat disimpulkan bahwa pengaruh
kuat
arus
mempengaruhi
ketangguhan dan keuletan dari pengelasan material baja karbon rendah.
Saran Diharapkan dalam penggunaan las busur listrik diupayakan untuk penggunaan arus yang tepat sehingga menghasilkan lasan yang baik.
DAFTAR PUSTAKA 1. George E.Dieter,1987,mechanical Metallurgy,Universitas of Maryland. 2. Kenneth G.Budinski,1996,Engineering Material,Upper saddleriver,NewJersey. 3. V.J Colangelo and F.A Heiser,1986 Analysis of Metrallurgical Failures,Troy New York. 4. Sumanto,1994, Pengetahuan Bahan untuk mesin dan Listrik,Yogyakarta,Andi offset. 5. Fundamentals handbook material science, US Departemen of Energy,Washington D.C.
10
