Dimas Hardjo Subowo NRP. 2706 100 011 Dosen Pembimbing : Budi Agung K, ST, M.Sc FAKULTAS TEKNOLOHI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
Abstrak • Dalam proses pengelasan seringkali dijumpai bahwa logam yang akan dilas tidak sama, dimana masing-masing logam mempunyai komposisi, sifat fisik dan sifat mekanis yang berbeda. Dengan adanya perbedaan tersebut maka pengelasan terhadap kedua logam yang berbeda diperlukan suatu prosedur pengelasan yang baik agar didapatkan mutu las yang maksimal. • Dalam penelitian ini digunakan tiga jenis bahan dan elektroda yang berbeda. Bahan yang digunakan adalah plat baja karbon rendah ASTM A36, plat baja paduan KPMS 30 dan plat stainlees steel AISI 304. Elektroda yang digunakan adalah AWS A5.1 E6013, AWS A5.1 E7016 dan AWS A5.22 E309. Jenis las yang digunakan adalah Shielded Metal Arc Welding (SMAW) butt joint. Pengujian yang dilakukan berupa uji XRD, uji kekerasan dan metallografi. • Bedasarkan data dari hasil peneitian didapatkan nilai tegangan sisa tertinggi pada penggunaan elektroda E309, yaitu 17,2385 GPa. Sedangkan nilai tegangan sisa terendah pada penggunaan elektroda jenis E6013, yaitu 6,5725 GPa. Kata Kunci: SMAW butt joint, disimillar metal, ASTM A36, KPMS 30, stainlees steel AISI 304, XRD, residual stress.
BAB I
PENDAHULUAN Latar Belakang 1 2
Penggunaan baja karbon dan baja paduan sangat luas dalam dunia industri Adanya pengelasan dengan mengunakan logam yang berbeda
3
Metode pengelasan SMAW sebagai jenis pengelasan praktis, mudah dalam pengoperasiaannya
4
Dengan adanya perbedaan tersebut maka pengelasan terhadap kedua logam yang berbeda diperlukan suatu prosedur pengelasan yang baik agar didapatkan mutu las yang maksimal.
PENDAHULUAN Perumusan Masalah
Permasalahan dalam penelitian ini adalah Bagaimana distribusi kekerasan dan tegangan sisa yang terjadi pada sambungan lasan kombinasi baja ASTM A36, Stainless Steel 304 dan KPMS 30 setelah mengalami proses pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW) dengan sambungan tumpul (butt joint).
PENDAHULUAN Batasan Masalah Satu
Bahan yang digunakan dianggap homogen tanpa perlakuan
Dua
Parameter-parameter las seperti tegangan listrik, arus, kecepatan pengelasan dianggap konstan
Tiga
Pengotor yang masuk selama proses pengelasan diabaikan.
Empat
Lima Enam
Pengaruh kondisi lingkungan diabaikan.
Bentuk dan ukuran groove pada setiap spesimen dianggap sama.
Kondisi pengalasan yang dihasilkan dianggap baik
PENDAHULUAN Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui distribusi kekerasan dan tegangan sisa yang terjadi pada sambungan lasan kombinasi baja ASTM A36, Stainless Steel 304 dan KPMS 30 setelah mengalami proses pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW) dengan sambungan tumpul (butt joint).
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Baja Karbon Rendah AISI 1020 Sifat – sifat baja karbon : Kadar karbon maksimal sampai 0,25 % Keuletan tinggi dan mudah dimachining Weldability baik
Tabel 3.1 Komposisi dari Baja ASTM A36
Component C Mn P S
Weight % 0.18 – 0.23 0.30 – 0.60 0.04 (max) 0.05 (max)
TINJAUAN PUSTAKA Baja Paduan (KPMS 30) Kandungan chromium memberi kontribusi terhadap sifat mampu dikeraskan, kekuatan, ketahanan pemakaian, jika dibandingkan dengan baja karbon biasa dengan kadar karbon yang sama.. Mangan salah satu unsur paduan yang selalu ada dalam baja, sebagai deoxidiser. Mangan mengurangi kecenderungan terjadinya hot shortness yang ditimbulkan oleh belerang. Mn mencegah terjadinya FeS yang membentuk eutektik dengan besi yang menjadikan baja mengalami hot shortness.
Tabel 3.3 Komposisi dari KPMS 30
Component C Mn P S Si Cr Mo
Weight % 0.15 - 0.25 0.50 - 2.00 0.020 0.008 0.10 - 0.30 2.50 1.00
TINJAUAN PUSTAKA Stainless Steel AISI 304 • •
•
Baja Tahan karat AISI 304 masuk pada kategori baja tahan karat austenitic. Jumlah krom dan nikel pada baja tahan karat jenis ini tidak kurang dari 23% memiliki sifat mampu las (weldability) yang lebih baik dan tendensi terjadinya presipitasi karbida lebih rendah.
Tabel 2.5 Komposisi dari Stainless Steel 304
Component C Cr Fe Mn Ni P S Si
Wt. % Max 0.08 18 - 20 66.345 - 74 Max 2 8 - 10.5 Max 0.045 Max 0.03 Max 1
TINJAUAN PUSTAKA TEGANGAN SISA Gaya dalam yang terjadi akibat kontraksi dimana karena sesuatu hal kontraksi ini tidak dapat terjadi dengan leluasa sehingga berakibat adanya gaya perlawanan. Tegangan sisa ini dapat mempengaruhi sifat mekanik suatu material menjadi lebih keras dan getas.
Gambar 2.5 Mekanisme terjadinya Tegangan Sisa
TINJAUAN PUSTAKA X-Ray Difraction (XRD) XRD merupakan salah satu alat pengujian material yang biasanya digunakan untuk identifikasi unsur/senyawa (analisis kualitatif) dan penentuan komposisi (analisis kuantitatif). Pada penelitian ini data hasil XRD digunakan sebagai pembanding dalam penghalusan menggunakan analisa rietveld.
Analisis Rietveld adalah sebuah metode pencocokan tak linier kurva pola difraksi terhitung (model) dengan pola difraksi terukur.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN Start
Persiapan permukaan
Proses Pengelasan SMAW Butt Joint KPMS 30 dengan SS 304 Menggunakan:
Proses Pengelasan SMAW Butt Joint STM A36 dengan KPMS 30 Menggunakan:
Proses Pengelasan SMAW Butt Joint ASTM A36 dengan SS 304 Menggunakan:
Filler 7E016
Filler E7016
Filler E7016
Filler E6013
Filler E6013
Filler E6013
Filler E309
Filler E309
Filler E309
A
METODOLOGI PENELITIAN A
Pembentukan Spesimen Uji
Uji XRD
METALLOGRAFI
Uji Kekerasan
Analisa Rietvield
Analisa Data dan Pembahasan
Kesimpulan
End
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
METODOLOGI PENELITIAN
Bahan
METODOLOGI PENELITIAN
Peralatan Alat Pengelasan SMAW Alat Preparasi Spesimen
Alat uji XRD Alat Uji Kekerasan Alat Uji Metalografi
METODOLOGI PENELITIAN 200 mm
Weld bead 200 mm Z Y
100 mm
X
Gambar 3.2 Dimensi 1 Set Spesimen Las
10 mm
METODOLOGI PENELITIAN
10 mm
2 mm
70o
2 mm 200 mm
Pembuatan kampuh spesimen sesuai standar JIS Z 3111 dengan mesin frais.
METODOLOGI PENELITIAN 200 mm
80 mm
200 mm
5 mm
10mm
Gambar 3.4 Preparasi Spesimen Untuk Uji Kekerasan, Metallografi dan XRD
METODOLOGI PENELITIAN
XRD • Analisa Kualitatif • Analisa Rietveld
Metalografi • Struktur mikro • Makro
Kekerasan • Rockwell
Uji Kekerasan
1
2
3
4
10 8
5
6
9
11
12
13
14
15
Gambar Posisi titik indentasi untuk pengujian kekerasan Rockwell
KPM S30 dengan SS 304
2.
KPMS 30 dengan ASTM A36
3.
ASTM A36 dengan SS 304
4.
KPM S30 dengan SS 304
5.
KPMS 30 dengan ASTM A36
6.
ASTM A36 dengan SS 304
7.
KPM S30 dengan SS 304
8.
KPMS 30 dengan ASTM A36
9.
ASTM A36 dengan SS 304
AWS A5.1 7016
1.
AWS A5.22 E309
Spesimen
AWS A5.1 E6013
No
Elektoda
METODOLOGI PENELITIAN Hasil Pengujian
XRD
Rietveld
Metallografi
Lebar HAZ
Kekerasan
Tabel Rancangan Penelitian
