BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di INLASTEK (Institut Las Teknik) Surakarta dan
Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.2
Alat dan Bahan Alat yang dipergunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut: 1.
Mesin Las MIG Mesin las MIG digunakan untuk proses penyambungan material dengan menggunakan elektroda sebagai material pengisi. Gambar 3.1 menunjukkan las MIG yang digunakan untuk penelitian.
Gambar 3.1. Mesin Las MIG-250
2.
Mesin Milling Gambar 3.2 adalah gambar mesin milling yang digunakan untuk membuat lubang pada spesimen yang akan dilas.
13
14
Gambar 3.2. Mesin Milling
3.
Kawat Elektroda Kawat elektroda yang ditunjukkan pada Gambar 3.3 adalah kawat elektroda yang digunakan dalam proses pengelasan MIG ini yaitu jenis ER308L dengan diameter 0,8 mm.
Gambar 3.3. Kawat elektroda ER308L
4.
Gas Argon dan Karbondioksida Gambar 3.4 menunjukkan tabung gas argon dan karbondioksida yang digunakan sebagai gas pelindung pada proses pengelasan.
15
Gambar 3.4. Tabung gas argon
5.
Gas mixture Gas mixture digunakan untuk mengatur komposisi gas pelindung yang digunakan saat pengelasan.
Gambar 3.5. Gas mixture 6.
Penjepit spesimen Penjepit spesimen digunakan untuk menjepit spesimen saat proses pengelasan berlangsung agar spesimen tetap pada posisi yang diinginkan.
7.
Mistar Mistar digunakan untuk mengukur dimensi benda kerja.
16
8.
Universal Testing Machine Alat ini digunakan untuk mengetahui nilai kekuatan tarik-geser suatu material. Gambar 3.6 adalah UTM yang terdapat pada laboratorium material Teknik Mesin UNS.
Gambar 3.6. Universal Testing Machine
9.
Mikroskop makro Uji struktur makro berguna untuk memeriksa permukaan yang terdapat celah-celah, lubang-lubang pada struktur logam yang sifatnya rapuh. Uji struktur mikro dilakukan untuk mengetahui besar, bentuk, orientasi butirannya, jumlah fasa, dan proporsi dimana material tersebut tersusun atau terdistribusi. Alat uji struktur makro yang digunakan adalah merk Olympus/ SZ 1145 TR dengan spesifikasi Zoom ratio 6.1, tinggi benda kerja maksimal 7,3 mm dan pembesaran 1,8 –11 x yang dapat dilihat pada Gambar 3.7.
17
Gambar 3.7. Alat uji struktur makro Olympus/ SZ 1145 TR
Gambar 3.8. Alat uji struktur mikro Euromex Holland
10.
Mikroskop mikro Alat uji struktur mikro ditunjukkan pada Gambar 3.8. Alat ini merk Euromex Holland dengan spesifikasi pembesaran lensa okuler 10x, pembesaran lensa objektif 4x, 10x, 20x, 40x. Alat ini digunakan untuk mengetahui besar, bentuk, orientasi butirannya, jumlah fasa, dan proporsi dimana material tersebut tersusun atau terdistribusi.
18
11.
Vikers Hardness test Uji kekerasan dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui ketahanan suatu logam terhadap deformasi plastis, elastisitas atau kemampuan bahan mempertahankan atom-atom terhadap suatu beban. Alat uji kekerasan vikers menggunakan merk Highwood HWMMT X7, ditunjukkan pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9. Alat uji kekerasan vikers
Bahan yang digunakan untuk penelitian adalah plat stainless steel SUS 304L. Komposisi kimia bahan ditunjukkan Tabel 3.1. Tabel 3.1. Komposisi kimia stainless steel SUS 304L Unsur
C
Cr
Mn
Ni
P
S
Si
% wt
0,0397
17,8
1,62
8,81
0,0675
<0,005
0,474
3.3
Prodesur Penelitian 3.3.1 Proses Pengelasan Pengelasan pada penelitian ini menggunakan Mesin las MIG. Parameter las
menggunakan variasi komposisi gas pelindung dan arus pengelasan yang ditunjukkan pada Tabel 3.2.
19
Tabel 3.2. Parameter Pengelasan No
Gas Pelindung
Arus Pengelasan
Pengulangan
80A
3
100A
3
120A
3
80A
3
100A
3
6
120A
3
7
80A
3
100A
3
120A
3
80A
3
100A
3
12
120A
3
13
80A
3
100A
3
120A
3
1 2
100% Argon
3 4 5
8
92,5% Ar – 7,5% CO2
85% Ar – 15% CO2
9 10 11
14 15
77,5% Ar – 22,5% CO2
100% CO2
0
Gambar 3.10. Bentuk benda kerja dan dimensinya
20
Penyambungan material sampel dengan tipe lap joint dengan mengacu pada standar AWS D8-9. Panjang lap joint adalah 30 mm. Dimensi dan bentuk sampel ditunjukkan oleh Gambar 3.10 dan Gambar 3.11 .
Gambar 3.11. Foto spesimen hasil lasan. 3.3.2 Pengujian Spesimen Pengujian spesimen yang dilakukan dalam penelitian ini sebagai berikut: 1.
Pengujian karateristik mekanik dengan menggunakan UTM (Universal Testing Machine) dengan standar AWS D8.9-97. Pengujian dilakukan untuk mengetahui sifat mekanis bahan yaitu kekuatan tarik-geser. Pengujian tarikgeser ini dilakukan dengan menggunakan mesin Universal Testing Machine (UTM) yang terdapat di Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2.
Pemeriksaan struktur mikro dan makro menggunakan mikroskop optik dengan standar ASTM untuk E407-07. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik struktural pada logam. Larutan etsa yang digunakan yaitu aqua regia yang terdiri dari 10 mL HNO3 dan 30 mL HCl. Spesimen uji yang digunakan untuk uji mikro dan makro di-mounting seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.12 .
3.
Pengujian kekerasan dengan menggunakan alat uji kekerasan vikers dengan standar ASTM E92. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai kekerasan hasil lasan pada logam. Pengujian kekerasan ini juga menggunakan spesimen uji pada Gamabar 3.12 .
21
Gambar 3.12. Spesimen uji setelah di-mounting
Prinsip pengujiannya yaitu dengan melakukan penjejakan atau indentasi pada sampel dengan indentor intan berbentuk piramida dengan kemiringan 136°. Jejak indentasi yang terdapat pada sampel akan berbentuk segi empat atau belah ketupat yang dapat dihitung panjang diagonalnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.13 . Panjang diagonal jejak yang dihasilkan selama proses penjejakan dapat dihitung dengan menggunakan skala perhitungan yang terdapat pada mikroskop mesin uji kekerasan mikro Vickers. Setelah panjang diagonal-diagonalnya diketahui maka nilai kekerasan dari sampel dapat diketahui dengan menggunakan rumus kekerasan vickers.
Gambar 3.13. Indentor dan hasil penekanan uji kekerasan vickers (Callister, 2007)
Berikut merupakan persamaan untuk mencari kekerasan vickers .
𝐻𝑉 = Dimana :
1,8554 𝑃 𝑑2
……………………………….. (3.1)
P = beban yang digunakan (gram) d = rata-rata diagonal jejak (µm)
22
3.3.3 Analisa Data Analisa data yang dilakukan dalam penelitian ini antara lain: 1.
Hasil lasan dianalisa berdasarkan hubungan antara komposisi gas pelindung dan arus pengelasan dengan struktur mikro.
2.
Hasil lasan dianalisa berdasarkan hubungan antara komposisi gas pelindung dan arus pengelasan dengan nilai kekerasan.
3.
Hasil lasan dianalisa berdasarkan hubungan antara komposisi gas pelindung dan arus pengelasan dengan kekuatan tarik-geser.
4.
Kesimpulan dibuat berdasarkan hasil penelitian.
3.4
Diagram Alir Diagram alir pada Gambar 3.14 merupakan langkah-langkah yang diambil
untuk mendukung proses penelitian yang akan dibuat agar penelitian dapat berjalan lebih terarah dan sistematis. Mulai Plat SUS304 Pemotongan dan Pengeboran Plat Pengelasan Spesimen : Variasi komposisi gas pelindung (100% Ar; 92,5% Ar – 7,5% CO2; 85% Ar – 15% CO2 ; 77,5% Ar – 22,5% CO2; 100% CO2) dan arus pengelasan 80A, 100A, dan 120A
Pengujian Spesimen : uji tarik-geser, uji stuktur mikro, uji kekerasan Analisa Data Kesimpulan Selesai Gambar 3.14. Diagram Alir Metode Penelitian
