LAPORAN KERJA PRAKTEK

LAPORAN KERJA PRAKTEK

PROSES PRODUKSI PIPA SPIRAL DENGAN LASAN (SPIRAL WELDED STEEL PIPE) MENGACU PADA STANDARD ASTM A 252 PT. SWARNA BAJAPACIFIC

Disusun oleh: Nama

: Tofan Rizkiana Barlian

NIM

: 41308120048

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2011

LEMBAR PENGESAHAN

Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri UNIVERSITAS MERCU BUANA

Nama

: Tofan Rizkiana Barlian

NIM

: 41308120048

Tugas

: Laporan Kerja Praktek

Judul

: PROSES PRODUKSI PIPA SPIRAL DENGAN LASAN STEEL

PIPE)

(SPIRAL WELDED MENGACU

PADA

STANDARD ASTM A 252 PT. SWARNA BAJAPACIFIC

Telah Diperiksa dan Disetujui

Dosen Pembimbing

Koordinator Kerja Praktek

(Nanang Ruhiyat S.T.)

(Nanang Ruhiyat S.T.)

i

Laporan Kerja Praktek

Teknik Mesin

KATA PENGNTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan kerja praktek dengan judul “Proses Produksi Pipa Spiral Dengan Lasan (Spiral Welded Steel Pipe) Mengacu Pada Standard ASTM A 252 PT. Swarna Bajapacific”. Kerja praktek ini merupakan salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh oleh Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana. Dalam penulisan laporan ini penulis mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak, yaitu: 1. Bapak Pandu L. Salam, selaku Direktur utama PT. Swarna Bajapacific. 2. Bapak Jonet Darmono, selaku HRD Manager PT. Swarna Bajapacific. 3. Bapak Nanang Ruhiyat, selaku koordinator dan pembimbing kerja praktek. 4. Bapak Ade Indra, selaku pembimbing kerja praktek di PT. Swarna Bajapacific. Penulis menyadari bahwa penulisan laporan kerja praktek ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis membuka diri untuk menerima kritik dan saran yang dapat membangun dan memotifasi untuk dapat menghasilkan karya yang lebih baik dan bermanfaat. Akhir kata penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri dan rekan-rekan mahasiswa di Jurusan Teknik Mesin sebagai tambahan ilmu pengetahuan dan wawasan sebagai pertimbangan dalam perbaikan produksi.

Jakarta, Mei 2011

Penulis

Universitas Mercu Buana

ii


Teknik Mesin

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN …………………………………………………………i KATA PENGANTAR ………………………………………………………………ii DAFTAR ISI ………………………………………………………………………..iii BAB I : PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang…………………………………………………………..1 1.2. Maksud dan Tujuan…………………………………………………….. 2 1.3. Rumusan Masalah………………………………………………………. 2 1.4. Batasan Masalah………………………………………………………… 2 1.5. Metodologi Penulisan…………………………………………………… 3 BAB II : GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN 2.1. Sejarah dan Latar Belakang Pendirian Perusahaan……………………... 4 2.2. Visi, Misi dan Kebijakan Mutu dan Lingkungan Perusahaan…………... 5 2.2.1. Nilai Pelanggan………………………………………………... 5 2.2.2. Nilai Karyawan………………………………………………... 6 2.2.3. Nilai Pemegang Saham………………………………………... 7 2.3. Ruang Lingkup Sistem Manajemen Mutu………………………………..7 2.4. Sistem Organisasi………………………………………………………...8


iii


Teknik Mesin

BAB III : LANDASAN TEORI 3.1. Proses Pembentukan Logam………………………………………..…. 10 3.1.1. Klasifikasi Proses Pembentukan Logam…………………….. 10 3.1.2. Mekanisme deformasi secara mikro…………………………. 13 3.1.3. Hubungan antara deformasi dengan teori dislokasi………….. 13 3.1.4. Pengaruh deformasi terhadap temperatur rekristalisasi…...…. 15 3.1.5. Mekanisme deformasi logam dalam kaitannya dengan teknik pembentukan logam………………………………… 15 3.1.6. Proses pengerolan (Rolling)………………………………….. 16 3.1.7. Kriteria Luluh ………………………………………..……….17 3.2. Proses Pengelasan……………………………………………………….19 3.2.1. Definisi Pengelasan…………………………………………...19 3.2.2. Klasifikasi pengelasan……………………..………………….20 3.2.3. Pengelasan Cair (Fusion Welding)…………………...……….21 3.2.4. Las Busur Listrik…………………..…………………………22 3.2.5. Parameter Pengelasan………………………………………... 28

BAB IV : PEMBAHASAN 4.1. Diagram Alir Proses Produksi………………………………………….32


iv


Teknik Mesin

4.2. Uraian Proses Produksi…………………………………………………34 4.2.1. Bahan Baku dan Pemeriksaan Bahan Baku………………. ...34 4.2.2. Pemeriksaan Bahan Baku ………………………………….. 35 4.2.3. Penyetelan Sudut Helix………………...……………………38 4.2.4. Proses Pembentukan (Forming)……………………………..39 4.2.5. Proses Pengelasan (Welding Process)……………………….41 4.2.6. Proses Pemotongan (Cutting Process)…………………...….43 4.2.7. Proses Perbaikan (Repairing)………………………………..44 4.2.8. Proses Pemeriksaan Akhir dan Penandaan (Final Inspection & Marking)……………………………….46 BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan……………………………………………………………..48 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


v


Teknik Mesin

BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar belakang Kualitas suatu produk baik barang atau jasa merupakan hal yang mutlak untuk

dipenuhi oleh produsen sebagai pihak penghasil produk. Mutu produk teruji dan berkualitas tinggi merupakan modal dasar bagi produsen agar dapat bersaing dengan produsen lain dalam mempartahankan kepercayaan konsumen terhadap produk tersebut. Suatu produk dapat dikatan berkualitas apabila telah memenuhi standarstandar yang telah ditetapkan dan disepakati sebagai standar untuk produk. Ada berbagai macam standar yang dapat dijadikan sebagai acuan untuk menghasilkan produk yang berkualitas, baik standar yang bersifat nasional, regional maupun standar internasional sesuai dengan tujuan dan pasar yang ingin dicapai oleh perusahaan sebagai produsen penghasil produk. PT. Swarna Bajapacific perusahaan yang bergerak dalam bidang manufaktur dengan produk utama pipa spiral dengan lasan (spiral welded steel pipe). Pipa spiral merupakan salah satu komoditas industri yang dengan berbagai macam kegunaan. Biasanya pipa spiral banyak dipergunakan sebagai pipa saluran air (water pipe) dan pipa pancang (pipe pile) untuk konstruksi pelabuhan atau dermaga. Proses produksi pipa spiral pada prinsipnya merupakan proses pembentukan logam (metal forming process), yaitu dengan cara memberikan gaya pembentukan terhadap material dasar sehingga material mengalami deformasi plastis. Selanjutnya material yang telah terdeformasi dipertahankan bentuknya melalui proses pengelasan, sehingga terbentuk produk pipa spiral yang utuh. Agar dapat menghasilkan produk pipa spiral bermutu dan memenuhi standar internasional, maka PT. Swarna Bajapacific mengacu pada standar ASTM A 252. Standar ASTM A 252 merupakan standar mutu untuk produk pipa pancang (pipe


1


Teknik Mesin

pile). Standar ini memuat berbagai ketentuan seperti komposisi kimia material, toleransi dimensi dan berbagai pengujian yang dibutuhkan untuk menghasilkan produk pipa spiral yang bermutu.

1.2.

Maksud dan Tujuan Maksud dilaksanakannya kerja praktek pada PT. Swarna Bajapacific adalah

sebagai berikut: 1. Agar dapat mengetahui dan memahami proses kerja pembentukan logam (metal forming process) yang diaplikasikan dalam proses produksi pipa spiral. 2. Agar dapat mengetahui dan memahami alur proses produksi pipa spiral mulai dari bahan baku (raw material) hingga produk jadi. Adapun tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah sebagai berikut: 1. Agar dapat memahami dan mengembangkan serta menuangkan hasil kerja praktek dalam bentuk tulisan dengan tata bahasa yang tepat. 2. Sebagai latihan untuk mengemukakan pemikiran secara sistematis.

1.3.

Rumusan Masalah Proses produksi pipa spiral di PT. Swarna Bajapacific merupakan salah satu

rekayasa teknik dalam pembentukan material yang berupa lembaran pelat gulungan dan dibentuk menjadi pipa spiral. Secara khusus dilakukan pengamatan pada urutanurutan proses tersebut.

1.4.

Batasan Masalah Mengingat pipa yang diproduksi di PT. Swarna Bajapacific adalah berbagai

ukuran, maka untuk membatasi agar pembahasan tidak terlalu meluas, penulisan laporan ini hanya difokuskan pada proses produksi pipa spiral yang mengacu pada standar ASTM A 252 untuk ukuran ø 609,6 mm x 12 mm x 12 m dan lebar bahan 760 mm. Universitas Mercu Buana

2


1.5.

Teknik Mesin

Metodologi Penulisan Metodologi yang digunakan dalam penulisan laporan ini adalah: 1. Metodologi observasi Metode ini digunakan untuk mendapatkan data-data teknis berdasarkan pengamatan di lapangan, serta wawancara dengan pihak-pihak yang terlibat dalam pelaksanaan proses. 2. Metodologi perpustakaan Metode ini dilaksanakan dengan cara mencari buku-buku referensi yang relevan terhadap topik yang yang dibahas. Untuk memudahkan penyusunan, laporan ini disusun dalam sistematika

sebagai berikut: BAB I

: Memaparkan latar belakang, maksud dan tujuan, rumusan masalah, batasan masalah, metode dan sistematika penulisan.

BAB II

: Memaparkan sejarah singkat perusahaan serta data-data yang terkait mengenai perusahaan

BAB III

: Memaparkan landasan teori serta pengumpulan data-data lapangan.

BAB IV

: Memaparkan pembahasan dan uraian proses produksi mengenai topik yang dibahas.

BAB V

: Memaparkan kesimpulan dan saran.


3


Teknik Mesin

BAB II GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN

2.1 Sejarah dan Latar Belakang Pendirian Perusahaan PT. SWARNA BAJAPACIFIC selanjutnya disingkat PT. SBP berdiri 11 Agustus 1989 berfokus pada bidang industri baja antara lain baja konstruksi, pipapipa baja dan barang-barang lain yang dibuat dari baja, disamping memperdagangkan hasil industri tersebut diatas termasuk export-import, interinsulair, local, leveransier, grossier, supplier, distributor dan keagenan. Perusahaan berkomitmen untuk memberikan layanan dan produk terbaik guna memberi kepuasan bagi pelanggan. Dalam awal perkembangan perusahaan telah mengembangkan industri yang menghasilkan pipa baja spiral, atap gelombang serta pemotongan plat baja. Seiring dengan terus berkembangnnya kebutuhan dan makin tingginya persaingan apalagi sejak kondisi buruk krisis ekonomi di tahun 1998 dan tahun 2008, perusahaan melihat masih sangat terbukanya peluang untuk mensiasati persaingan yang ada. Saat ini perusahaan telah berhasil menjalin hubungan kerja sama yang baik dengan perusahaan-perusahaan kontraktor terkemuka di Indonesia sebagai pemakai hasil dari PT. SBP. Untuk mencapai visi perusahaan maka Direksi menetapkan untuk menerapkan sistem Management by Objective disingkat M.B.O dengan melibatkan seluruh jajaran untuk ikut menetapkan sasaran masing-masing bagian dan atau pribadi karyawan dengan mengacu pada sasaran utama perusahaan. Salah satu program utama perusahaan tahun 2006 adalah memperoleh ISO 9001:2000, dan untuk tahun-tahun selanjutnya adalah berupaya untuk mempertahankan sertifikasi ISO 9001:2000 dan


4


Teknik Mesin

terus meningkatkan kualitas produk. Ruang lingkup yang dicapai dari standar sistem manajemen mutu adalah untuk dua produk utama perusahaan berupa : 1. Pipa baja spiral. 2. Atap gelombang

2.2 Visi, Misi dan Kebijakan Mutu dan Lingkungan Perusahaan PT. SBP mempunyai visi dan misi : Visi

: Menjadi industri pipa baja spiral terbaik di Indonesia.

Misi

: Menjadi partner terbaik bagi perusahaan disektor jasa konstruksi di Indonesia.

Dalam mencapai dan mempertahankan kepuasan dan kepercayaan pelanggannya, PT. SBP meletakan kebijakan dengan memberikan penekanan pada 3 faktor secara berimbang, yaitu : 

Nilai pelanggan (customer value)



Nilai karyawan (employee value)



Nilai pemegang saham (share holders value)

2.2.1. Nilai Pelanggan Memastikan kebutuhan dan keinginan pelanggan terpenuhi dengan cara: 

Menjalin hubungan kerja yang erat



Tanggap terhadap keluhan pelanggan dan segera melakukan tindakan untuk memperbaiki dan meningkatkan kualitas kerja



Menempatkan pemasok sebagai mitra kerja dalam memenuhi kepuasan pelanggan


5


Teknik Mesin

2.2.2. Nilai Karyawan Memberikan komitmen penuh untuk kemajuan dan kemampuan organisasi dalam hal: 

Kemampuan kerja Memberikan pelatihan secara berkesinambungan untuk meningkatkan kualitas dan produktifitas kerja.



Kemampuan teknologi Menggunakan teknologi dan mesin terkini untuk meningkatkan kecepatan dan ketepatan produksi.



Kemampuan manajemen Memberikan pelatihan pengembangan kemampuan manajemen untuk memupuk kualitas kepemimpinan dan kepuasan kerja.



Kemampuan biaya Menumbuhkan kesadaran akan penghematan biaya dengan cara yang efisien.



Kesadaran mutu Mensosialisasikan kebijakan dan sasaran mutu kepada seluruh lapisan karyawan untuk menumbuhkan kesadaran peranan dan kontribusi mereka terhadap pencapaian kepuasan pelanggan. Kebijakan harus didukung sampai kepada tingkat operasional perusahaan. Artinya setiap bagian yang terlibat harus mampu menjabarkan kebijakan ini kedalam bentuk target yang terukur serta rencana kerja /strategi untuk mencapainya. Strategi yang dipakai menggunakan filosofi BMW; B

: Biaya murah.

M

: Mutu baik.

W

: Waktu penyerahan cepat dan tepat.

Sasaran mutu dinyatakan sebagai target masing-masing divisi terkait dan terpisah dari pedoman mutu ini.


6


Teknik Mesin

2.2.3. Nilai pemegang saham Disadari bahwa berdirinya perusahaan ini adalah hasil dari persetujuan dan mufakat untuk bersama-sama mendirikan PT. SBP. Pemegang saham berharap PT. SBP memberikan keuntungan dari modal yang ditanamkan. Dengan cara memberikan masukan berupa data yang terukur mengenai tingkat kemungkinan yang masih dapat ditingkatkan dari pangsa pasar yang ada, serta informasi mengenai pesaing. Dengan informasi tersebut dapat menjadi bahan pertimbangan kepada pemegang saham untuk melihat kemungkinan penambahan investasi berupa perluasan usaha atau deversifikasi produk.

2.3. Ruang Lingkup Sistem Manajemen Mutu Sistem mutu mencakup sistem mutu pabrikasi pipa baja spiral dan atap gelombang sesuai dengan persyaratan standar ISO 9001:2008. Aktivitas yang dikecualikan adalah: 

Design and development: PT. SBP melakukan proses pabrikasi produk hanya berdasarkan standar spesifikasi yang ditentukan pelanggan. Dalam hal ini PT. SBP tidak melakukan desain atau pun pengembangan produk.



Validation of process: PT. SBP mampu melakukan verifikasi, inspeksi dan pengujian pada seluruh tahapan proses pabrikasi. Oleh karena itu proses validasi tidak dibutuhkan



Customer property: PT. SBP tidak menerima property milik pelanggan yang dititipkan untuk menjadi bagian dari proses pabrikasi produk.

Apabila aktivitas diatas dirasakan perlu, perusahaan akan menyusun sistem manajemen mutunya.


7


2.4.

Teknik Mesin

Struktur Organisasi Bentuk struktur organisasi PT. SBP adalah struktur organisasi campuran,

yaitu gabungan antara struktur organisasi produk dan fungsional. Struktur organisasi PT. SBP terbagi 2 tempat yaitu struktur organisasi kantor yang berlokasi di Jakarta dan struktur organisasi pabrik yang berlokasi di tangerang.  Struktur organisasi kantor Jakarta


8


Teknik Mesin

 Struktur organisasi pabrik Tangerang STRUKTUR ORGANISASI PABRIK PT. SWARNA BAJAPACIFIC Lampiran : 2

Direktur Utama

Ka Div HRD / MR

Ka Div Quality Ka Bag Prod. Control Roof

Ka Div Factory

Adm. QC

Staff Adm Pabrik

Koord. Satpam Pabrik

Kebersihan,

Anggota

Perb. Umum Off Girl

Satpam

Auditor/ Staff ISO & K-3

Inspect BB

Inspect Ms Sp

Inspect Finish

Final Inspect

Inspect Coating

Inspect Roofing

Operator

STRUKTUR ORGANISASI PABRIK PT. SWARNA BAJAPACIFIC Lampiran : 3

Ka Bag Gudang Bb,Bj

Helper

Ka Bag Gudang Sp

Adm Bb/

Crane/

Adm/

Bj

Forklif

Helper

Direktur Utama

Ka Div Factory

Ka Bag PPC Pipa

Adm. PPC

Ka Bag Prod Pipa

Adm. Produksi

Vernis

Gurinda Grinding Cutting

Bevel

Bevel

Welder

Uncoiler

Ka Bag Mainte nance

Joint

Welding

Material

In/Out

Cutting

Ayak

Adm

Mainte

Power

Flux

Mtn

nance

House


9


Teknik Mesin

BAB III LANDASAN TEORI

3.1. Proses Pembentukan Logam Prinsip dasar pembentukan logam adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis. Macam-macam proses pembentukan logam seperti pengerolan, tempa, ekstrusi, penarikan kawan, penarikan dalam, dll. Proses pembentukan ini dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu proses pengerjaan panas dan proses pengerjaan dingin. Proses pengerjaan panas dilaksanakan pada temperatur diatas temperatur rekristalisasi dari jenis bahan yang dikerjakan dimaksudkan untuk memudahkan terjadinya deformasi plastis dalam pengerjaannya dan bukan untuk mencairkan logam benda kerja. Sedangkan proses pengerjaan dingin dilaksanakan pada temperatur dibawah terperatur rekristalisasi dari jenis bahan. Tujuan dari proses pembentukan logam adalah sebgai berikut: 1. Mengubah bentuk benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan. 2. Memperbaiki sifat logam dengan jalan memperbaiki struktur mikronya, misalnya dengan menghomogenkan dan menghaluskan butir, memecah dan mendistribusikan inklusi, menutup rongga cacat cor-an, serta memperkuat logam dengan mekanisme pengerasan regangan.

3.1.1. Klasifikasi Proses Pembentukan Logam Proses pembentukan logam dapat diklasifikasikan kedalam beberapa kelompok, yaitu:


10


Teknik Mesin

1. Berdasarkan daerah temperatur pengerjaan 2. Berdasarkan jenis gaya pembentukan 3. Berdasarkan bentuk benda kerja 4. Berdasarkan tahapan produk

1. Klasifikasi berdasarkan temperatur pengerjaan : 

Proses pengerjaan panas Proses pengerjaan panas adalah proses pembentukan yang dilakukan pada daerah diatas temperatur rekristalisasi logam yang diproses. Akibatnya adalah logam bersifat lunak pada temperatur tinggi. Keuntungannya adalah deformasi yang diberikan kepada benda kerja dapat relatif besar, hal ini dikarenakan sifat lunak dan sifat ulet pada benda kerja, sehingga gaya pembentukan yang dibutuhkan relatif kecil, serta benda kerja mampu menerima perubahan bentuk yang besar tanpa retak.



Proses pengerjaan dingin Proses pengerjaan dingin adalah proses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperatur dibawah temperatur rekristalisasi, pada umumnya pengerjaan dingin dilakukan pada suhu temperatur kamar, atau tanpa pemanasan. Pada kondisi ini, logam yang dideformasi terjadi peristiwa pengerasan regangan. Logam akan bersifat makin keras dan makin kuat, tetapi makin getas bila mengalami deformasi, bila dipaksakan adanya suatu perubahan bentuk yang besar, maka benda kerja akan retak akibat sifat getasnya. Keunggulan : kondisi permukaan benda kerja yang lebih baik dari pada yang diproses dengan pengerjaan panas, hal ini dikarenakan tidak adanya proses pemanasan yang dapat menimbulkan kerak pada permukaan. Contoh, proses penarikan kawat, dan pembentukan pelat.


11


Teknik Mesin

2. Klasifikasi berdasarkan gaya pembentukan :  Pembentukan dengan tekanan, contoh tempa, pengerolan, ekstrusi, pukul putar.  Pembentukan dengan tekanan dan tarikan, contoh : penarikan kawat, pipa, penarikan dalam, dan penipisan dinding tabung.  Pembentukan dengan tarikan, contoh : tarik regang, ekspansi  Pembentukan dengan tekukan, contoh : proses tekuk, proses rol tekuk  Pembentukan dengan geseran.

3. Klasifikasi berdasarkan bentuk benda kerja : 

Pembentukan benda kerja masif atau pejal, yaitu terjadinya perubahan tebal pada benda kerja secara maksimal, atau mencolok selama diproses.



Pembentukan benda kerja pelat, yaitu tebal dianggap tetap, karena perubahan tebal sangat kecil, tetapi perubahan bentuk tertentu saat dideformasi.

4. Klasifikasi berdasarkan tahapan produk : 

Proses pembentukan primer, proses ini menghasilkan produk setengah jadi. Contoh : pelat dan profil dari bahan baku berupa ingot, slab dan billet.



Proses pembentukan sekunder, proses lebih lanjut yang dihasilkan oleh proses primer, atau proses final. Contoh, penarikan kawat, penarikan dalam, dan pembuatan



Pipa dan plat.

Secara makrokopis, deformasi dapat dilihat sebagai perubahan bentuk dan ukuran. Deformasi dibedakan atas deformasi elastis dan plastis. Deformasi elastis, perubahan bentuk yang terjadi bila ada gaya yang berkerja, serta akan hilang bila bebannya


12


Teknik Mesin

ditiadakan (benda akan kembali kebentuk dan ukuran semula). Deformasi plastis, perubahan bentuk yang permanen, meskipun bebannya dihilangkan.

3.1.2. Mekanisme deformasi secara mikro. Secara mikro, perubahan bentuk baik deformasi elastis maupun plastis disebabkan oleh bergesernya kedudukan atom-atom dari tempatnya semula. Pada deformasi elasitis adanya tegangan akan menggeser atom-atom ke tempat kedudukannya yang baru, dan atom-atom tersebut akan kembali ke tempatnya yang semula bila tegangan tersebut ditiadakan. Jarak pergeseran atom secara elastis, yaitu tidak kurang dari 0,5%. Pada deformasi plastis, atom-atom yang bergeser menempati kedudukannya yang baru dan stabil, meskipun beban (tegangan) dihilangkan, atomatom tersebut tetap berada pada kedudukan yang baru. Model pergeseran atom-atom tersebut disebut slip. Mekanisme slip dapat diuraikan sebagai berikut, atom-atom logam tersusun secara teratur mengikuti pola geometris yang tertentu. Adanya tegangan geser yang cukup besar, maka atom akan bergeser dan berpindah serta menempati posisinya yang baru. Bidang-bidang atom yang jaraknaya berjauhan adalah yang kerapatan atomnya tinggi. Maka, bidang slip adalah bidang yang rapat atomnya tinggi. Pergeseran atom-atom ini juga mempunyai arah, yang disebut arah slip.

3.1.3. Hubungan antara deformasi dengan teori dislokasi. Dislokasi yaitu, cacat bidang atau cacat garis yang mempermudah terjadinya slip. Dengan demikian adanya dislokasi akan menurunkan kekuatan logam. Hal ini disebabkan adanya tegangan geser. Dislokasi yang mencapai permukaan luar dapat diartikan menimbulkan suatu deformasi, dalam skala mikroskopis. Dislokasi dibedakan atas dua jenis yaitu :


13


Teknik Mesin

1. Dislokasi sisi, (garis dislokasi tegak lurus terhadap vektor slipnya, dan arah gerakan dislokasi searah dengan vektor burgernya). 2. Dislokasi ulir, (garis dislokasi searah dengan vektor burger, arah gerakan dislokasi tegak lurus terhadap vektor burger). Pengaruh pengerjaan dingin terhadap sifat logam adalah, deformasi akan menyebabkan naiknya kekerasan, naiknya kekuatan, tatapi disertai dengan turunyanya keuletan. Untuk mengembalikan logam kesifat semula (lunak dan ulet) perlu dilakukan proses pemanasan terhadap benda kerja yang telah mengalami pengerjaan dingin. Pengaruh pemanasan setalah pegerjaan dingin, perubahan sifat akibat pemanasan tergantung pada temperatur dan waktu pemanasan. Prinsip dasarnya ialah bahawa pemanasan terhadap benda kerja yang telah mengalami deformasi akan menurunkan kerapatan dislokasinya. Pemanasan pada daerah yang dibawah temperatur rekristalisasai akan menyebabkan dua hal : 1. Terjadinya gerakan dislokasi difusi yang disebut gerakan memanjat (climb). 2. Adanya pengaturan kembali susunan dislokasi yang tadinya kurang teratur menajdi lebih teratur, peristiwa ini disebut poligonisasi. Hubungan deformasi dengan dislokasi adalah sebagai berikut: a. Akibat adanya tegangan, maka dislokasi akan bergerak menuju permukaan luar, sehingga terjadi deformasi. b. Selama bergerak, dislokasi–dislokasi tersebut bereaksi satu dengan yang lainnya. Hasil reaksinya ada yang mudah bergerak dan ada pula yang sukar bergerak. c. Hasil reaksi yang sukar bergerak justru akan berfungsi sebagai sumber dislokasi baru, sehingga kecepatan dislokasi akan bertambah.


14


Teknik Mesin

d. Akibat naiknya kerapatan dislokasi, maka gerakan dislokasi akan lebih sulit akibat makin banyaknya hasil reaksi yang sukar bergerak. e. Akibat nyata dari sukarnya gerakan dislokasi adalah naiknya kekuatan logam.

3.1.4. Pengaruh deformasi terhadap temperatur rekristalisasi. Temperatur rekristalisasi, yaitu pada mulai terjadinya nukleasi inti-inti baru, bukanlah suatu titik yang tetap sebagimana halnya titik cair logam. Deformasi menyebabkan kenaikan energi dalam pada logam, yaitu dalam bentuk kerapatan dislokasi yang lebih tinggi. Proses pembentukan selalu diberikan gaya pembentukan agar deformasi plastis terjadi. Dalam grafik tegangan-regangan terdapat batas luluh (yield strength). Deformasi elastis berada dibawah batas luluh, sedangkan untuk deformasi plastis berada/melawati batas luluh suatu material. Sedangkan pengertian batas luluh (Titik Luluh/Yield Point) adalah batas dimana material akan terus mengalami deformasi tanpa adanya penambahan beban. Gaya yang menghasilkan deformasi plastis adalah dilakukannya pembakaran dengan temperatur pengerjaan, baik panas maupun dingin serta perlakuan terhadap material dengan gaya tarik, dan gaya tekan. Contohnya, pipa jenis API 5L dimana yield strengthnya (kekuatan luluh) adalah 52000 psi yang artinya karakter elastis pada material tersebut adalah 52000 psi.

3.1.5.

Mekanisme

deformasi

logam

dalam

kaitannya

dengan

teknik

pembentukan logam. Deformasi dapat dilihat sebagai perubahan bentuk dan ukuran, secara makroskopis. Perubahan tersebut dibedakan atas deformasi elastis dan deformasi plastis. Sedangkan, hakekat proses pembentukan logam adalah menggusahakan


15


Teknik Mesin

deformasi plastis yang terkontrol, namun dalam berbagai hal pengaruh deformasi elastis cukup besar sehingga tidak dapat diabaikan begitu saja. Dari penjelasan awal diatas, dapat dijelaskan mekanisme deformasi logam dalam kaitannya dengan teknik pembentukan logam, yaitu : Perubahan bentuk, secara mikro, baik deformasi elastis maupun deformasi plastis, disebabkan oleh bergesernya kedudukan atom-atom dari tempatnya yang semula. Kekuatan dan keuletan logam yang telah dideformasi dapat diukur dengan mengubah kondisi pemanasannya. Logam yang dikerjakan dengan pengerjaan dingin, akan bersifat keras dan kuat, tetapi relatif getas. Sedangkan pengerjaan panas pada logam akan bersifat lunak dan ulet, proses ini disebut dengan ”fully annealed”.

3.1.6. Proses pengerolan (Rolling) Rolling adalah proses pembentukan logam dengan cara menggiling logam tersebut di antara dua atau lebih rol-rol penggiling yang berputar. Proses ini memberikan kemudahan dalam proses pengerjaan untuk mengurangi ketebalan logam dan kemudahan dalam membentuk suatu logam. Rolling Mill bisa dilakukan dengan pengerjaan panas maupun pengerjaan dingin. Mesin pembentukan rol terdiri dari pasangan rol yang secara progresif memberi bentuk pada lembaran logam yang diumpankan secara kontinu. Salah satu akibat dari proses dari pengolahan adalah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi. Struktur yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruh penggilingan. Pada proses pengerolan suatu logam, ketebalan logam mengalami deformasi terbanyak. Adapun lebarnya hanya bertambah sedikit. Pada operasi pengerolan, keseragaman suhu sangat penting karena berpengaruh pada aliran logam dan plastisitas. Proses pengerjaan panas dengan pengerolan ini biasanya digunakan untuk membuat rel, bentuk profil, pelat dan batang. Keuntungan dari pengerolan adalah benda kerja memiliki strength tinggi, biaya cost produksi lebih rendah dan laju produksi lebih tinggi.


16


Teknik Mesin

Pengerjaan panas ialah proses pembentukan logam di atas dari suhu rekristalisasi. Pada proses pengerjaan ini tidak terjadi kenaikan tegangan luluh, kekerasan dan penurunan keuletan bahan, contohnya Shape Rolling dan Rolling Forging. Shape Rolling yang umumnya mengerjakan bagian-bagian yang kecil, misalnya ulir dan dikerjakan pada pengerjaan panas. Sedangkan pengerolan dingin logam berada dibawah suhu rekristalisasi, pengerolan logam dengan proses seperti ini menggunakan gaya yang lebih besar dari pengerolan panas. Biasanya, pengerolan dingin dilakukan pada baja karbon rendah, contoh Rolling Forging yang dikhususkan pada pengerjaan dingin dan bagian yang besar. Roll Bending biasanya digunakan untuk membentuk silinder. Bentuk-bentuk lengkung atau lingkaran dari pelat logam.

3.1.7. Kriteria Luluh Suatu logam terdeformasi merupakan hal yang penting dari proses pembentukan logam, menuju deformasi plastis. Secara umum, titik luluh tergantung pada

material

berhubungan

dengan

mobilitas

geser

dari

atom-atom.

Kriteria luluh dalam proses pembentukan logam, secara umum adalah peristiwa penyusunan kembali atom-atom atau molekul secara permanen. Penyusunan kembali atom-atom ditandai dengan adanya tegangan luluh, (yield) yaitu tegangan dimana logam mulai terdeformasi plastis, yang merupakan salah satu sifat material yang sensitif terhadap mikrostruktur. Pada logam khususnya, kekuatan luluh tergantung pada susunan-susunan atom di dalam Kristal dan mekanisme deformasi geser yang terjadi. Fakta penting dari kriteria luluh, adalah tidak boleh tergantungnya sumbu atau orientasi bidang terhadap bahan isotropis. Artinya, kriteria luluh haruslah merupakan fungsi invariant tegangan yang tidak tergantung pada pilihan sumbu atau bidang orientasi yang kita pilih. Untuk logam ulet (ductile) terdapat dua buah kriteria luluh yang penting yaitu, Kriteria Von Mises dan Kriteria Tresca.


17


Teknik Mesin

1. Kriteria luluh Tresca : Teori Tegangan Geser Maksimum, atau Tresca berisi bahwa luluh akan terjadi pada saat tegangan geser maksimum (terbesar) mencapai nilai kritisnya. Kriteria luluh tresca tidak semata-mata tergantung pada nilai tegangan normal, tetapi tergantung pada tegangan geser maksimum yang dihasilkan oleh suatu system tegangan tertentu. Kriteria luluh tresca dengan mudah dijelaskan menggunakan lingkaran Mohr dari suatu system tegangan. Peluluhan akan tergantung pada ukuran dari lingkaran Mohr, tidak pada posisinya.

2. Kriteria luluh Von Mises Pada tahun 1913 Von Mises mengajukan pendapatnya bahwa luluh pada sistem tegangan yang kompleks akan terjadi pada saat deviator kedua dari invariant tegangannya melewati suatu nilai kritis tertentu. Persamaan ini adalah persamaan matematis yang ternyata konsisten dengan fakta empiris. Hasil percobaan menunjukkan bahwa material yang bersifat anisotropis, kriteria luluh tidak tergantung pada sumbu atau orientasi bidang, atau dengan kata

lain

merupakan

suatu

fungsi

invarian

dari

tegangan.

Sedangkan, Hencky (1924) memberikan tafsir persamaan matematis yang telah diajukan oleh Von Mises tersebut. Hencky mengajukan pendapatnya bahwa luluh akan terjadi pada saat energi distorsi atau energi regangan geser dari material mencapai suatu nilai kritis tertentu. Secara sederhana dapat dikatakan bahwa energi distorsi adalah bagian dari energi regangan total per unit volume yang terlibat di dalam perubahan bentuk. Bagian lain adalah bagian yang berhubungan dengan perubahan volume.


18


Teknik Mesin

3. Perbedaan Antara Kriteria Luluh Tresca Dengan Kriteria Von Mises : Perbandingan/perbedaan keduanya secara umum dapat dilihat dari superposisi lokus luluh untuk kedua kriteria tersebut. Walaupun pada beberapa titik kedua kurva tersebut saling berhimpit, tampak bahwa titik-titik luluh untuk Tresca lebih kecil nilainya pada titiktitik yang lain jika dibandingkan dengan Von Mises.

3.2. Proses Pengelasan 3.2.1. Definisi Pengelasan Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Normen) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Dalam proses penyambungan ini adakalanya disertai dengan tekanan dan material tambahan (filler material). Teknik pengelasan secara sederhana telah diketemukan dalam rentang waktu antara 4000 sampai 3000 SM. Setelah energi listrik dipergunakan dengan mudah, teknologi pengelasan maju dengan pesatnya sehingga menjadi sesuatu teknik penyambungan yang mutakhir. Hingga saat ini telah dipergunakan lebih dari 40 jenis pengelasan. Pada tahap-tahap permulaan dari pengembangan teknologi las, biasanya pengelasan hanya digunakan pada sambungan-sambungan dari reparasi yang kurang penting. Tapi setelah melalui pengalaman dan praktek yang banyak dan waktu yang lama, maka sekarang penggunaan proses-proses pengelasan dan penggunaan konstruksi-konsturksi las merupakan hal yang umum di semua negara di dunia. Terwujudnya standar-standar teknik pengelasan akan membantu memperluas ruang lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran bangunan konstruksi


19


Teknik Mesin

yang dapat dilas. Dengan kemajuan yang dicapai sampai saat ini, teknologi las memegang peranan penting dalam masyarakat industri modern.

3.2.2. Klasifikasi pengelasan Ditinjau dari sumber panasnya. Pengelasan dapat dibedakan menjadi: 1. Mekanik 2. Listrik 3. Kimia Sedangkan menurut cara pengelasan, dibedakan menjadi dua bagian besar: 1. Pengelasan tekanan (Pressure Welding) 2. Pengelasan Cair (Fusion welding)

Gambar 3.1. Diagram Temperatur Cair Material [1]


20


Teknik Mesin

3.2.3. Pengelasan Cair (Fusion Welding) Pengelasan cair adalah proses penyambungan logam dengan cara mencairkan logam yang tersambung. Jenis-jenis pengelasan cair adalah sebagai berikut: 1. Oxyacetylene Welding 2. Electric Arc Welding 3. Shield Gas Arc Welding  TIG  MIG  MAG  Submerged Welding 4. Resistance Welding  Spot Welding  Seam Welding  Upset Welding  Flash Welding  Electro Slag Welding  Electro Gas Welding 5. Electron Beam Welding 6. Laser Beam Welding 7. Plasma Welding


21


Teknik Mesin

3.2.4. Las Busur Listrik Las busur listrik atau umumnya disebut dengan las listrik adalah suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas. Jenis sambungan dengan las Iistrik ini adalah merupakan sambungan tetap dengan menggunaan busur listrik untuk pemanasan. Panas oleh busur listrik terjadi karena adanya loncatan elektron dari elektroda melalui udara ke benda kerja. Elektron tersebut bertumbukan dengan udara/gas serta memisahkannya menjadi electron dan ion positif. Daerah di mana terjadi loncatan elektron disebut busur (Arc). Menurut Bernados (1885) bahwa busur yang terjadi di antara katoda karbon dan anoda logam dapat meleburkan logam sehingga bisa dipakai untuk penyambungan 2 buah logam.

Gambar 3.2. Prinsip Kerja Perpindahan Logam Pada Proses SMAW [1]


22


Teknik Mesin

Las Busur Listrik dapat dibagi menjadi 1). Las Elektroda Karbon 2). Las Elektroda Terbungkus 3). Las Busur Rendam 4). Las Busur CO2 5). Las TIG 6). Las MIG 7). Las Busur dengan elektroda berisi fluks Prinsip Kerja Las Listrik. Pada dasarnya las listrik yang menggunakan elektroda karbon maupun logam, menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas. Busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda dan benda kerja dapat mancapai temperatur tinggi yang dapat melelehkan sebagian bahan merupakan perkalian antara tegangan listrik (E) dangan kuat arus (I) dan waktu (t) yang dinyatakan dalam satuan panas joule, atau kalori seperti rumus dibawah ini : H=ExIxt dimana : H = Panas Dalam Satuan Joule. E = Tegangan Listrik Dalam Volt. I = Kuat Arus Dalam Amper. t = Waktu Dalam Detik.


23


Teknik Mesin

1). Las Listrik Dengan Elektroda Karbon Carbon Arc Welding mungkin adalah proses las listrik yang dikembangkan pertama kali menurut catatan, eksperimen las listrik pertama kali dilakukan pada tahun 1881, ketika Auguste de Meritens (Perancis) menggunakan busur karbon sebagai sumber pengelasan dengan aki sebagai sumber listriknya. Dalam eksperimennya, dia menghubungkan benda kerja dengan kutub positif. Walaupun kurang efisien, proses ini berhasil menyatukan timah dengan timah. Carbon Arc Welding adalah proses untuk menyatukan logam dengan menggunakan panas dari busur listrik, tidak memerlukan tekanan dan batang pengisi (filler metal) dipakai jika perlu. Carbon Arc Welding banyak digunakan dalam pembuatan aluminium dan besi. Mula-mula elektroda kontak/bersinggungan dengan logam yang dilas sehingga terjadi aliran arus listrik, kemudian elektroda diangkat sedikit sehingga timbullah busur. Panas pada busur bisa mencapai 5.500oC. Sumber arusnya bisa DC maupun AC. Dengan menggunakan DC/AC, proses Carbon Arc Welding bisa dipakai secara manual ataupun otomatis. Pendinginannya tergantung besarnya arus, bila penggunaan arus di atas 200 Ampere digunakan air pendingin (Water Cooled). Dan sebaliknya bila di bawah 200 Ampere digunakan pendingin dengan udara bebas (Air cooled). Jenis bahan elektroda yang banyak digunakan adalah elektroda jenis logam walaupun ada juga jenis elektroda dari bahan karbon namun sudah jarang digunakan. Elektroda berfungsi sebagai logam pengisi pada logam yang dilas sehingga jenis bahan elektroda harus disesuaikan dengan jenis logam yang dilas. Untuk las biasa mutu lasan antara arus searah dengan arus bolak-balik tidak jauh berbeda, namun polaritas sangat berpengaruh terhadap mutu lasan. Elektroda yang digunakan pada pengelasan jenis ini ada 3 macam yaitu : elektroda polos, elektroda fluks dan elektroda berlapis tebal. Elektroda polos adalah elektroda tanpa diberi lapisan dan penggunaan elektroda jenis ini terbatas antara lain untuk besi tempa dan baja lunak. Elektroda fluks adalah elektroda yang mempunyai lapisan tipis fluks, dimana fluks ini berguna melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida pada saat pengelasan.


24


Teknik Mesin

Kawat las berlapis tebal paling banyak digunakan terutama pada proses pengelasan komersil. Lapisan pada elektroda berlapis tebal mempunyai fungsi : 1. Membentuk lingkungan pelindung. 2. Membentuk terak dengan sifat-sifat tertentu untuk melindungi logam cair. 3. Memungkinkan pengelasan pada posisi diatas kepala dan tegak lurus. Kecepatan pengelasan dan keserbagunaan mesin las arus bolak-balik dan arus searah hampir sama, namun untuk pengelasan logam/pelat tebal, las arus bolakbalok lebih cepat. 2). Las Elektroda Terbungkus (Coated Electrode Welding) Cara Pengelasan dimana elektrodanya dibungkus dengan fluks merupakan pengembangan lebih lanjut dari pengelasan dengan eletroda logam tanpa pelindung (Bare Metal Electrode). Dengan elektroda logam tanpa pelindung, busur sulit dikontrol dan mengalami pendinginan terlalu cepat sehingga O2 dan N2 dari atmosfir diubah menjadi oksida dan nitrida, akibatnya sambungan menjadi rapuh dan lemah. Prinsip Las Elektroda Terbungkus adalah akibat dari busur listrik yang terjadi antara elektroda dan logam induk yang mengakibatkan logam induk dan ujung elektroda mencair dan kemudian membeku bersama-sama. Lapisan (Pembungkus) elektroda terbakar bersama dengan meleburnya elektroda. Fungsi Fluks ini antara lain: - Melindungi logam cair dari lingkungan udara. - Menghasilkan gas pelindung - Menstabilkan busur - Sumber unsur paduan (V, Zr, Cs, Mn).


25


Teknik Mesin

3). Las Busur Rendam (Submerged Arc Welding) Dalam pengelasam busur rendam otomatis, busur dan material yang diumpankan untuk pengelasan tidak diperlukan seorang operator yang ahli. Pengelasan otomatis ini pertama kali diusulkan oleh Bernardos dan N. Slavianoff dan las busur rendam dipraktekkan pertama kali oleh D. Dulchevsky. Las busur rendam adalah pengelasan dimana logam cair tertutup dengan fluks yang diatur melalui suatu penampung fluks dan logam pengisi yang berupa kawat pejal diumpankan secara terus menerus. Dalam pengelasan ini busur listriknya terendam dalam fluks. Karena dalam pengelasan ini, busur listriknya tidak kelihatan, maka sangat sukar untuk mengatur jatuhnya ujung busur. Di samping itu karena mempergunakan kawat elektroda yang besar maka sangat sukar untuk memegang alat pembakar dengan tangan tepat pada tempatnya. Karena kedua hal tersebut maka pengelasan selalu dilaksanakan secara otomatis penuh. Mesin las ini dapat menggunakan sumber listrik AC yang lamban dan DC dengan tegangan tetap. Bila menggunakan listrik AC perlu adanya pengaturan kecepatan pengumpanan kawat las yang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan panjang busur yang diperlukan. Bila menggunakan sumber listrik DC dengan tegangan tetap, kecepatan pengumpanan dapat dibuat tetap dan biasanya menggunakan polaritas balik (DCRP). Mesin las dengan listrik DC kadang-kadang digunakan untuk mengelas pelat tipis dengan kecepatan tinggi atau untuk pengelasan dengan eletroda lebih dari satu. 4). Tungsten Inert Gas (TIG) Pengelasan ini pertama kali ditemukan di Amerika Serikat (1940), berawal dari pengelasan paduan untuk bodi pesawat terbang. Prinsipnya : Panas dari busur terjadi diantara elektrode tungsten dan logam induk akan meleburkan logam pengisi ke logam induk di mana busurnya dilindungi oleh gas mulia (Ar atau He). Las ini memakai elektroda tungsten yang mempunyai titik lebur yang sangat tinggi (3260 C)


26


Teknik Mesin

dan gas pelindungnya Argon/Helium. Sebenarnya masih ada gas lainnya, seperti xenon. Tetapi karena sulit didapat maka jarang digunakan. Dalam penggunaannya tungsten tidak ikut mencair karena tungsten tahan panas melebihi dari logam pengisi. Karena elektrodanya tidak ikut mencair maka disebut elektroda tidak terumpan. Keuntungan : Digunakan untuk Alloy Steel, Stainless Steel maupun paduan Non Ferrous: Ni, Cu, Al (Air Craft). Disamping itu mutu las bermutu tinggi, hasil las padat, bebas dari porositas dan dapat untuk mengelas berbagai posisi dan ketebalan. Dibandinkan dengan Carbon Arc Welding, tungsten memiliki beberapa keunggulan. Pada umumnya Tungsten Arc Welding hamper sama dengan Carbon Arc Welding. Persamaannya: - Sumber arusnya sama (Power Supply/Welding Circuit) - Memakai elektroda kawat - Dikhususkan hanya untuk las. Perbedaannya: - Carbon Arc Welding memakai fluks (Coating), TIG memakai gas pelindung. - Elektroda pada Carbon Arc Welding ikut mencair sebagai logam pengisi, TIG elektrodanya tidak ikut mencair. - Carbon Arc Welding tidak perlu filler metal, TIG diperlukan filler metal.


27


Teknik Mesin

3.2.5. Parameter Pengelasan Kestabilan dari busur api yang terjadi pada saat pengelasan merupakan masalah yang paling banyak terjadi dalam proses pengelasan dengan SAW, oleh karena itu kombinasi dari Arus listrik (I) yang dipergunakan dan Tegangan (V) harus benar-benar sesuai dengan spesifikasi kawat elektroda dan fluksi yang dipakai. 1). Pengaruh dari Arus Listrik (I) Setiap kenaikan arus listrik yang dipergunakan pada saat pengelasan akan meningkatkan penetrasi serta memperbesar kuantiti lasnya. Penetrasi akan meningkat 2 mm per 100 A dan kuantiti las meningkat juga 1,5 Kg/jam per 100 A.

Gambar 2.3. Pengaruh Arus Listrik [1] Sedangkan

pengaruhnya

terhadap

kawat

elektroda

dengan

diameter

yang

dipergunakan pada saat proses pengelasan adalah diammeter (mm) x (100-200) (A).

2). Pengaruh dari Tagangan Listrik (V) Setiap peningkatan tegangan listrik (V) yang dipergunakan pada proses pengelasan akan semakin memperbesar jarak antara tip elektroda dengan material yang akan dilas, sehingga busur api yang terbentuk akan menyebar dan mengurangi penetrasi pada material las. Konsumsi fluksi yang dipergunakan akan meningkat sekitar 10% pada setiap kenaikan 1 volt tegangan.


28


Teknik Mesin

3). Pengaruh Kecepatan Pengelasan Jika kecepatan awal pengelasan dimulai pada kecepatan 40 cm/menit, setiap pertambahan kecepatan akan membuat bentuk jalur las yang kecil (Welding Bead), penetrasi, lebar serta kedalaman las pada benda kerja akan berkurang. Tetapi jika kecepatan pengelasannya berkurang dibawah 40 cm/menit cairan las yang terjadi dibawah busur api las akan menyebar serta penetrasi yang dangkal, hal ini dikarenakan over heat. 4). Pengaruh Polaritas arus listrik (AC atau DC) Pengelasan dengan kawat elektroda tunggal pada umumnya menggunakan tipe arus Direct Current (DC), elektroda positif (EP), jika menggunakan elektroda negatif (EN) penetrasi yang terbentuk akan rendah dan kuantiti las yang tinggi. Pengaruh dari arus Alternating Curret (AC) pada bentuk butiran las dan kuantiti pengelasan antara elektroda positif dan negatif adalah sama yaitu cenderung porosity, oleh karena itu dalam proses pengelasan yang menggunakan arus AC harus memakai fluks yang khusus. 5). Heat input Heat input atau energi per unit length pada proses pengelasan akan berpengaruh pada microstruktur lasan dan HAZ terutama nilai hardness dan impact. Heat input yang terlalu tinggi akan menyebabkan hot cracking, dan yang terlalu rendah akan menyebabkan cold cracking apalagi ditunjang dengan adanya hydrogen. Heat input yang ideal untuk pengelasan bergantung pada banyak factor, diantaranya jenis material, ketebalan material, jenis kampuh las, welding proses dll. Kadang kadang untuk mempercepat proses pengelasan, diberikan heat input yang tinggi.Namun ada beberapa hal yg harus diperhatikan berkaitan dengan heat input, diantaranya menjaga preheat dan temperature cooling time. Untukmenentukan preheat dan cooling time bisa dilihat dari berbagai standar. Satuparameter yang bagus


29


Teknik Mesin

untuk menentukan cooling time ini yang disebut T(8/5), artinya waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan temparatur lasan dari 800°C- 500 °C,untuk beberapa jenis steel (fine grained,quenched and tempered) T(8/5) adalah10-25s. Jika T(8/5) terlalu kecil hardness pada HAZ terlalu tinggi (ada nilai maksimum) dan Jika terlalu besar impact strength terlalu rendah (ada nilai minimum).Siklus termal yang terjadi selama pengelasan dipengaruhi oleh masukan panas ( heat input ) yang diberikan. Besarnya masukan panas yang terjadi pada proses pengelasan tergantung pada factorfaktor seperti : 1. Daya hantar ( heat conductivity ) dari logam yang disambung. 2. Geometri seperti tebal logam yang disambung. 3. Janis sambungan dan bentuk alur. 4. Teknik pengelasan termasuk parameter las yang diterapkan. Besarnya masukan panas per satuan panjang las untuk pengelasan busur listrik diberikan oleh persamaan berikut : E = 0.5 CV2 Dimana : E = Energi atau masukan panas ( joule ) C = Kapasitas ( Farads ) V = Tegangan listrik ( Volt )

Tidak seluruhnya energy panas yang diberikan itu digunakan untuk menyambung logam, tetapi sebagian akan hilang ke udara luar. Pada proses pengelasan masukan panas yang dapat diberikan tergantung pada kerapatan energy


30


Teknik Mesin

(energy density) dari teknik pengelasan tersebut. Semakin besar kerapatan energinya maka semakin rendah masukan panas yang diberikan untuk suatu proses pengelasan. Jenis logam dan kerapatan yang diberikan akan menentukan kecepatan pemanasan (heating rate) dari logam yang dilas. Masukan panas akan menentukan temperature tinggi yang terjadi pada logam las dan berarti mempengaruhi terhadap struktur mikro serta sambungan las.


31


Teknik Mesin

BAB IV PEMBAHASAN

4.1. Diagram Alir Proses Produksi Start Suplier Bahan Baku (Hot Rolled Coil) Pemeriksaan Bahan Baku

Kembalikan ke Suplier

N

Bahan Baku Memenuhi Standar

Y Penempatan Bahan Baku pada Uncoiler Penyetelan Sudut Helix Mesin & Roller Proses Pembentukan (Forming)

A


32


Teknik Mesin

A

Proses Pengelasan (Welding)

Proses Pemotongan (Cutting)

Proses Perbaikan (Repairing)

Pipa Memenuhi Standar ASTM

Y

N

Pipa dapat Diperbaiki

Y

N

Proses Pemeriksaan Akhir dan Penandaan (Final Inspection & Marking)

Pipa Reject

End 2 Pipa Spiral

End 1


33


Teknik Mesin

4.2. Uraian Proses Produksi 4.2.1. Bahan Baku dan Pemeriksaan Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan pipa spiral berupa pelat strip gulungan (Hot rolled coil/ HRC). HRC merupakan baja gulungan hasil pengerolan slab sampai didapat ketebalan tertentu. Untuk mendapatkan ketebalan HRC yang diinginkan maka slab ditipiskan dalam proses penipisan yang dilakukan pada Hot Strip Mill. Bahan baku tersebut mengacu pada standar ASTM 252, yang mempunyai

tiga tingkatan kualitas yaitu grade 1, 2, dan 3. Dalam hal tingkatan kualitas, bahan baku yang dipakai untuk pipa spiral adalah bahan baku dengan kualitas grade 2 yang mempunyai kadar phospor tidak lebih dari 0,05 %. Bahan baku ASTM A.252 GR 2 tersebut eqivalen dengan JIS G 3101 SS 400 karena komposisi kimia (Chemical properties) dan sifat mekanis (Mechanical Properties) dari bahan hampir sama.

Gambar 4.1. Bahan Baku Pipa Spiral (Sumber: PT. Swarna Bajapacific) Universitas Mercu Buana

34


Teknik Mesin

Tabel 4.1. Standar Ketebalan Bahan Baku [4]

Tabel 4.2. Standar Lebar Bahan Baku [4]

Tabel 4.3. Standar Panjang Bahan Baku [4]

4.2.2. Pemeriksaan Bahan Baku

Bahan baku yang akan diproses untuk menjadi pipa spiral harus di periksa terlebih dahulu. Pemeriksaan bahan baku mengacu pada standar JIS G 3193 yang memuat toleransi-toleransi yang diizinkan. Berikut ini adalah tabel-tabel yang memuat standar toleransi yang menjadi acuan dalam pemeriksaan bahan baku:


35


Teknik Mesin

Tabel 4.4. Toleransi Ketebalan Bahan Baku [4]


36


Teknik Mesin

Tabel 4.5. Toleransi Lebar Bahan Baku [4]


37


Teknik Mesin

Pemeriksaan bahan baku ini bertujuan untuk memastikan kualitas dan kondisi bahan baku. Pemeriksaan yang dilakukan meliputi : - Ketebalan bahan - Lebar bahan, dan - Kondisi visual bahan Untuk bahan baku yang memenuhi standar pemeriksaan maka, pada bagian dalam gulungan ditandai dengan identifikasi OK. Untuk bahan baku yang tidak memenuhi standar pemeriksaan maka ditandai dengan identifikasi TUNDA, dan akan di kembalikan ke produsen.

4.2.3. Penyetelan Sudut Helix

Pengaturan diameter pipa yang akan di produksi adalah dengan cara mengatur sudut mesin (sudut helix), yang merupakan sudut kemiringan antara roll gate penumpu HRC dengan roll gate penumpu pipa.

Gambar 4.2. Sudut Helix mesin pipa spiral [6]


38


Teknik Mesin

Sudut tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus: α = Sin-1{{1 / {[( D –t ) x 3.14] / l}}[6]

Dimana : α = Sudut helix D = Diameter pipa t = Ketebalan bahan l = Lebar bahan

Besarnya sudut helix untuk diameter pipa

untuk diameter 609,6 mm,

ketebalan 12mm dan lebar bahan 760 mm adalah : α = Sin-1{{1 / {[( D –t ) x 3.14] / l}} = Sin-1 {{1 / {[609.6 -12) x 3.14]/ 760}} = Sin-1 [1/ (1876,5 / 760)] = Sin-1 [1/2.47] = Sin-1[0.4] = 23.570

4.2.4. Proses Pembentukan (Forming)

Proses pembentukan yang di gunakan untuk produksi pipa spiral adalah jenis pengerolan. Prinsip proses ini adalah dengan memberikan gaya penekanan pada bahan baku (HRC) melalui rol-rol yang menyebabkan

bahan baku terdeformasi

plastis sehingga membentuk pipa spiral. Bentuk yang di dapat dari hasil pengerolan


39


Teknik Mesin

ini dipertahankan (diikat) dengan cara dilas. Besarnya gaya pembentukan yang dibutuhkan tergantung pada ketebalan dan lebar pelat yang diproses. Pada saat proses ini berlangsung inspektor harus memastikan bahwa produk memenuhi standar, yaitu dengan cara memeriksa circumference atau keliling dari pipa. Mengacu pada standar ASTM 252, toleransi diameter yang diizinkan adalah ± 1%. Maka toleransi untuk keliling pipa tersebut adalah: (609.6 x 3.14) x 0.01 = 19.14 mm Batas atas dan batas bawah keliling pipa yang diizinkan adalah : -

Batas atas

: 609.6 mm + 19.14 mm = 928.74 mm

-

Batas bawah

: 609.6 mm – 19.14 mm = 590,46 mm

Selama proses berlangsung, keliling pipa harus dipertahankan pada batas tersebut agar diameter pipa dapat memenuhi standar yang ditentukan.

Gambar 4.3. Proses Pembentukan Pipa Spiral (Sumber: PT. Swarna Bajapacific)


40


Teknik Mesin

4.2.5. Proses Pengelasan (Welding)

Proses pengelasan yang digunakan untuk produksi pipa spiral adalah jenis pengelasan busur terendam (Submerged Arc Welding). Sisi pipa yang dilas adalah posisi luar pipa (outside welding) dan posisi dalam pipa (inside welding). Proses pengelasan ini berlangsung dengan menggunakan parameter proses yang sesuai, adapun parameter yang dimaksud meliputi: -

Kuat arus (A)

-

Voltage (V)

-

Speed (v)

Untuk pipa ukuran ø 609,6 mm x 12 mm x 12 m parameter aktual yang digunakan dalam proses adalah:

-

Kuat arus (A) Inside Welding

= 650 A

Ourside Welding = 750 A

-

Voltase (V) Inside Welding

= 29 V

Ourside Welding = 31 V

-

Speed (v) = 80 cm/minute = 31.5 in/minute


41


Teknik Mesin

Parameter tersebut akan sangat menentukan hasil proses pengelasan. Besarnya heat input untuk masing-maing posisi pengelasan dapat dihitung dengan rumus berikut: Q = (V x A x60) / v [5]

Dimana : Q = heat input (J/in) V = Voltage A = Amperage v = Speed (cm/min)

Maka besarnya heat input untuk masing-masing posisi pengelasan adalah: -

Untuk Inside Welding Q = (V x A x60) / v = (29 x 650 x 60) / 31.5 = 35904 J/in = 35.9 kJ/in

-

Untuk Outside Welding Q = (V x A x60) / v = (31 x 750 x 60) / 31.5 = 44285 J/in = 44.3 kJ/in


42


Teknik Mesin

Gambar 4.4. Outside Welding (Sumber: PT. Swarna Bajapacific)

4.2.6. Proses Pemotongan (Cutting)

Setelah mencapai panjang tertentu, sesuai dengan yang tercantum pada instruksi kerja, maka pipa dipotong dengan menggunakan proses thermal cutting. Proses pemotongan dengan menggunakan panas adalah dengan

memanfaatkan panas yang dihasilkan dari pembakaran oksigen dan LPG yang pencampurannya diatur melalui cutting torch. Tekan gas yang digunakan untuk proses pemotongan ini dapat diatur melalui regulator yang terdapat pada tabung gas tersebut. Besarnya tekanan untuk masing masing gas yang digunakan adalah: -

Tekanan oksigen : 0,7 kg/cm²

-

Tekanan LPG


: 1.5 kg/cm²

43


Teknik Mesin

Gambar 4.5. Proses pemotongan (cutting) (Sumber: PT. Swarna Bajapacific)

4.2.7. Proses Perbaikan (Repairing)

Proses perbaikan (Repairing) bertujuan untuk menyempurnakan hasil produksi agar dapat memenuhi standar ASTM 252, karena pada saat proses produksi dapat terjadi kesalahan yang menyebapkan hasil produksi harus diperbaiki. Kesalahan yang mungkin terjadi pada saat produksi pipa spiral diantaranya adalah: 1. Miss weld : merupakan hasil pengelasan melenceng yang dari bagian yang seharusnya dilas. Proses perbaikannya adalah dengan jalan melakukan pengelasan secara manual dan kemudian digerinda untuk menghaluskan permukaannya. 2. Jump weld : merupakan ketidak-sempurnaan hasil pengelasan dimana terdapat kekosongan pada jalur yang seharusnya dilas. Cacat ini biasanya terjadi akibat


44


Teknik Mesin

suatu kondisi yang mengharuskan operator menggeser posisi elektroda (wire) sehingga terjadi kekosongan pada bagian tersebut. 3. HI-LOW : merupakan posisi pertemuan pelat yang tidak rata, sehinga menyebabkan hasil pengelasan miring. Proses perbaikan untuk kondisi ini adalah dengan membuang hasil las yang ada (gouging process) dan selanjutnya memberikan gaya penekanan pada salah satu sisi sampai kedua sisi pertemuan pelat menjadi rata, dan dilanjutkan kembali dengan mengelas bagian yang telah diperbaiki.

Gambar 4.6. Proses Perbaikan (Repairing) (Sumber: PT. Swarna Bajapacific)


45


Teknik Mesin

4.2.6. Proses Pemeriksaan Akhir dan Penandaan (Final Inspection & Marking)

Proses akhir dari seluruh rangkaian proses produksi pipa spiral adalah pemeriksaan akhir yang meliputi pemeriksaan untuk memastikan agar produk sesuai dengan spesifikasi. Apabila produk ditemukan kekurangan pada produk dimana produk belum memenuhi standar, maka harus diperbaiki kembali, dan apabila produk telah memenuhi standar maka langkah selanjutnya adalah memberi indentifikasi pada pipa tersebut. Penandaan (marking) pada pipa ditempatkan pada posisi ujung pipa sebelah dalam . Adapun identifikasi tersebut meliputi: 1. Logo perusahaan 2. Keterangan jenis komoditi 3. Nama perusahaan pembeli 4. Sdandar yang digunakan 5. Dimensi pipa 6. Nomor job (Job order number) 7. Nomor pipa 8. Nomor material bahan baku (Heat number) 9. Tanggal proses produksi


46


Teknik Mesin

Gambar 4.7. Contoh form marking (Sumber: PT. Swarna Bajapacific)


47


Teknik Mesin

BAB V KESIMPULAN

Dalam pelaksanaan proses produksi pipa spiral dengan lasan (Spiral welded steel pipe) yang mengacu pada standar ASTM A.252 GR.2 harus berorientasi pada pencapaian mutu yang memenuhi standar tersebut. Dalam pelaksanaanya diperlukan pemeriksaan (inspeksi) selama proses berlangsung untuk memastikan bahwa produk yang dihasilkan memenuhi standar. Proses produksi pipa spiral mulai dari bahan baku sampai menjadi produk jadi, dilaksanakan dengan urutan proses sebagai berikut : -

Pemeriksaan bahan baku

-

Penyetelan sudut helix mesin

-

Proses pembentukan (Forming)

-

Proses Pengelasan (Welding)

-

Proses Pemotongan (Cutting)

-

Proses Perbaikan (Repairing)

-

Proses Pemeriksaan Akhir dan Penandaan (Final Inspection & Marking)

Keseluruhan proses ini harus dilaksanakan secara berurut dan teratur serta diikuti dengan proses pemeriksaan (inspeksi) selama proses produksi berlangsung.


48

DAFTAR PUSTAKA

1. Wiryo Sumarto .H, Teknologi Pengelasan Logam, Pradnya Paramita, Jakarta, 1994. 2. Hosford, Wiliam F dan Robert M Caddel, Metal forming Mechanics and Metallurgy, Prentice Hall, 1983 3. ASTM A252, American Society for Testing Material. 2002. Standard Specification for Welded and Seamless Steel Pipe Piles: ASTM International. 4.

JIS G 3193 & G 3101, Japan Industrial Standard. 1995. Hot Rolled Steel Sheet Piles: Japanese Standard Association.

5. ASME Section IX, American Society of Mechanical Engineers. 1998. Qualification Standard for welding and Brazing Procedure: ASME International. 6. Abtech Machineries, Manual book of Spiral Pipe Machines. 2002

LAPORAN KERJA PRAKTEK

Recommend Documents