PENGARUH JENIS ELEKTRODA TERHADAP SIFAT MEKANIK HASIL PENGELASAN SMAW BAJA ASTM A36
Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi sebagian syarat Memperoleh gelar Sarjana Strata-1 Teknik Mesin
Diajukan Oleh : NAMA
: JAENAL ARIFIN
NIM
: 123 010 366
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WAHID HASYIM SEMARANG 2016
i
ii
iii
HALAMAN PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
: Jaenal Arifin
NIM
: 123010366
Program Studi
: Teknik Mesin
Menyatakan bahwa tugas akhir tidak merupakan jiplakan dan juga bukan dari karya orang lain.
Semarang, Januari 2016 Yang menyatakan
(Jaenal Arifin)
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
Pada penulisan laporan Tugas Akhir penulis mempunyai beberapa motto : 1. Pendidikan adalah pondasi kehidupan 2. Biasakanlah mengejar hasil melalui proses
PERSEMBAHAN
Penulis mempersembahkan laporan Tugas Akhir kepada : 1. Kedua orang tua Bapak Karjan dan Ibu Juminah yang selalu memberi harapan-harapan akan masa depan. 2. Teman-teman SMK Tunas Harapan Pati. 3. Teman–teman kuliah Jurusan Teknik Mesin Universitas Wahid Hasyim
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah kita panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah yang diberikan kepada kita semua sehingga masih diberi kesempatan untuk menyelesaikan Tugas Akhir. Tidak lupa salam serta sholawat kepada junjungan Nabi besar Muhammad SAW yang akan kita nanti safaatnya dihari akhir nanti. Laporan Tugas Akhir berisi tentang Analisa Penggunaan Jenis Elektroda Las yang Berbeda Terhadap Sifat Mekanik Pengelasan SMAW Baja ASTM A36 . Semoga dengan adanya laporan ini dapat menjadi sarana tholabul ilmi di kalangan mahasiswa teknik mesin Universitas Wahid Hasyim tercinta. Untuk penyusun pada kesempatan ini ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak Helmy Purwanto, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I. 2. Bapak Imam Syafa’at, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing II. 3. Bapak Ir. Tabah Priangkoso, MT. selaku Dosen Penguji. 4. Bapak Muhammad Dzulfikar, ST, MT. selaku Dosen Penguji. Tentu tidak ada sesuatupun yang sempurna sebagaimana laporan Tugas Akhir ini. Dimohon sumbang saran untuk semua pihak yang telah membaca tulisan ini. Semoga menjadi berkah untuk kita semua.
Semarang,
Penyusun
vi
Januari 2016
DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN ............................... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PERNYATAAN................................................................................. ii HALAMAN PERSEMBAHAN…………………..…………………..……….……….....iii
KATA PENGANTAR .......................................... iError! Bookmark not defined. DAFTAR ISI ........................................................................................................... v DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………viii DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiii DAFTAR NOTASI .............................................................................................. xiv ABSTRAK .............................................................................................................. x BAB I PENDAHULUAN .................................. 1Error! Bookmark not defined. 1.1.
Latar Belakang ...................................... 1Error! Bookmark not defined.
1.2.
Perumusan Masalah .............................. 2Error! Bookmark not defined.
1.3.
Batasan Masalah ................................... 3Error! Bookmark not defined.
1.4.
Tujuan ................................................... 3Error! Bookmark not defined.
1.5.
Manfaat Penelitian ................................ 4Error! Bookmark not defined.
BAB II KAJIAN PUSTAKA ............................ 5Error! Bookmark not defined. II.1.
Tinjauan Pustaka ................................... 5Error! Bookmark not defined.
II.2.
Dasar Teori ........................................... 8Error! Bookmark not defined.
II.3.
Jenis-jenis Sambungan Las ................... 9Error! Bookmark not defined.
II.3.1. Posisi Pengelasan ................................ 10Error! Bookmark not defined. II.4.
Macam-macam Pengelasan................. 10Error! Bookmark not defined.
II.4.1. Pengelasan MIG/MAG ........................ 10Error! Bookmark not defined. II.4.2. Pengelasan GTAW/TIG ...................... 11Error! Bookmark not defined. II.4.3. Pengelasan SMAW ............................. 11Error! Bookmark not defined. II.5.
Elektroda Las ...................................... 12Error! Bookmark not defined.
II.6.
Pengaruh Arus Pengelasan.................. 16Error! Bookmark not defined.
II.7.
Baja Karbon ........................................ 17Error! Bookmark not defined.
II.7.1. Baja karbon Rendah ............................ 18Error! Bookmark not defined.
vii
II.7.2. Baja Karbon Rendah ASTM A36 ....... 19Error! Bookmark not defined. II.8.
Metalografi Las ................................... 20Error! Bookmark not defined.
II.9.
Pengujian Kekerasan........................... 24Error! Bookmark not defined.
II.10. Pengujian Tarik................................... 25Error! Bookmark not defined. BAB III METODOLOGI PENELITIAN...... 27Error! Bookmark not defined. III.1.
Bahan Penelitian.............................. 27Error! Bookmark not defined.
III.2.
Alat Penelitian ................................. 27Error! Bookmark not defined.
III.3.
Rencana Jalannya Penelitian ........... 28Error! Bookmark not defined.
III.3.1. Persiapan Bahan ............................... 28Error! Bookmark not defined. III.3.2. Prosedur Penelitian ........................... 28Error! Bookmark not defined. III.4.
Waktu Dan Tempat Penelitian ........ 31Error! Bookmark not defined.
III.5.
Populasi dan Sampel ....................... 32Error! Bookmark not defined.
III.6.
Diagram alir penelitian .................... 34Error! Bookmark not defined.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......... 34Error! Bookmark not defined. IV.1.
Komposisi Kimia Material .............. 34Error! Bookmark not defined.
IV.2.
Hasil foto Makro ............................. 39Error! Bookmark not defined.
IV.3.
Hasil foto Struktur Mikro ................ 56Error! Bookmark not defined.
IV.4.
Hasil Uji Kekerasan ........................ 58Error! Bookmark not defined.
IV.5.
Hasil Kekuatan Tarik ...................... 63Error! Bookmark not defined.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......... 63Error! Bookmark not defined. V.1.
Kesimpulan ......................................... 64Error! Bookmark not defined.
V.2.
Saran ................................................... 65Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ...................................... 67Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN ......................................................... Error! Bookmark not defined.
viii
DAFTAR TABEL
Tabel II. 1 Angka keempat pada elektroda (Wiryosumarto, 2000) ............ 14Error! Bookmark not defined. Tabel II.2 Spesifikasi Elektroda Terbungkus dari Baja Lunak (Wiryosumarto,2000)............................................................................15 Error! Bookmark not defined. Tabel II.3 Spesifikasi Arus Menurut Tipe Elektroda dan Diameter dari Elektroda (Soetardjo, 1997)............................... 16Error! Bookmark not defined. Tabel II.4 Hubungan diameter elektroda dengan arus pengelasan (Howard 1998) ........................................................... 17Error! Bookmark not defined. Tabel II.5 Komposisi kimia baja ASTM A36 .. 19Error! Bookmark not defined. Tabel II.6 Kondisi fisik baja ASTM A36 ......... 20Error! Bookmark not defined. Tabel IV.7 Hasil pengelasan dari berbagai jenis elektroda pada daerah las dan daerah HAZ………………………………………………………..…51 Tabel IV. 8 Perbandingan struktur mikro daerah HAZ…………………………..52 Tabel IV. 9 Perbandingan struktur mikro daerah Las……………………………54 Tabel IV.10 Hasil uji kekerasan Rockwell (HRB) ................................................ 56 Tabel IV.11 Rata-rata hasil pengujian tarik ...... Error! Bookmark not defined.59
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Kesetimbaganfasa Fe3C................ Error! Bookmark not defined.18 Gambar II.2 Pembagian Daerah Las ...................... Error! Bookmark not defined.21 Gambar II.3 Foto Struktur Mikro Daerah Lasan (Naryono, 2013) ................ Error! Bookmark not defined.23 Gambar II.4 Foto Struktur Mikro Base Metal A (a) E6013 dan (b) E7016 .......... 23 Gambar II.5 Foto Struktur Mikro HAZ Area B (a) E6013 dan (b) E7016 ..... Error! Bookmark not defined.24 Gambar II.6 Daerah kekerasan lasan ................. Error! Bookmark not defined.25 Gambar III.1 Pemotongan spesimen ................. Error! Bookmark not defined.29 Gambar III.2 Proses pembuatan sudut kampuh . Error! Bookmark not defined.29 Gambar III.3 Proses pengelasan spesimen ........ Error! Bookmark not defined.30 Gambar III.4 Pengamatan makro hasil proses pengelasan ... Error! Bookmark not defined.30 Gambar III.5 Pembuatan spesimen uji tarik ...... Error! Bookmark not defined.31 Gambar III.6 Spesifikasi spesimen uji tarik ASTM E8/E8M-09 Error! Bookmark not defined.31 Gambar III.7 Diagram Alir Penelitian ............... Error! Bookmark not defined.33 Gambar IV.1 Hasil foto Makro Elektroda E6013 dengan Arus 70 A ............ Error! Bookmark not defined.34 Gambar IV.2 Hasil foto Makro elektroda E7016 dengan Arus70 A .............. Error! Bookmark not defined.35 Gambar IV.3 Hasil foto Makro elektroda E7018 dengan Arus 70 ................. Error! Bookmark not defined.35 Gambar IV.4 Hasil foto Makro elektroda E7018 dengan Arus 70A…………….36 Gambar IV.5 Hasil foto Makro elektroda E7016 dengan Arus 110A ............ Error! Bookmark not defined.37 Gambar IV.6 Hasil foto Makro elektroda E7018 dengan Arus 110A ............ Error! Bookmark not defined.37
x
Gambar IV.7 Hasil foto Makro elektroda E6013 dengan Arus 130A ............ Error! Bookmark not defined.38 Gambar IV.8 Hasil foto Makro elektroda E7016 dengan Arus 130A……………38 Gambar IV.9 Hasil foto Makro elektroda E7016 dengan Arus 130A ........ 39Error! Bookmark not defined. Gambar IV.10 Metalografi struktur las ............. 40Error! Bookmark not defined. Gambar IV.11 Daerah induk menggunakan elektroda E6013 dengan arus 70A ........................................................................... Error! Bookmark not defined.40 Gambar IV.12 Daerah induk pengelasan menggunakan elektroda E7016 dengan arus 110A................................... Error! Bookmark not defined.41 Gambar IV.13 Daerah induk pengelasan menggunakan elektroda E7018 dengan arus 130A................................... Error! Bookmark not defined.41 Gambar IV.14 Struktur mikro daerah las pengelasan menggunakan elektroda E6013 dengan variasi arus 70A . Error! Bookmark not defined.42 Gambar IV.15 Struktur mikro daerah las pengelasan menggunakan elektroda E6013 dengan variasi arus 110A Error! Bookmark not defined.43 Gambar IV.16 Struktur mikro daerah las pengelasan menggunakan elektroda E6013 dengan variasi arus 130A Error! Bookmark not defined.43 Gambar IV.17 Struktur mikro daerah las pengelasan menggunakan elektroda E7016 dengan variasi arus 70A . Error! Bookmark not defined.44 Gambar IV.18 Struktur mikro daerah las pengelasan menggunakan elektroda E7016 dengan variasi arus 110A ................................................... 44 Gambar IV.19 Struktur mikro daerah las pengelasan menggunakan elektroda E7016 dengan variasi arus 130A Error! Bookmark not defined.45 Gambar IV.20 Struktur mikro daerah las pengelasan menggunakan elektroda E7018 dengan variasi arus 110A ................................................... 45 Gambar IV.21 Struktur mikro daerah las pengelasan menggunakan elektroda E7018 dengan variasi arus 130A. ................. Error! Bookmark not defined.46 Gambar IV.22 Struktur mikro daerah HAZ pengelasan menggunakan elektroda E6013 dengan variasi arus 70A . Error! Bookmark not defined.47
xi
Gambar IV.23 Struktur mikro daerah HAZ pengelasan menggunakan elektroda E6013 dengan variasi arus 110A Error! Bookmark not defined.47 Gambar IV.24 Struktur mikro daerah HAZ pengelasan menggunakan elektroda E6013 dengan variasi arus 130A Error! Bookmark not defined.48 Gambar IV.25 Struktur mikro daerah HAZ pengelasan menggunakan elektroda E7016 dengan variasi arus 70A . Error! Bookmark not defined.48 Gambar IV.26 Struktur mikro daerah HAZ pengelasan menggunakan elektroda E7016 dengan variasi arus 110A Error! Bookmark not defined.49 Gambar IV.27 Struktur mikro daerah HAZ pengelasan menggunakan elektroda E7016 dengan variasi arus 130A Error! Bookmark not defined.50 Gambar IV.28 Struktur mikro daerah HAZ pengelasan menggunakan elektroda E7018 dengan variasi arus 110A Error! Bookmark not defined.50 Gambar IV.29 Struktur mikro daerah HAZ pengelasan menggunakan elektroda E7018 dengan variasi arus 130A Error! Bookmark not defined.50 Gambar IV.30 Grafik hubungan kekerasan dengan Arus 70A....Error! Bookmark not defined.57 Gambar IV.31 Grafik hubungan kekerasan dengan Arus 110A..Error! Bookmark not defined.57 Gambar IV.32 Grafik hubungan kekerasan dengan Arus 130A..Error! Bookmark not defined.58 Gambar IV.33 Grafik hubungan tegangan dengan Arus 70A .....Error! Bookmark not defined.60 Gambar IV.34 Grafik hubungan tegangan dengan Arus 110A ...Error! Bookmark not defined.60 Gambar IV.35 Grafik hubungan tegangan dengan Arus 130A ...Error! Bookmark not defined.61 Gambar IV.36 Grafik Elongation ...................... Error! Bookmark not defined.61
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Sertifikat ASTM E8/EM8-9 .............. Error! Bookmark not defined. Lampiran 2. Grafik uji tarik elektroda E7018……………….………………..….66 Lampiran 3. Grafik uji tarik Elektroda E7016………………………………..….67 Lampiran 4. Grafik uji tarik elektoda E6013…………………………………….68
xiii
DAFTAR NOTASI Lambang
Definisi
Satuan
Cs
Kecepatan Potong
m/mnt
D
Diameter pemotong
Mm
N
Putaran Spindle
Rpm
F
Kecepatan Pemakanan
Z
Jumlah mata potong
Fz
Kecepatan Potong
T
Torsi keluaran mesin
Nm
BHP
Daya keluaran mesin
kW
mm/mnt
mm/gigi
Pe
Tekanan efektif rata-rata
N
Pb
Daya
kW
I
Arus
Amper
Ρ
Density
gr/cm³
ɛ
Elengation
E
Modulus Elasticity
Gpa
σu σy
Ultimate Strength
MPa
Yield Strength
MPa
μ
Poisson Ratio
-
%
xiv
ABSTRAK
Pengunaan elektroda dan arus yang berbeda pada proses pengelasan berpengaruh terhadap sifat fisik dan mekanik hasil lasan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil lasan, struktur mikro, distribusi kekerasan dan kekuatan tarik terhadap penggunaan jenis elektroda dan arus pengelasan. Baja ASTM A36 dilakukan pengelasan SMAW menggunakan elektroda E6013, E7016 dan E7018 dengan arus 70A, 110A dan 130A pada kecepatan konstan. Hasil pengelasan dilakukan analisa struktur makro, struktur mikro, kekerasan dan kekuatan tarik. Arus pengelasan berpengaruh terhadap karateristik makro, struktur mikro, distribusi kekerasan dan kekuatan tariknya. Semakin tinggi arus yang dipakai semakin rendah distribusi nilai kekerasan pada logam induk, las, HAZ dan kekuatan tarik. Hasil yang didapat pada perbedaan elektroda nilai kekerasan yang paling tinggi menggunakan elektroda E7018 dengan variasi arus 70A yaitu 105 HRB, dan nilai tertinggi pada pengujian tarik pengelasan menggunakan elektroda E6013 dengan variasi arus 110A yaitu 34,697MPa. Kata Kunci: Jenis Elektroda, Arus, Sifat fisis las, kekuatan tarik las
xv
