TUGAS AKHIR
PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA MATERIAL BAJA KARBON RENDAH
Tugas Akhir ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh : Febri Yanto NIM: D200090022
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan r.,,t..t. riiiuiii.
..ErElt.aAEDIrlJ f-Ei-i-\raFirrlT
U,Eu'iCAEtAl|I f\E--\A-Aia/nat
EIEErf,!lltAirI r aai\aialri\ Frrl
.rEEDLIAFTID I l-.\l lFr.JFrr
SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA IIIIATERIAL BAJA KARBON EtEllFlALft,
f\Eitliiiil
Vana
f iri ag itciyii
*rrlia
iuiiD rrafrrlz Ui iiun
memperoleh gelar sariana
mamaarrhi a
^ahaaian I a.raral ul ltLll\ ll Dswavl€rl oyqt at rrn*rIL
i aE;i i agi arrl
51 Jurusan Teknik Mesin Fakultas
I l^:.,^-
i+^^ lr,.L^mm^.|i.,^L Q,.-al,a*a aviUiiaiiaiiiauiyaii OUIanaiiai, Uiiiveiliiiali
^aiar.h DsjAUaa
Teknik
l.^+^L.'i ^^!,^ lruAalr I\Ercrrrul 1.rrl.an yalrY Daya
!!^^^
merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah r,li aariana irici.ualJar ,aalar vrrrar DarJarra ut lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun,
Ji^..L1!l-^^:l-^^ qiPi.jDiiKasiKati
li^^1.^l .l^a*a.' aa-n^l^ uaii aiau iJtriiiaii uiiianai
.ratrrL-
uaaiun
+anr,!aaa$
.sl.^^ a^^its^-^ i^farsaainrr^^^1!^ .-L^^^t DEuavarrlralla Uall..utllnall iiiiuilitauiilyauaya aaalI Keciiaii L^-:^^ Pagiail yaiig Suiriuei l-^^..^f:
mestinya.
Surakarta,2015 \/^-I dt tg r-^-..-r-l--I rtil ly€tLcl^cll I,
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir yang berjudul "PENGARUH KEKASARAN PERIiilUKAAN TERHADAP SATJIBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA IJIATERIAL BAJA KARBON RENDAH", telah disetujui Pembimbing utama dan Pembimbing Pendamping dan telah dlterima untuk memenuhi sebagian syarat
memperoleh deraiat sarjana Tekn ik
Un
lv'ersitas
Dipersiapkan oleh r
rat
I lGr
l,'! u
sl
hammad iyah
Su
rakafta.
:
: Febri Yanto
Nim
: D200090022
Disetujui pada u^,i r lalt
:
Tanggal
pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas
'
Karnls
: azfol/zats
lil
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir yang berjudul "PENGARUH KEKASARAN PERIIUKAAN TERHADAP SAHIBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA TTIATERIAL BAJA KARBON RENDAH", telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji yang
telah diny-atakan sah untuk memenuhi sebagian sirarat mempei'oleh derajat sarjana 51 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Un
iversitas
Mu
hammad iy"ah Su rakaita.
Dipersiapkan oleh r
:
. E^L-: . t Elrtt
rctt I lcl
Vaa*a tallll,
Nim
: D200090022
Disetujui pada u^,i I tatt
: f.ornir
Tanggal
: c2/o1 /zots
Tim Penguji : Muh. Alfatih H., S.T., M.T.
Ketua
Anggota
1
Anggota 2
: lr" Agus Hariyanto, M.T.
: Supriyono, S.T., M.T., PhD.
Ketua Jurusan,
Vr*, TriWidodo Besar.. ST.. M.Sc.. Ph.D
iv
I,E}III,\R
S{}.,TL
TU$AS ..IKIIIR
#tq*rtr\>:; $rat Dekail
Berdasarkaa
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sruakarta
No*ou8.2.j*.1..tj{IYf*}Y.{3.11L,"." dengan
ini
ranggar ... ...ll$.r,tll"?pj$.......
:
: : :
Nama
Pangkat{abatan Kedudukan
Muh. Alfatih lI., ST.,
M.f.
Lektor Pembimbing Utama
I
rncmberikan Soal Tugas Akhir kepada mahasiswa Nama
Febri.r'anto
l.fomor Induk
D 200 ffi0a22
:
NIRM Teknik Mesin / Akhir
Jurusarr"Scmester JuduLiTopik
?NDA T{4TERIAL 8,IJA I{ARBO!$ RENDAU
Rincian SoaUTugas
. . . .
IT{ATERIAL BAJA KARBON VARIASI ARUS. WAKTU DAN KEKASAR.AN PERMUKAAN DENGAN DIREKAYASA PAKAI AMPLAS SANDBLASTINC UJI KEKUATAN GESER. UJI HIPOTESA TEKNIKPENCELASAN FOTO MAKRO DAN FOTO MIKRO. HAZ
Dgrnikian soal trgas akhrr ini dibuat untuk dapat dilaksaaakan sebagaimana mestinya.
Srrakarta
....
!.5.*Pri!
"
?0. J$.
Pembimbiag
Ii"r\ Muh. Al Cc" : Agus Hariyanto,
Ir--MT-
Lektor Kcterungaa: "! C.oft| safs*.sotu l. Warm biru w* K4iw 2- *bw hu.irrg uafi* Pcrtb*iag
J. Waw
*sa* wrtl*
t. W'arna Wnh
Paabitnbtilg
uafr* r<asltrm
I
{t
MOTTO
“Saya datang, saya bimbingan, saya ujian, saya revisi dan saya menang”
“Punggung siapapun bila diasah akan menjadi tajam”
“Sesungguhnya tidak ada seorangpun yang dapat mengetahui ilmu Allah SWT, kecuali atas kehendaknya”, (QS. Al Baqarah :235)
vi
PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA MATERIAL BAJA KARBON RENDAH Febri Yanto, Muh. Alfatih Hendrawan, Agus Hariyanto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro e-mail:
[email protected] ABSTRAKSI Las titik (spot welding) merupakan cara pengelasan dimana permukaan plat yang disambung ditekan dengan dialiri arus listrik yang besar melalui elektroda logam yang saling bersinggungan. Dalam penggunaannya parameter pengelasan sangat mempengaruhi hasil dari pengelasan. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kekasaran permukaan terhadap sifat fisik dan mekanik pada sambungan las titik. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja karbon rendah dengan ketebalan 0,8 mm. Variasi arus yang digunakan yaitu 3000 A, 4000 A, dan 5000 A dengan waktu pengelasan selama 0,3 dt; 0,4 dt; dan 0,5 dt. Sedangkan variasi kekasaran permukaan yang digunakan yaitu permukaan asli, permukaan di amplas, dan sandblasting. Pengujian komposisi kimia menggunakan alat spektrometer dengan standar ASTM E 415. Sifat mekanik hasil sambungan las dapat dianalisa menggunakan pengujian geser (Tensile Shear Load Bearing Capacity) menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dengan standar AWS D8.9-97. Sifat fisik pada sambungan las dapat dianalisa dengan foto makro menggunakan mikroskop merk Olympus SZX7 dan foto mikro menggunakan mikroskop merk Olympus dengan standar ASTM E407-07. Hasil uji komposisi kimia menunjukan plat baja karbon tergolong dalam kategori baja karbon rendah dengan tipe hypo-eutectoid. Hasil pengujian geser menunjukkan bahwa variasi arus, waktu, dan kekasaran permukaan berpengaruh signifikan. Hasil pengamatan foto makro menunjukkan bahwa lebar logam las semakin besar seiring peningkatan arus, waktu, dan kekasaran permukaan yang berbeda. Sedangkan hasil uji foto mikro logam induk baja karbon rendah memiliki fasa ferit dan perlit. Pada hasil uji foto mikro daerah HAZ tetap yaitu ferit dan perlit namun dalam ukuran lebih halus dibandingkan pada logam induk. Sedangkan fasa logam las yang terbentuk adalah martensit. Kata kunci: las titik, baja karbon rendah, komposisi kimia, uji geser, metalografi
vii
KATA PENGANTAR
Asalamu’Alaikum, Wr. Wb. Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kepada Allah swt atas nikmat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas
Akhir
berjudul
“PENGARUH
KEKASARAN
PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA MATERIAL BAJA KARBON RENDAH” dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis dengan segala hormat ketulusan hati ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo BesarR., ST., M.Sc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak
Muh.
Alfatih
Hendrawan
ST.,
MT.,
selaku
Dosen
Pembimbing I yang telah membimbing, bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Agus Hariyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah
bersedia
memberikan
bimbingan
dan
arahan
dalam
penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Supriyono ST., MT., Ph.D., selaku Dosen penguji yang telah memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir. 7. Ayah, Ibu, Adik dan Keluarga yang selalu memberikan doa, perhatian dan kasih sayang yang begitu indah dan luar biasa.
viii
L
Nurbiasto Hanggoro, Rinomo Muh. Fahmi, Sigit Ariyanto Wibowo
teman bei'bagi dan teman berjuang dalam segala hai dalam menyelesaikan Tugas Akhir. flV. T^*^^ laaaa i eiiiuii-iijiiiaii
nnn0 .rana nnnfi.--,aai Analzalaa Ziitivhan.-raL iaaEiirltrsrl^crrr nnamhariLan rrrvr.rYcrDrt yaiig Ucriiycin iiiignaiAii
semangat dan kebersamaan bagi penulis. iU.DemUa pi[iaK yaiig iiUaK qaiial iii;aiuiis scuuiniii. odlu-Psrocrr.u yarrV
telah banyak membantu kelancaran.
Penulis meniiadai'i bahwa laporan ini jauh dari kesempui'naan, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan
penulis tei'ima dengansenang hati dan penulis ucapkaii banyak terimakasih. Semoga semua amal baik yang diberikan semua pihak kepada penulis akan mendapat balasan 'iang lebih baik dan sempurna dariAllah swt.
Wasalamu'Alaikum Wr. Wb.
Surakarta,29 Mei 2415
tx
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .............................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN ..........................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................
iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ....................................................
v
LEMBAR MOTTO ..........................................................................
vi
ABSTRAKSI ...................................................................................
vii
KATA PENGANTAR ......................................................................
viii
DAFTAR ISI ..................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................
xii
DAFTAR TABEL ............................................................................
xiv
DAFTAR GRAFIK ..........................................................................
xv
DAFTAR SIMBOL ..........................................................................
xvi
BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang .............................................................
1
B. Tujuan Penelitian .........................................................
3
C. Manfaat Penelitian ........................................................
3
D. Batasan Masalah ..........................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka ..........................................................
5
B. Landasan Teori .............................................................
6
1. Las titik......................................................................
6
2. Baja Karbon ..............................................................
12
x
3. Pengujian Geser .......................................................
16
4. Pengujian Metalografi ...............................................
17
5. Kekasaran Permukaan .............................................
20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Bahan............................................................................
23
B. Alat Penelitian ...............................................................
23
1. Mesin Las Titik ..........................................................
23
2. Alat Pengujian ...........................................................
25
3. Alat Bantu Pengujian ................................................
29
C. Metode Penelitian .........................................................
31
1. Diagram Alir Penelitian .............................................
31
2. Urutan Penelitian ......................................................
32
BAB IV HASIL PENILITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Uji Komposisi Kimia ............................................
41
B. Hasil Uji Kekasaran ......................................................
43
C. Hasil Uji Geser ..............................................................
44
1. Analisa Secara Grafik ...............................................
45
2. Analisa Secara statistik .............................................
53
D. Hasil Uji Foto Makro ......................................................
56
E. Hasil Uji Foto Mikro .......................................................
60
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan ..................................................................
69
B. Saran ............................................................................
70
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Skema Alat Las Titik ................................................
7
Gambar 2.2
Resistansi pada Resistance Welding ........................
9
Gambar 2.3
Welding Process and Welding Time .........................
10
Gambar 2.4 Diagram Fasa Fe-C .....................................................
15
Gambar 2.5
Skema Pengujian Geser ..............................................
17
Gambar 2.6
Profil Pengukuran .........................................................
21
Gambar 3.1
Spesimen Uji ...................................................................
23
Gambar 3.2
Mesin Spot Welding .....................................................
24
Gambar 3.3
Alat Uji Komposisi Kimia Spektrometer......................
25
Gambar 3.4
Alat
Uji
Kekasaran
Surface
Roughness
Measurement ................................................................
26
Gambar 3.5
Alat Uji Geser Tensile Strength...................................
27
Gambar 3.6
Alat Uji Foto Makro dan Foto Mikro .................................
28
Gambar 3.7 Mesin Sheet Metal Cutting ........................................
29
Gambar 3.8 Mesin Sandblasting ..................................................
30
Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian .............................................
31
Gambar 3.10 Material Yang Telah Diuji Komposisi Kimia ..............
33
Gambar 3.11 Spesimen Uji Standar AWS D8-9 .............................
34
Gambar 3.12 Material Uji Yang Telah Dimounting .........................
39
Gambar 4.1 Diagram Fasa Fe-C ..................................................
43
Gambar 4.2 Jenis Kegagalan Pada Sambungan Las ...................
52
xii
Gambar 4.3 Foto Makro Las Titik Pembesaran 25x .....................
57
Gambar 4.4 Struktur Mikro Logam Dasar .....................................
60
Gambar 4.5 Struktur Mikro Baja Karbon Rendah .........................
61
Gambar 4.6 Variasi Pada Daerah HAZ.........................................
61
Gambar 4.7 Struktur Logam Induk dan Partial Grain Refining Pada Daerah HAZ ....................................................
62
Gambar 4.8 Struktur Grain Refining dan Grain Coarsening Pada Daerah HAZ ..............................................................
62
Gambar 4.9 Struktur Mikro HAZ ...................................................
63
Gambar 4.10 Struktur Mikro Logam Las .........................................
65
Gambar 4.11 Fasa Martensit ..........................................................
67
Gambar 4.12 Fasa Martensit Pada Logam Las ..............................
67
Gambar 4.13 Fasa Martensit ..........................................................
68
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Klasifikasi Baja Karbon .................................................
13
Tabel 2.2 Cairan Etchant Untuk Pengujian Makro ........................
18
Tabel 2.3 Cairan Etchant Untuk Pengujian Mikro .........................
68
Tabel 2.4 Toleransi Harga Kekasaran Rata-rata Ra .....................
22
Tabel 3.1 Jumlah Spesimen Pengelasan ......................................
35
Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Kimia .............................................
41
Tabel 4.2 Hasil Uji Kekasaran Rata-rata Ra .................................
44
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Daya Beban Dukung Geser Rata-rata.
45
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Statistik Dengan Menggunakan SPSS
54
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Lebar Nugget ...................................
58
xiv
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1
Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Daya Beban Dukung Geser Rata-rata ..........................................
Grafik 4.2
Pengaruh
waktu
Pengelasan
Terhadap
Daya
Beban Dukung Geser Rata-rata .............................. Grafik
4.3
Pengaruh
Kekasaran
Permukaan
46
47
Pengelasan
Terhadap Daya Beban Dukung Geser Rata-rata ......
49
Grafik 4.4 Pengukuran Resistansi Pada 3 Jenis Spesimen .......
51
xv
DAFTAR SIMBOL
σ
= Tegangan Geser
N/mm2
F
= Beban/Gaya Maksimum
N
A0
= Luas Mula-mula Penampang Batang Uji
mm2
H
= Heat Input
Joule
I
= Arus
Ampere
R
= Resistansi Listrik
Ohm
t
= Waktu
detik
xvi
