ANALISA HASIL PENGELASAN SMAW PADA STAINLESS STEEL AISI 304 DENGAN VARIASI ARUS DAN DIAMETER ELEKTRODA SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh : ESTA KARINA TARIGAN NIM : 100401116
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa dimana atas berkat dan rahmat- Nya yang berlimpah sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini. Skripsi adalah salah satu syarat untuk menyelasaikan pendidikan dan memperoleh gelar sarjana teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang penulis kerjakan ini adalah. “ ANALISA HASIL PENGELASAN PADA STAINLESS STEELAISI 304 DENGAN VARIASI ARUS DAN DIAMETER ELEKTRODA ” Dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis dengan tulus dan kerendahan hati ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah mengarahkan dan membimbing penulis. 2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 3. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang telah berjasa membimbing serta membantu segala keperluan penulis selama penulis kuliah. 4. Kedua orang tua ku yang tercinta, Bapakku Alm. Rulih Tarigan dan mamakku Dahlia br Purba, S.Pd, yang memberikan dukungan penuh dalam kasih sayang yang begitu besar dan senantiasa mendukung dan mendoakan saya sehingga gelar sarjana ini bisa didapatkan. 5. Saudara kandung saya, abangda Irfan Andrianta Tarigan, SH, dan keluarga, abangda Nelwan Tarigan S.Pt, beserta seluruh keluarga yang tidak bisa disebutkan satu persatu. 6. Teman – teman mahasiswa stambuk 2010 Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara 7. Keluarga besar IMKA (Ikatan Mahasiswa Karo) PANDE KALIAGA FT-USU yang telah memberikan semangat kepada penulis selama berkuliah di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Semua
pihak
yang
telah
banyak
membantu
penulis
dalam
menyelesaikan skripsi ini.
i Universitas Sumatera Utara
Meskipun demikian, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dan kelemahan dari penulisan skripsi ini, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun agar kedepannya dapat lebih baik lagi. Dengan doa dan harapan dari penulis, semoga tulisan ini memberikan manfaat kepada pembaca. Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih dan Tuhan memberkati.
Medan , Agustus 2016
Esta Karina Tarigan Nim : 100401116
ii Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pembangunan konstruksi dengan menggunakan logam pada masa sekarang ini banyak melibatkan unsur pengelasan khususnya bidang rancang bangun karena sambungan las merupakan salah satu pembuatan sambungan yang secara teknis memerlukan keterampilan yang tinggi bagi pengelas, agar diperoleh sambungan dengan kualitas baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi arus dan elektroda terhadap distribusi kekerasan dan struktur mikro pada pengelasan Stainless Steel AISI 304. Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh ganda V dengan sudut 45. Dalam penelitian ini digunakan arus dan diameter elektroda yang berbeda, arus yang digunakan adalah 85 A,95 A,105 A,115 A dan diameter elektroda yang digunakan adalah 2,6 mm dan 3,2 mm,jenis las yang digunakan adalah Shielded Metal Arc Welding (SMAW). Pengujian yang digunakan berupa uji kekerasan dan fhoto mikro. Berdasarkan hasil penelitian didapat nilai kekerasan yang paling tinggi pada elektroda 3,2 mm dengan arus 85 A (85,86 HRB). Maka sebaiknya dapat dipakai dalam pengelasan ini denga elektroda diameter 3,2 mm dan arus 85 A, karena memiliki nilai kekerasan yang paling tinggi dibandingkan ketika memakai elektroda diameter 2,6 mm. Untuk pengujian fhoto bahwa semakin besar arus dan diameter yang dipakai dalam pengelasan akan semakin banyak juga terjadinya porositas.
Kata kunci: Stainless Steel AISI 304,pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW), uji kekerasan dan fhoto mikro
iii Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Construction using metal at the present time involves many elements, especially the field of welding engineering for welded joints is one of making connections that technically requires a high skill for welding, in order to obtain a connection with good quality. This study aims to determine the effect of variations in flow and the electrode on the distribution of hardness and microstructure in welding Stainless Steel AISI 304. seam type used is a double hem V with an angle 45. In this study used current and electrode diameter different, current used is 85 A, 95 A, 105 A, 115 A and the diameter of the electrode used is 2.6 mm and 3.2 mm, the type of weld used is Shielded Metal Arc welding (SMAW). Tests used in the form of micro hardness testing and fhoto. Based on the research results obtained hardness values were highest at 3.2 mm electrodes with a current 85 A (85.86 HRB). It should be used in these premises welding electrode diameter of 3.2 mm and a flow of 85 A, because it has the highest hardness value than when using an electrode diameter of 2.6 mm. For testing fhoto that the greater the flow and diameter are used in welding will be more and more also the occurrence of porosity.
Keywords: Stainless Steel AISI 304, welding Shielded Metal Arc Welding (SMAW), hardness and micro fhoto
iv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................. i ABSTRAK ................................................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR ................................................................................... viii DAFTAR TABEL ....................................................................................... xi BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................... .. 1.2 Perumusan Masalah .............................................................. .. 1.3 Tujuan Penelitian .................................................................. .. 1.4 Batasan Masalah .................................................................... .. 1.5 Sistematika Penulisan ........................................................... .. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Baja ....................................................................................... .. 2.1.1 Sejarah Baja ............................................................... .. 2.1.2 Sifat-Sifat Baja ............................................................ .. 2.1.3 Jenis-Jenis Baja .......................................................... .. 2.1.4 Stainless Steel ............................................................ .. 2.1.4.1 Baja Stainless Mantensitik.............................. .. 2.1.4.2 Baja Stainless Ferritik .................................... .. 2.1.4.3 Baja Stainless Austenitik ................................ .. 2.1.4.4 Baja Stainless Dupleks .................................. .. 2.1.4.5 Baja Stainless Pengerasan Endapan ......................................................... .. 2.2 Pengelasan ............................................................................. .. 2.2.1 Sejarah Pengelasan ..................................................... .. 2.2.2 Pengertian Las ............................................................ .. 2.2.3 Klasifikasi Cara-Cara Pengelasan dan Pemotongan ................................................................ .. 2.2.4 Las SMAW (Shielded metal arc welding) .................. .. 2.2.5 Prinsip Kerja Las Listrik ............................................ .. 2.2.6 Klasifikasi Kawat Elektroda dan Fluksi ...................... .. 2.2.6.1 Kawat Elektroda ............................................ .. 2.2.6.2 Fluksi .............................................................. .. 2.2.7 Siklus Termal Daerah Lasan (Heat Affected Zone) .................................................. .. 2.2.8 Desain Sambungan las ............................................... .. 2.2.9 Parameter Pengelasan ................................................. .. 2.3 Pengujian Hasil Pengelasan ................................................. .. 2.3.1 Uji Kekerasan ............................................................ .. 2.3.2 Photo Mikro .............................................................. .. 2.4 Cacat Pada Las .................................................................... .. 2.4.1 Jenis Cacat Pada Permukaan Las .............................. .. 2.4.2 Retak Las .................................................................... ..
1 3 3 4 4
6 6 7 8 11 11 12 12 14 15 15 15 17 18 19 20 23 23 24 25 28 30 31 31 34 35 35 44
v Universitas Sumatera Utara
BAB III
BAB IV
BAB V
2.4.3 Lubang- Lubang Halus Pada Pengelasan ................... .. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan waktu ................................................................ .. 3.2 Alat dan Bahan .................................................................... .. 3.3 Langkah – Langkah Penelitian ........................................... .. 3.3.1 Pengujian Struktur Mikro ........................................... .. 3.3.2 Pengujian Kekerasan (Hardness Test) ........................ .. HASIL DAN ANALISA 4.1 Pendahuluan ......................................................................... .. 4.1 Hasil Pengujian ..................................................................... .. 4.2 Hasil Pengujian Kekerasan.................................................... .. 4.3 Hasil Pengamatan Struktur Mikro ........................................ .. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ........................................................................... .. 5.2 Saran ................................................................................ ..
45 46 46 48 49 53
56 56 56 58 65 65
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar2.1PerkembanganCaraPengeasan......................................................... 17 Gambar 2.2 Klasifikasi Cara Pengelasan ............................................................. 19 Gambar 2.3 Las SMAW........................................................................................ 20 Gambar 2.4 Arah Pembekuan Dari Logam Las.................................................... 25 Gambar 2.5 Bagian las.......................................................................................... 26 Gambar 2.6 Tranformasi Fasa Pada Logan Hasil Pengelasan.............................. 27 Gambar 2.7 Jenis-jenis Sambungan Las............................................................... 29 Gambar 2.8 Pengaruh Arus Listrik....................................................................... 30 Gambar 2.9 Prinsip Kerja Metode Kekerasan Rockwell ...................................... 32 Gambar 2.10 Alat Uji Photo Mikro (Mikroskop Optic)........................................ 34 Gambar 2.11 Lubang Jarum.................................................................................. 36 Gambar 2.12 Percikan Las.................................................................................... 36 Gambar 2.13 Retak............................................................................................... 37 Gambar 2.14 Keropos........................................................................................... 37 Gambar 2.15 Muka Cekung ................................................................................. 38 Gambar 2.16 Longsor Pinggir.............................................................................. 38 Gambar 2.17 Penguat Berlebihan......................................................................... 38 Gambar 2.18 Jalur Terlalu Besar.......................................................................... 39 Gambar 2.19 Tinggi Rendah................................................................................. 39 Gambar 2.20 Lapis Dingin.................................................................................... 40 Gambar 2.21 Penetrasi Tidak Sempurna............................................................... 40 Gambar 2.22 Penetrasi Berlebihan....................................................................... 41 Gambar 2.23 Retak Akar...................................................................................... 41 Gambar 2.24 Terbakar Tembus............................................................................ 42 Gambar 2.25 Longsor Pinggir Akar..................................................................... 42 Gambar 2.26 Akar Cekung................................................................................... 42 Gambar 2.27 Stop Start A.................................................................................... 43 Gambar 2.28 Stop Start B .................................................................................... 43 Gambar 2.29 Terjdinya Lubang Halus Dalam Pengelasan Aluminium............... 45 Gambar 3.1 Kabel Las ......................................................................................... 46
vii Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Mesin Polish .................................................................................... 48 Gambar 3.3 Alat Uji Photo Mikro ....................................................................... 50 Gambar 3.4 Spesimen Etsa Kimia........................................................................ 52 Gambar 3.5 Spesimen Setelah di Etsa ................................................................. 52 Gambar 3.6 Alat Uji Rockwell ............................................................................. 53 Gambar 3.7 Spesimen Uji Kekerasan .................................................................. 54 Gambar 3.8 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 55 Gambar 4.1 Grafik Nilai Kekerasan Rata-Rata (HRB) Dengan Elektroda E 308L Diameter 2,6 mm................................................................ 57 Gambar 4.2 Grafik Nilai Kekerasan Rata-Rata (HRB) Dengan Elektroda E 308L Diameter 3,2 mm ............................................................... 58 Gambar 4.3 Hasil Photo Mikro Dengan Elektroda E 308L Diameter 2,6 mm Dan Arus 85 A.................................................................... 59 Gambar 4.4 Hasil Photo Mikro Dengan Elektroda E 308L Diameter 2,6 mm Dan Arus 95 A.................................................................... 59 Gambar 4.5 Hasil Photo Mikro Dengan Elektroda E 308L Diameter 2,6 mmDan Arus 105 A..................................................................
60
Gambar 4.6 Hasil Photo Mikro Dengan Elektroda E 308L Diameter 2,6 mmDan Arus 115 A.................................................................
61
Gambar 4.7 Hasil Photo Mikro Dengan Elektroda E 308L Diameter3,2 mmDan Arus 85 A.....................................................................
61
Gambar 4.8 Hasil Photo Mikro Dengan Elektroda E 308L Diameter 3,2 mmDan Arus 95 A....................................................................
62
Gambar 4.9 Hasil Photo Mikro Dengan Elektroda E 308L Diameter 3,2 mmDan Arus 105 A..................................................................
63
Gambar 4.10 Hasil Photo Mikro Dengan Elektroda E 308L Diameter 3,2 mmDan Arus 115 A................................................................. 63
viii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Stainless steel AISI 304............................................ 13 Tabel 2.2 Sifat Mekanik Stainless steel AISI 304. ................................................ 14 Tabel 2.3 Sifat – sifat dan Listrik Stainless steel AISI 304 Pada Kondisi Annealed. ........................................................................ 14 Tabel 2.4 Hubungan Diameter Elektroda Dengan Arus Pengelasan. ................... 31 Tabel 2.5 Rockwell Hardness Scales. ................................................................... 33 Tabel 4.1 Nilai Kekerasan (HRB) Dengan E 308L Diameter 2,6 mm. ................ 56 Tabel 4.2 Nilai Kekerasan ( HRB) Dengan E 308L Diameter 3,2 mm. ............... 57 Tabel 4.3 Spesifikasi Spesimen. ............................................................................58
ix Universitas Sumatera Utara
