ISSN : 1693 - 2382
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
JURNAL PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PANCASILA
Volume 9 Nomor 1, Januari 2013
PEMBUATAN DAN PERAKITAN PENGOLAHAN LIMBAH CAIR HASIL PROSES PEMBUATAN TAHU Wina Libyawati, Estu Prayogi ANALISIS PENGARUH PENEMPATAN LAYAR MONITOR KOMPUTER TERHADAP KENYAMANAN OPERATOR Tri Mulyanto, Adriansyah M.T. ANALISIS KARAKTERISTIK POMPA SENTRIFUGAL TIPE NS BASIC Supriyono SUPERIORITAS PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI PAKSA DARI NANOFLUIDA PADA PIPA HORIZONTAL Iwan Setyawan
PENGARUH PROSES PENGELASAN ERW TERHADAP SIFAT MEKANIK SERTA KOMPOSISI KIMIA PADA PIPA BAJA API 5L GRADE L245 / PSL-1 Megara Munandar DISTRIBUSI TEMPERATUR ALIRAN FLUIDA DAN ANALISIS NILAI KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PADA HEAT EXCHANGER TIPE COUNTERFLOW MENGGUNAKAN SOLIDWORKS Rr. Sri Poernomo Sari, Dwi Arif Santoso ANALISIS PERPATAHAN PADA BAUT ENGINE MOUNTING REAR TRUCK Nafsan Upara, Dwi Rahmalina, Poppy Rahardjo
Jurnal Ilmiah Mekanikal
Vol. 9
No. 1
Hal. 1-58
Januari 2013
ISSN : 1693 - 2382
ISSN : 1693 - 2382
JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PANCASILA Volume 8 Nomor 2, Agustus 2012
SUSUNAN REDAKSI 1. Pelindung
: Dekan Fakultas Teknik Universitas Pancasila.
2. Penanggung Jawab : Ketua Jurusan Teknik Mesin
3. Pimpinan Redaksi : Prof. Dr. Ir. Wibowo Paryatmo, M.Sc, IPM
4. Dewan Redaksi
: -
Prof. Dr. Ir. Djoko W. Karmiadji, MSME (Perancangan) Prof. A. Anton (Manufaktur) Prof. Dr. Ir. Prawoto, MSAe (Otomotif) Prof. Dr. Ir. Chandrasa Sukardi (Konversi Energi) Dr. Ir. Yohanes Dewanto (Mekatronika)
5. Redaksi Pelaksana : -
Ir. Titiek Ediyanto, MSi Ir. Eka Maulana, MMT Ir. Herlan Martono, MSc Agri Suwandi, ST.,MT
6. Sekretariat
:-
Sugeng Riyanto, A.Md M. Yunus
7. Penerbit
: Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasila
8. Alamat Redaksi
: Srengseng Sawah, Jagakarsa, Jakarta Selatan 12640 Telp. (021) 7864730. ext. 105 Fax. (021) 7270128 Email :
[email protected]
Jurnal mekanikal terbit 2 kali dalam 1 tahun pada bulan Januari dan Agustus.
KATA PENGANTAR Jurnal mekanikal merupakan media komunikasi ilmiah antara sesama dosen,
mahasiswa,
peneliti,
dan
masyarakat
mengembangkan profesi tenaga pengajar.
ilmiah
disamping
untuk
Isi jurnal ini berupa tulisan yang
diharapkan dapat menjadikan tambahan pengetahuan dan wawasan untuk lebih kreatif dalam mengembangkan kompetensi yang dimiliki. Tim redaksi jurnal sadar bahwa masih banyak kelemahan dalam penyajian, untuk itu diperlukan saran dan kritik yang membangun dari pembaca yang dapat meningkatkan kualitas jurnal ilmiah mekanikal. Akhirnya, kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga terbitnya jurnal mekanikal ini. Jakarta,
Januari 2013
Wasalam Redaksi
ISSN 1693 - 2382
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Volume 9 Nomor 1, Januari 2013
DAFTAR ISI 1.
2.
3.
PEMBUATAN DAN PERAKITAN PENGOLAHAN LIMBAH CAIR HASIL PROSES PEMBUATAN TAHU Wina Libyawati, Estu Prayogi
1-8
ANALISIS PENGARUH PENEMPATAN LAYAR MONITOR KOMPUTER TERHADAP KENYAMANAN OPERATOR Tri Mulyanto, Adriansyah M.T.
9-14
ANALISIS KARAKTERISTIK POMPA SENTRIFUGAL TIPE NS BASIC 15-27
Supriyono 4.
5.
6.
SUPERIORITAS PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI PAKSA DARI NANOFLUIDA PADA PIPA HORIZONTAL Iwan Setyawan
28-34
PENGARUH PROSES PENGELASAN ERW TERHADAP SIFAT MEKANIK SERTA KOMPOSISI KIMIA PADA PIPA BAJA API 5L GRADE L245 / PSL-1 Megara Munandar
35-43
DISTRIBUSI TEMPERATUR ALIRAN FLUIDA DAN ANALISIS NILAI KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PADA HEAT EXCHANGER TIPE COUNTERFLOW MENGGUNAKAN SOLIDWORKS
44-53
Rr. Sri Poernomo Sari, Dwi Arif Santoso 7.
ANALISIS PERPATAHAN PADA BAUT ENGINE MOUNTING REAR TRUCK Nafsan Upara, Dwi Rahmalina, Poppy Rahardjo
Jurnal Ilmiah Mekanikal
Vol. 9
No.1
Hal. 1-58
Januari 2013
54-48
ISSN : 1693 - 2382
PENGARUH PROSES PENGELASAN ERW TERHADAP SIFAT MEKANIK SERTA KOMPOSISI KIMIA PADA PIPA BAJA API 5L GRADE L245 / PSL-1 Megara Munandar Dosen Teknik Mesin –FTUP ABSTRAK Penelitian ini tentang pengaruh pengelasan ERW terhadap sifat mekanik serta komposisi kimia pada pipa baja API 5L Grade L245 / PSL-1. Las resistansi listrik digunakan untuk pengelasan pembuatan pipa baja tersebut. Uji dilakukan pada daerah anil dan non anil, termasuk pengujian daerah material dan daerah lasan, serta menghitung besar masukan panas. Pengujian ini mencakup pengujian tarik, pengujian takik, pengujian metalografi dan pengujian komposisi kimia. Dapat disimpulkan bahwa uji tarik dan uji takik sebelum dimasukan panas nilainya lebih tinggi dibandingkan setelah panas masuk. Uji metalografi terjadi perubahan mikro struktur dan ferit lebih dominan dari pada perlit tetapi mikro struktur perlit lebih besar. Uji komposisi kimia terjadi penurunan yang drastis setelah pemasukan panas. Kata kunci : Pengelasan ERW, sifat mekanik, komposisi kimia, pipa baja, API 5L. PENDAHULUAN Pada saat ini perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin cepat, telah melahirkan produk – produk teknologi yang semakin canggih yang hampir mencakup seluruh bidang kehidupan manusia, bidang permesinan adalah salah satu diantaranya. Dalam pemakaiannya, pipa-pipa banyak digunakan untuk tiang telepon, saluran air minum, tiang listrik, pipa untuk penyaluran minyak dan gas. Pipa mayoritas menggunakan bahan dasar baja. Sebagian orang pasti tahu bahwa pipa-pipa yang digunakan tersebut tahan terhadap tekanan air yang besar, tahan terhadap minyak pada saat pengeboran dan tahan terhadap gas pada saat dilewati, bahkan yang lebih penting lagi apakah produk yang akan digunakan sudah teruji dan sudah aman bila digunakan serta tidak terjadi kebocoran. Proses pembuatan sebuah pipa, dapat berasal dari lembaran plat dengan berbentuk coil kemudian diroll dan dilakukan proses pengelasan. Salah satu proses pengelasan yang digunakan adalah ERW (Electric Resistance Weld) yaitu dengan menyambung antara sisi sebelah kiri dengan sisi yang sebelah kanan dengan cara dipanaskan atau Contact. Penggunaan teknologi las pada pembuatan atau pembentukan pipa baja dari pelat dengan pengelasan yang dikenal dengan nama welded pipe dimana menuntut mutu pengelasan yang baik. Pada prakteknya, sambungan las dalam banyak kasus pada logam baja, sering dijumpai
timbulnya gejala retak dan patah getas. Retak dalam pengelasan kebanyakan karena juru las dalam melaksanakan pengelasan kecepatannya amat lambat dapat menghasilkan nilai masukan panas yang tinggi sehingga terjadi siklus termal terutama disekitar logam las (weld metal). Patah getas umumnya terjadi sewaktu temperatur lingkungan turun dengan drastis. Fenomena ini akan berpengaruh terhadap ukuran butir, sturktur mikro dan tegangan sisa yang akhirnya mempengaruhi terhadap sifat mekanis sambungan las. PT. Bakrie Pipe Industries Bekasi, merupakan salah satu industri yang memproduksi pipa baja yang dibuat dari pelat dengan menggunakan proses pengelasan tahanan listrik (Electric Resisitance WeldingERW). Terdapat dua jenis produksi pipa baja yang diberi nama PSL-1 dan PSL-2 yang dihasilkan PT. Bakrie Pipe Industri. Baik untuk jenis PSL-1 dan PSL-2 dibuat dari pelat yang di rol kemudian dilakukan penyam-bungan dengan proses pengelasan tahanan listrik. Untuk maksud tersebut diatas, penilitian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh perubahan besaran masukkan panas (head input) terhadap sifat mekanis sambungan las.Untuk itu diperlukan beberapa pengujian terhadap sampel sambungan las yang terdiri dari pengujian tarik (tension), uji takik (charpy test), metalografi dan komposisi kimia.
Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
35
POKOK PERMASALAHAN Berdasarkan latar belakang permasalahaan tersebut diatas, maka pokok permasalahan dalam penelitian ini adalah : 1. Berapa besar masukan energi panas (head input) dalam proses pengelasan pembuatan pipa baja. 2. Berapa besar pengaruh masukan energi panas terhadap kekuatan tarik bahan (base metal). 3. Berapa besar pengaruh masukan energi panas terhadap nilai impak bahan (base metal), dan bahan las (weld metal). 4. Apakah terjadi perubahan struktur bahan akibat masukan energi panas. 5. Apakah terjadi komposisi kimia energi panas.
perubahan dalam akibat pemasukan
TUJUAN PENELITIAN Tujuan yang ingin penelitian ini adalah : 1.
dicapai
dalam
Mengetahui besar masukan energi panas (head input) dalam proses pengelasan pembuatan pipa baja.
Teknik ini telah diakui sebagai teknik pengumpulan data atau fakta yang penting dilakukan dalam upaya pengembangan sistem informasi, bertanya langsung kepada pihak-pihak yang berwenang untuk memberikan berbagai informasi yang diperlukan dalam pelaksanaan penelitian. 1. Struktur Mikro dan Sifat-sifat Mekanik Hubungan antara kecepatan pendinginan dan struktur mikro yang terbentuk biasanya digambarkan dalam diagram yang menghubungkan waktu, suhu dan transformasi “Continuos Cooling Transformation” dan disingkat menjadi diagram CCT. Pada gambar 2.1 di tunjukkan struktur mikro dari campuran ferit-perlit, baint kasar yang dihasilkan pada temperatur tinggi, baint halus yang dihasilkan pada sekitar suhu martensit atau titik Ms dan martensit sempurna. Kekuatan baja ferit-perlit ter-utama batas luluhnya sangat tergantung pada ukuran butir ferit. Hubungan ini (Hall-petch) dirumuskan dalam persamaan berikut: (1)
2. Mengetahui pengaruh masukan energi panas terhadap kekuatan tarik bahan (base metal).
Di mana:
3. Mengetahui pengaruh masukan energi panas terhadap nilai impak bahan (base metal), dan bahan las (weld metal).
K = konstanta D = besar butir Beberapa data yang mendukung persamaan 1 ini ditunjukkan dalam gambar 2 di samping hubungan dengan kekuatan, ternyata bahwa besar butir juga mempengaruhi energi patah (uji Charpy) dan perambatan retakan. Penelitian-penelitian menunjukkan bahwa makin halus butir-butir Kristal makin rendah suhu transisi ulet, getas seperti yang ditunjukkan dalam gambar 3 Karena itu tindakan memperhalus butir adalah tindakan yang sangat tepat dalam usaha memperbaiki kekuatan dan katangguhan baja ferit-perlit.
4. Mengetahui perubahan struktur bahan akibat masukan energi panas. 5. Mengetahui perubahan struktur kimia akibat masukan energi panas. METODE PENELITIAN Dalam mencari keterangan sebagai bahan pokok dalam Laporan Penelitian ini, maka penulis telah melakukan beberapa cara guna mendapatkan data yaitu : 1. Metode Survey Lapangan Guna memperoleh data, maka penulis melakukan pengamatan secara langsung terhadap kegiatan-kegiatan yang berhubungan pembuatan pipa baja dari pelat dengan proses pengelasan ERW dan akan memperoleh data parameter las, hasil dari pengujian tidak merusak dan merusak. 2. Metode Wawancara
Gambar 1 Struktur Mikro dalam Baja Karbon Rendah
Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
36
Sehingga besarnya masukan energi panas yang dihasilkan dapat dihitung dengan rumus (Material Proceses In Manufacturing E Paul Degarmo Cs). 2
Q = η . I . R . t ( Joul /m ) (2) Dengan: η = Efisiensi pengelasan (0,7) I = Arus listrik (A) R = Tahanan listrik (Ohm) t = Waktu siklus pengelasan (sekon) Gambar 2 Hubungan antara Kekuatan Luluh dan Besar Butir
3. Pengujian Mekanik 1 Uji Tarik 2 Uji Takik 3 Uji Metalografi 4 Uji Komposisi kimia
Gambar 3 Hubungan antara suhu Transisi Geta-Ulet pada Uji Charpy dan Besar Butir 2. Pengelasan Resistansi Listrik Dalam sub bab ini akan dibahas mengenai las resistansi listrik karena pengelasan yang digunakan untuk pembuatan pipa pada Bakrie Pipe Industries menggunakan ERW (Electric Resistance Welding). Proses pengelasan las resistansi listrik yaitu dengan menggunakan arus yang cukup besar dialirkan melalui logam sehingga menimbulkan panas pada sambungan, dan dibawah pengaruh tekanan dan pengaturan hambatan listrik sehingga terbentuklah sambungan las. Transformator yang terdapat dalam mesin las merubah tegangan arus bolak - balik dari 110-220 V menjadi 4-12 V dan arusnya menjadi cukup besar sehingga menghasilkan panas yang diperlukan. Bila arus mengalir dalam logam, panas timbul didaerah ujung elektroda dengan tahanan listrik yang terbesar, yaitu pada batas permukaan kedua logam atau lembaran dan terjadilah sambungan las. Besar arus yang diperlukan didaerah 2 sambungan bekisar antara 50-60 MVA/m dengan tenggang waktu sekitar 12 m/menit, tekanan yang diperlukan berkisar antara 3050 MPa. Pada pengelasan resistansi listrik ada tiga faktor yang perlu diperhatikan: a. Besarnya arus listrik yang dipergunakan untuk pengelasan. b. Besarnya tahanan arus listrik yang digunakan dalam pengelasan. c. Waktu yang digunakan dalam siklus pengelasan.
DIAGRAM ALIR PENELITIAN Pada lanjutan ini akan dibahas mengenai data-data hasil penelitian yang diperoleh dari pengujian : 1. Tarik (material dan lasan) 2. Takik (material, dan lasan) 3. Metallorgrafi 4. Komposisi kimia
Didalam menganalisa kekuatan pengaruh temperatur proses las pada logam induksi pipa baja API 5L grade B PSL 1, pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik, uji takik, metalografi dan komposisi kimia. Dan hasil uji tersebut kemudian dianalisa besar pengaruh temperatur las terhadap logam yang belum dilas atas kekuatan tarik, takik, metalografi dan komposisi kimia pengujian. Adapun alir diagram penelitiaan ini adalah sebagai beriku:
Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
37
2. Pengujian takik 3. Pengujian metalografi 4. Uji komposisi kimia 4.2.1. Uji tarik
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Seperti yang telah diuraikan di atas bahwa material yang digunakan adalah termasuk jenis baja karbon rendah. Uji tarik material pipa PSL-1 (sebelum dilas) di tunjuk pada tabel 1 daerah anil dan daerah non anil.
Mulai
Pengambilan Spesimen Pipa Baja API 5L-B
Tabel 1 Uji tarik daerah material (Base Metal) Variabel Pengujian -Spesimen Tidak Las (Trans BM) - Spesimen dilas (Weld)
Pembuatan Spesimen uji tarik
Pembuatan Spesimen uji impak
Pembuatan Spesimen uji metallorgrafi
Uji impak
Uji metalografi
Pembuatan spesimen Komposisi kimia
Menghitung elastisitas dari material
Uji tarik
Pengolahan data
Uji Kimia
No Sam pel
Teb al (m m)
A1-1
9,3
A1-2
9,2 9,2 6 9,2 8
A1-3
Pengolahan data
A1-4
leb ar (m) 38, 1 38, 1 38, 1 38, 1
Yield stren ght (kg) 14 300 12 500 13 000 13 600
Tensi le stren ght (kgf) 18 200 16 700 18 000 18 500
keteran gan anil anil non anil non anil
Pembahasan
Kesimpulan dan saran
Selesai
PENGUMPULAN DATA API 5 L grade B PSL 1 menggunakan jenis bahan baja karbon rendah dengan kadar 0,30%. Pengumpulan data di lakukan untuk material sebelum di las dan material sesudah dilas terhadap uji tarik, uji takik, metalografi dan komposisi kimia.
4.1. Data Pengelasan Proses pengelasan yang dilakukan adalah menggunakan ERW (Electric Resistance Welding), dimana data pengelasan sebagai berikut : Kecepatan pengelasan (v) = 10 mtr / mnt. Besarnya arus (I) = 217 Amp Tegangan (v) = 320 kV / Volt
4.2.2. Pengujian takik Prosedur ini menetapkan cara untuk mengetahui ketangguhan material terhadap beban takik pada temperatur tertentu. Energi yang diserap oleh benda Tabel 2 Uji takik pada daerah bahan (Base Metal)
uji persatuan luas patahan mencerminkan ketangguhannya pada daerah anil dan daerah non anil dapat dilihat pada tabel 2. 4.2.3. Metalografi Pengujian metalografi material PSL – 1 sebelum di las, dengan dilihat 500 x lipat dari aslinya, diperlihatkan pada gambar 8.
4.2. Data Material Sebelum Dilas Data pengujian material sebelum yang di kumpulkan sebagai berikut. Cara pengujian yaitu : 1. Pengujian tarik Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
38
Gambar 3 Daerah Material Base Metal Area Grade B Pemb : 500 x
Tabel 4 Uji tarik daerah lasan (Fusion line) Tensile No Tebal lebar strenght Kete Sampel (mm) (m) (kgf) rangan A2-1 9,25 38,1 18 000 anil A2-2 9,05 38,1 17 600 anil non A2-3 9,22 38,1 18 500 anil non A2-4 9,23 38,1 18 500 anil 4.3.2. Pengujian Takik
4.2.4. Komposisi Kimia Hasil pengujian komposisi kimia untuk material (base metal) PSL – 1, prosedur ini menetapkan cara meng-analisa komposisi kimia sebelum dilas diperlihatkan pada tabel 3 berikut ini. Tabel 3 persyaratan Komposisi Kimia Untuk Pipa PSL 1 Catatan : a. 0.5 % maksimum untuk copper (Cu), 0.50% maksimum untuk nikel (Ni), maksimum), 50% untuk chromium, (Cr) dan 0.15% untuk molybdenum (Mo). Untuk grade sampai dan termasuk L360 (X52), Cu, Cr, dan Ni tidak boleh ditambahkan secara sengaja. b. Untuk reduksi setiap sebesar 0.01% di bawah konsentrasi maksimum karbon yang ditentukan, kenaikan sebesar 0,05% di atas ketentuan maksimum untuk mangan diperbolehkan sampai batas maksimum sebesar 1.65% untuk grade L245 (B) sampai dengan L360 (X52), sampai batas maksimum sebesar 1.75% untuk grade > L360 (X52), tetapi < grade L485 (X70), dan samapai batas maksimum 2.00% untuk grade L485 (X70). c. Kecuali kalau ada kesempatan lain, Nb + V 0.06% d. Nb + V + Ti 0.15%
Pengujian takik dilakukan didaerah lasan dapat dilihat pada tabel 5 takik Test Report berikut ini. Tabel 5 Uji takik pada daerah lasan (Fusion line) No Samp el B2-1 B2-2 B2-3 B2-4 B2-5 B2-6
Pos isi Lasa n Lasa n Lasa n Lasa n Lasa n Lasa n
Tem perat ur
Nil ai
25⁰C
40
25⁰C
41
25⁰C
36
25⁰C
40
25⁰C
36
25⁰C
42
Rata -rata
Ket anil
39
39,3 3
anil anil Non anil Non anil Non anil
4.3.3. Metalografi Material pada gambar ini adalah material pada daerah lasan.
4.3. DATA MATERIAL SETELAH DILAS 4.3.1. Pengujian Tarik Pengujian tarik disini adalah pengujian setelah material dilas dapat dilihat pada tabel 4 daerah anil dan non anil spesipikasi Product API (PSL-1) berikut ini.
Gambar 4 Daerah Lasan Fusion Line Area Grade B PEMB : 500 X
Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
39
4.3.4. Komposisi Kimia Untuk komposisi kimia antara material dengan bagian dilas tidak signifikat atau tidak jauh berbeda dengan bagian materialnya.
Tabel 6 Persyaratan Komposisi Kimia Untuk Pipa PSL 1 (sesudah dilas)
Gambar 6 Mesin ELVA – Norway Manufaktur : Kaisar Torance - USA Type : 5 rolls system - 2 upper rolls - 2 side rolls - 1 bottom roll 4.4.3. Mesin uji tarik
4.4. Data Mesin Untuk Pembuatan Pipa 4.4.1. Mesin KT 24 (Kaisar Torrance 24)
Gambar 7 Mesin Uji Tarik Universal Sebuah mesin untuk membuat pipa dengan kapasitas berdiameter 8 inchi sampai 24 inchi. Dimana proses tersebut berbentuk, dari sebuah pelat yang dibentuk hingga menjadi sebuah pipa dengan diameter 8 inchi sampai 24 inchi dan mengalami beberapa kali proses pembentukan. 4.4.2. Mesin Pengelasan Pipa Disini akan membahas mesin yang digunakan adalah mesin ELVA – NORWAY. 1. Mesin Elva – Norway Prosedur ini menerapkan cara mengelas pipa tanpa bahan (filter metal) dengan mesin High Frequency Welding sehingga memenuhi persyaratan yang telah ditentukan.
Nama : Testing Machine universal Merk : Shlmadzu Kapasitas : 50 ton atau 50 000 kgf 4.4.4. Mesin uji takik
Gambar 8 Mesin Uji Takik Nama : Impact Test (charpy) Merk : Wolpert Kapasitas : 300 joule 4.4.5. Metalografi
Gambar 5 Mesin ELVA – Norway Manufaktur : ELVA –NORWAY Type : Weldac 600 KW Output : - 600 KW - 160 – 220 kHZ
Gambar 9 Mesin Metalografi Merk : Olympus Pembesaran : 500 kali lipat 4.4.6. Analisa kimia
Gambar 10 Mesin Analisa Kimia
Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
40
5. Besar Pemasukan Energi Panas (Heat Input) Disini akan dihitung mengenai besar pemasukan energy (Q) berdasarkan panas bebas rumus (2) adalah : 2 Q = η . I . R . t ( Joul / m ) Diketahui data-data sebagai berikut :
Non anil Kekuatan luluh /Yield Strength (YS) : Dimana F = 13000 A = tebal x lebar = 9,26 x 38,1 2 = 352.81 (mm )
I = Arus listrik 217 A t = Waktu siklus pengelasan 10 m/mnt Untuk itu perlu dihitung terlebih dahulu tahan listrik (Ohm) R=
Kekuatan tarik /Tensile Strength (TS) : Dimana F = 18000 A = tebal x lebar = 9,26 x 38,1 2 = 352.81 (mm )
R= = = 36,2 t = 10 m/mnt x 60 det = 600 m/det Maka : 2 Q = 0,7 x 217 x 36 x 600 = 711 986 680 joule/m kesimpulan untuk heat input adalah besarnya 711 986 680 joule/m 5.1. Kekuatan Tarik a. Bahan awal sebelum dilas Kekuatan tarik bahan anil dan non anil sebelum di las dihitung berdasarkan rumus (5) Anil Kekuatan luluh /Yield Strength (YS) : Dimana F = 14300 A = tebal x lebar = 9,30 x 38,1 2 = 354.33 mm
Dimana F = 18200 A = tebal x lebar = 9,30 x 38,1 2 = 354.33 mm
(Elongation)
b. Material yang sesudah dilas Anil Kekuatan luluh /Yield Strength (YS): Tidak ada pengujian, tetapi mempunyai syarat minimum yaitu 245 MPA Kekuatan tarik /Tensile Strength (TS) :
Dimana F = 18000 A = tebal x lebar = 9,25 x 38,1 2 = 352.43 (mm )
Kekuatan tarik /Tensile Strength (TS) :
Untuk perpanjangan adalah
Untuk perpanjangan adalah
Non anil Kekuatan luluh /Yield Strength (YS): Tidak ada pengujian, tetapi mempunyai syarat minimum yaitu 245 MPA Kekuatan tarik /Tensile Strength (TS) :
Dimana F = 18500 A = tebal x lebar = 9,22 x 38,1 2 = 351.28 (mm )
(Elongation) Untuk perpanjangan Elongation Tidak ada pengujian, tetapi mempunyai syarat minimum yaitu 28%.
Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
41
Kesimpulan untuk pengujian tarik : dan elongation. Nilai anil (YS) 396 MPa, (TS) 504 MPa lebih tinggi dibandingkan non anil (YS) 361 MPa, (TS) 501 MPa. Sedangkan elongationnya anil 36,42 % lebih rendah dibandingkan non anil 37,01 %. Setelah dilakukan pengelasan dimana ada pemasukan energi panas 711 986 680 joule/m dari hasil pengujian tarik (YS) dan elongation tidak dilakukan pengujian tetapi mempunyai nilai minimum yaitu : (YS) 245 dan elongation 28%. Sedangkan untuk daerah (TS) 501 MPa anil lebih rendah dari non anil 517 MPa. 5.2. Pengujian Takik Pengujian takik untuk daerah material (base metal) Anil Rata-rata = =
= 52 joule Non anil Rata-rata = =
= 48.33 joule Pengujian impak Value untuk daerah lasan (fusion line) Anil Rata-rata = = = 39.33 joule
Non anil Rata-rata = =
= 39 joule Kesimpulan Uji Takik Dari hasil pengujian takik bahwa nilai takik material anil 52 joule lebih tinggi dibandingkan daerah lasan anil 39 joule. Sedangkan daerah material non anil 48,33 joule lebih tinggi dibandingkan daerah lasan non anil 39,33 joule. Begitu juga dengan anil dan non anil. Dengan semakin banyak nilai panas yang masuk maka semakin kecil nilai takiknya. 5.3. Metalografi Metalografi untuk material Pada daerah material hanya terdapat ferit dan perlit. Tetapi terdapat pula bainit
halus dan kasar serta butirannya lebih besarbesar. Metalografi untuk lasan Butirannya lebih pekat (butiran kecilkecil) dan untuk mengetahui fusion line sangat susah dan butiran sangat halus. Biasanya untuk daerah fusion line hanya terjadi bainit halus saja. Kesimpulan Metalografi Pada daerah material base metal terdapat ferit dan perlit. Tetapi terdapat pula bainit halus dan kasar serta butirannya lebih besar-besar. Pada daerah lasan fusion line butirannya lebih pekat (butiran kecil-kecil) dan untuk mengetahui fusion line sangat susah serta butiran sangat halus. Biasanya untuk daerah fusion line hanya terjadi bainit halus saja. 5.1.5. Komposisi Kimia a. Komposisi kimia sebelum dilakukan pengelasan dari rumus (7) adalah sebagai berikut: CE (IWW) = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) /15 =0,26+1,20/6+(0,030+0,150 +0,100)/5+(0,300+0,500) / 15 = 0,26+0,2+0,056+0,053 = 0,569 % b. Komposisi kimia sesudah dilakukan pengelasan CE (IWW) = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) /15 =0,16+0,74/6+(0,011+0,009 +0,001)/5+(0,015+0,024)/ 15 -3 = 0,16 + 0,123 + 4,2 x 10 + 2,6 x -3 10 = 0,289 % c. Kesimpulan Analisa Kimia Untuk komposisi kimia terjadi penurunan sangat derastis antara sebelum dilas dengan sesudah dilas. Pada daerah material CE 0,569 % sedangkan di daerah fusion line CE 0,289 %. Karena ada pemasukan panas yang sangat besar sebesar 711 986 680 joule/m. Terjadi perubahan di karenakan pipa dibentuk maka material tersebut mengalami perubahan panjang karena terjadi proses pembentukan. KESIMPULAN Dari hasil penelitian pengaruh panas yang masuk kedalam sifat mekanik dan komposisi kimia. 1. Besar masukan energi panas (head input) dalam proses pengelasan pembuatan pipa baja adalah 711 986 680 joule/m. 2. Dari hasil pengujian tarik terlihat bahwa bahan sebelum pemasukan panas nilai
Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
42
kekuatan luluh (YS), (TS) dan elongation. Nilai anil (YS) 396 MPa, (TS) 504 MPa lebih tinggi dibandingkan non anil (YS) 361 MPa, (TS) 501 MPa. Sedangkan elongationnya anil 36,42 % lebih rendah dibandingkan non anil 37,01 %. Setelah dilakukan pengelasan dimana ada pemasukan energi panas 711 986 680 joule/m dari hasil pengujian tarik (YS) dan elongation tidak dilakukan pengujian tetapi mempunyai nilai minimum yaitu : (YS) 245 dan elongation 28%. Sedangkan untuk daerah (TS) 501 MPa anil lebih rendah dari non anil 517 MPa. 3. Dari hasil pengujian takik bahwa nilai takik material anil 52 joule lebih tinggi dibandingkan daerah lasan anil 39 joule. Sedangkan daerah material non anil 48,33 joule lebih tinggi dibandingkan daerah lasan non anil 39,33 joule. Begitu juga dengan anil dan non anil. Dengan semakin banyak nilai panas yang masuk maka semakin kecil nilai takiknya. 4. Pada daerah material base metal terdapat ferit dan perlit. Tetapi terdapat pula bainit halus dan kasar serta butirannya lebih besar-besar. Pada daerah lasan fusion line butirannya lebih pekat (butiran kecil-kecil) dan untuk mengetahui fusion line sangat susah serta butiran sangat halus. Biasanya untuk daerah fusion line hanya terjadi bainit halus saja. 5. Untuk komposisi kimia terjadi penurunan sangat derastis antara sebelum dilas dengan sesudah dilas. Pada daerah material CE 0,569% sedangkan di daerah fusion line CE 0,289%. Karena ada pemasukan panas yang sangat besar sebesar 711 986 680 joule/m. Terjadi perubahan di karenakan pipa dibentuk maka material tersebut mengalami perubahan panjang karena terjadi proses pembentukan.
SARAN 1. Agar dilakukannya pengujian kekerasan (harness test). 2. Agar dilakukannya pengujian takik pada 2 mm dari pengelasan (HAZ). 3. Pada uji komposisi kimia dibutuhkan ketelitian agar mengetahui bila ada perubahan unsur yang terkandung didalamnya. DAFTAR PUSTAKA 1. Wiryosumanto, Harsono. Toshie Okumura, Teknologi Pengelasan Logam. Pradnya Paramita, Jakarta, 2000 2. Dieter, George E, Srianti Djaprie, Metalurgi Mekanik Cetakan ke dua. Penerbit Erlangga, Jakarta, 1990 3. Vlock Van Lawrence H, Srianti Djaprie, Ilmu dan Teknologi Bahan. Erlangga, Jakarta, 1981 4. Dieter, George E, Srianti Djaprie, Metalurgi Mekanik Cetakan ke satu. Erlangga, Jakarta, 1987 5. Adnyana, Metalurgi Las, ISTN 6. Prosedur Specsifikasion API 5L Grade B PSL-1 7. Srianti.Djaprie, Bustanul Arifin, M, Phil. Mgrna A. Metalurgi Fisik Modern, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1991 8. www.bsn.go.id/files/@LItbang/PPIS2 007/13PengaruhMasukanPanasSambunga nLasERWTerhadapKekerasanMateri alPipaBajaAPI5L.PDF
Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013
43
