III-1
BAB III METODE PENELITIAN
3.1.
Metode Penelitian Bab ini membahas tentang penelitian yang dimulai dari identifikasi material,
pengujian spektrometri, proses pengelasan, pengujian tarik, pengujian struktur mikro, dan pengujian kekerasan. Secara garis besar alur penelitian ditunjukan pada diagram alir dibawah ini.
Start.
Identifikasi Material
Pengujian Awal - Uji Tarik - Uji Kekerasan - Uji Metalografi
Persiapan Pengelasan
a
III-2
a
Proses Pengelasan GMAW dengan Variasi Gas 80% Ar + 20 % Co2 100% Co2 No Pengujian setelah Pengelasan - Uji Tarik
- Uji Kekerasan - Uji Metalografi Yes
Pengolahan data
Kesimpulan dan saran
End
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
3.1.1. Identifikasi material Identifikasi material merupakan proses awal dalam memilih material yang digunakan untuk peneitian. Bahan yang digunakan SUS 409L dengan ketebalan 1,2mm.
III-3 Setelah menentukan bahan yang digunakan dilanjutkan dengan menghitung Carbon Equivalent (CE) dengan persamaan CE = C +
Si M n C u Cr Ni Mo V + + + + + 25 16 20 60 40 15 +
pers (3-1) .
3.1.2. Pengujian Awal Pengujian sebelum pengelasan dilakukan untuk mengetahui kekuatan material sebelum terkena panas akibat proses pengelasan. Pengujian tersebut meliputi: 1. Pengujian spektrometri 2. Pengujian tarik 3. Pengujian struktur mikro 4. Pengujian kekerasan vikers Pada pengujian spektrometri bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia yang terkandung dalam material SUS 409L, dengan mesin Vacum Emission Spektrometer.
3.1.3.
Pengelasan GMAW (Gas Metal Arc Welding) Menentukan proses pengelasan yang akan dilakukan merupakan salah satu langkah
yang sangat penting dalam membuat kerangka kerja Welding Procedure Spesipication (WPS), menggunakan proses Pengelasan GMAW (Gas Metal Arc Welding) merupakan salah satu variabel untuk menentukan kecepatan pengelasan (travel speed), kecepatan pengumpan (feeding speed), Urutan pengelasan (sequence of welding ), yang berpengaruh terhadap sifat metalurgis logam las. Pada proses ini proses pengelasan
III-4 dilakukan sesuai dengan WPS (Welding Prosedure Specification) yang telah di buat. WPS ini mencakup beberapa variabel yang sangat penting (essential) sebelum melakukan pengelasan.
3.1.4. Pengukuran Pengukuran dilakukan untuk mengetahui tebal material yang akan digunakan dalam penelitian.
3.1.5. Pembuatan Test Coupon Dimensi test coupon direncanakan dengan ukuran yang dapat memenuhi dimensi untuk pembuatan sample uji.
Gambar 3.2 Dimensi Test Coupon (sumber : dokumen sendiri) Test coupon ini diambil dari material HCR (Hot Rolled Coil) SUS 409L dengan dimensi 300mm x 300mm x 1.2mm dengan konfigurasi seperti pada gambar diatas.
III-5
Gambar 3.3 Test coupon Argoshield (sumber : dokumen sendiri)
Gambar 3.4 Test coupon (Co2) (sumber : dokumen sendiri)
3.1.6. Proses Pengelasan Sebelum melakukan proses pengelasan harus ditentukan telebih dahulu beberapa faktor dibawah ini.
III-6 a)
Menentukan posisi pengelasan.
b)
Menentukan jenis elektroda.
Posisi pengelasan yang digunakan adalah arah mendatar dan horizontal. Pada langkah pengelasan ini, posisi yang digunakan adalah posisi 1G dengan tipe sambungan butt joint. Pada pengelasan GMAW ini diguanakan elektroda ER 308 sesuai dengan WPS (Welding Procedure Spesification)
Gambar 3.5 Welding Bead (Sumber : dokumen sendiri)
Pengelasan dilakuan dengan parameter arus (I) 150 ampere, Votage 18 dan dua variasi gas yang berbeda yaitu: 1. Pengelasan GMAW dengan komposisi gas Argoshield 2. Pengelasan GMAW dengan komposisi gas Co2
III-7
Gambar 3.6 Hasil Pengelasan Argoshield (sumber : dokumen sendiri)
Gambar 3.7 Hasil Pengelasan Co2 (sumber : dokumen sendiri)
3.1.7.
Uji Tarik (Tensile Test) Tujuan dari pengujian uji tarik yaitu untuk mendapatkan sifat-sifat
mekanik dari bahan logam seperti beban yang dapat di terima, batas ulur, kuat tarik, regangan, kontraksi, modulus elastis. Spesimen dipasang pada mesin uji tarik dengan cara dicekam dari kedua ujungnya, kemudian ditarik sampai putus.
III-8
1. Persiapan Benda uji tarik berukuran panjang kira-kira 254 mm dan lebar 32,5 mm.daerah root dihilangkan , di sejajarkan dengan ukuran base metal,sesuai dengan ukuran standar AWS D1. 1 yang terlihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.8 Spesimen uji tarik.
Ket: Lp = parallel length = 60 mm W = width = `19,05 mm r = radius = 25,4 mm Lo = overall length = 254 mm C = 32,5 mm L = 254 mm Langkah-langkah pengujian tarik adalah :
III-9 1. Bersihkan spesimen material dengan sikat kawat, yang bertujuan untuk menghilangkan skala-skala akibat perlakuan panas. 2. Mengukur panjang, lebar dan tebal specimen dengan micrometer sebelum melakukan pengujian tarik. 3. Memilih skala mesin uji tarik yang sesuai dengan bahan material . 4. Pasang kertas pada mesin uji tarik,yang berfungsi untuk mengetahui grafik kekuatan specimen uji tarik bahan . 5. Cekam material dengan pencekam (grip), kemudian melakukan uji tarik secara kontinyu sampai bahah tersebut putus. 6. Menghitung lebar, panjang,dan tebal spesimen dengan micrometer setelah melakukan pengujian tarik 7. Menghitung Yield Strength, Tensile Srength, dan Elongation.
Gambar 3.9 Prinsip kerja uji tarik
a)
Data yang diperoleh dengan pengukuran tangan:
Diameter spesimen Luas daerah : Ao
Panjang awal spesimen (L0)
III-10 b) Data yang diperoleh dari mesin uji tarik :
Gaya yang bekerja (Load cell) : P
Regangan yang terjadi (Extensometer) : ε
Grafik F - Δl
3.1.8.
Pemeriksaan Metalograf Pemeriksaan permukaan lasan pada daerah yang telah melalui proses
pengelasan untuk mengetahui besarnya pengaruh yang terjadi pada permukaan. proses melakuakan pengujian metalografi dapat kita liat pada gambar 3.10.
Start
Persiapan Specimen
Pemotongan Specimen
Pengampelasan
Etsa
Analisa Struktur Mikro
End
Gambar 3.10 Diagram alir proses metalografi. Tahapan pemeriksaan yang dilakukan dengan cara metelografi adalah sebagai berikut:
III-11
1. Pemotongan (cutting). Proses pemotongan spesimen dilakukan dengan alat wire cutting dimana proses memotong tersebut untuk mencegah kemungkinan deformasi dan panas yang belebihan. Untuk itu proses wire cutting ini di berikan pendinginan yang memadai dengan tujuan tidak merubah kondisi material yang akan di teliti.
Gambar 3.11 Skema pengambilan sempel pemeriksaan struktur mikro.
2. Pengampelasan (grinding) Proses pengampelasan dimaksudkan untuk memperkecil kerusakan permukaan yang terjadi sebagai akibat dari proses pemotongan, selama proses pengampelasan harus dilakukan pendinginan secukupnya dengan jalan memberikan fluida pendinginan yang tidak akan merusak struktur mikro. Proses pengampelasan ini dilakukan dengan menggunakan me sin grinding putar dengan dua tahap pengampelasan, yaitu pengampelasan kasar dan pengampelasan halus. Pada pengampelasan digunakan grade 240, 400, 600, 1000-2000 dan kain bludru.
III-12
3. Pengetsaan (etching) Proses pengetsaan dilakukan dengan cepat melihat derajat keburaman dari permukaan yang di etsa, jika keburaman yang di inginkan sudah dicapai segera mungkin spesimen tersebut dicuci dengan air yang bergerak kemudian dibersihkan dengan alkohol dan dikeringkan dengan menggunakan udara panas. Bahan etsa yang digunakan adalah : nital 2%
4. Analisia Stuktur Mikro (Microstructure identification). Pemotretan mikro dari bagian sempel spesimen pengelasan yang telah melewati tahapan metalografi, dilakukan dengan alat mikroskop optik dengan cara mengatur intensitas cahaya, fokus dan pembesaran dari lensa okuler. Maka darihasil foto struktur mikro akan diketahui korelasi antara, komposisi kimia, sifat mekanik, dan kerusakan yang terjadi.
4.1.9.
Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan ini dilakukan dengan metoda Mikro Vickers
Hardeness Testing Vickers, dimana prinsip dasar yang diguanakan untuk mengetahui ukuran harga kekerasan adalah ketahanan material terhadap deformasi palstis dan harga kekerasan ini didapat dari beban penekanan dalam kgf dibagi luas permukaan bekas penekanan identor dalam mm2. Indentor dibuat dari intan yang berbentuk pyramid dan bagian tajamnya bersudut 160 0. Beban yang digunakan dapat bervariasi maksimum 1000 g, menggunakan piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besarnya sudut antara permukaan-permukaan pyramid yang saling berhadapan adalah 136°. Sudut ini dipilih, karena nilai tersebut mendekati
III-13 sebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan Brinell. Karena bentuk penumbuknya pyramid, maka pengujian ini sering dinamakan uji kekerasan intan. Angka kekerasan piramida intan (DPH), atau angka kekerasan Vickers (VHN atau VPH), didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan. DPH dapat ditentukan dari persamaan berikut:
VHN = 2P sin(θ / 2) = (1,854)P d2
VHN =
Nilai kekerasan Vickers (kgf/mm2)
p
=
Beban Penekanan (kgf)
d
=
Rata-rata panjang diagonal
θ
=
Sudut antara permukaan diamond (136O)
Gambar 3.12 Posisi penekanan pada kekerasan vickers
III-14 Proses pengujian dilakukan pada plain surface dengan dilakukan penekanan pada permukaan tersebut. langkah-langkah proses pengujian vickers diantaranya: a. Potong sample dengan mesin uji potong b. Ratakan kedua permukaan sampai benar-benar halus dan rata agar tidak goyang pada saat
pengujian. c. Pastikan bahwa spesimen tidak kotor,karena apabila spesimen kotor maka akan
mempengaruhi hasil uji
