POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 1
Maret 2014
PENGARUH PROSES PREHEATING PADA PENGELASAN SMAW TERHADAP KEKUATAN TARIK MATERIAL BAJA ST 37 Rusnoto Teknik Mesin Universitas Pancasakti Tegal Jl. Halmahera km 1 Tegal
ABSTRACT Construction using metal raw materials most of the connections are done by means of the welding process . One type of welding that is often used is the SMAW ( shielded metal arc welding ) . This study aims to determine the effect of preheating on the tensile strength of the material results in the SMAW welding steel ST 37 . The material used is steel plate ST 37 , AWS E6013 electrode diameter of 2.5 mm , the tool SMAW welding machine types of electric current are used 90 A , with the type of seam V. ST 37 steel heat treatment step is performed non preheting and preheting . For preheating treatment is done by heating the specimen in an oven at a temperature of 95 ℃ , 105 ℃ , 115 ℃ and 125 ℃ on hold for 30 minutes , the specimens were removed from the oven and cooled welding then performed using air cooling . Tests were conducted to determine the tensile testing the maximum tensile strength . The results showed that the tensile strength of weld SMAW material non preheating is 237.345 N / mm ² , specimen temperature preheating 95 º C at 376.860 N / mm , the specimen temperature preheating 105 º C at 396.32 N / mm ² , specimen temperature preheating 115 º C at 374.29 N / mm ² , specimens of 125 ° C at 420.41 N / mm ² . So the tensile strength increases with the addition of pre- heating temperature . Here the highest tensile strength occurs at a temperature of 125 ℃ preheating . Keywords : SMAW , non preheating , preheating , tensile strength . PENDAHULUAN Pengelasan adalah proses penyambungan logam atau non logam yang dilakukan dengan memanaskan material yang disambung hingga temperatur las yang dilakukan secara, dengan atau tanpa menggunakan tekanan (preasure), hanya dengan tekanan (preasure), atau dengan tanpa menggunakan pengisi (filler) (Amerika Welding Society, 1989). Pengelasan konvensional klasifikasi Pengaruh Proses Preheating . . .
pengelasan dibagi menjasi 2 golongan : a. Berdasarkan cara kerja las : las cair, las tekan, las patri dll b. Berdasarkan sumber energi yang digunakan: las kimia, las listrik contoh SMAW dan GMAW, las mekanik dll. Las SMAW ( Shilel Metal Arc Welding ) atau las busur elektoroda terbungkus sering disebut dengan nama las listrik. Las SMAW merupakan proses 73
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 1
penyambungan 2 buah logam yang sejenis atau lebih dengan menggunakan sumber panas listrik dengan menggunakan elektroda terbungkus sebagai bahan tambahan atau pengisi sehingga akan membuat sambungan tetap. Prinsip kerja las SMAW yaitu saat ujung elektroda didekatkan pada benda kerja terjadi panas listrik ( busur listrik ) yang membuat antara benda kerja dengan ujung elektroda terbungkus tersebut mencair secara bersamaan. Menurut AWS (American Welding Society) prinsip dari SMAW adalah menggunakan panas dari busur untuk mencairkan logam dasar dan ujung sebuah consumable elektroda tertutup dengan tegangan listrik yang dipakai 23 - 45 Volt, dan untuk pencairan digunakan arus listrik hingga 500 ampere yang umum digunakan berkisar antara 80–200 ampere. Dimana dalam proses SMAW dapat terjadi oksidasi, hal ini perlu dicegah karena oksidasi metal merupakan senyawa yang tidak mempunyai kekuatan mekanis. Adapun untuk mencegah hal tersebut maka bahan penambah las dilindungi dengan selapis zat pelindung yang disebut flux atau slag yang ikut mencair ketika pengelasan. Tetapi karena berat jenisnya lebih ringan dari bahan metal yang dicairkan, cairan flux akan mengapung diatas cairan metal, sekaligus mengisolasi metal tersebut sehingga tidak beroksidasi dengan udara luar. Sewaktu membeku, flux akan ikut membeku dan tetap melindungi metal dari reaksi oksidasi. Rangkaian dimulai dengan sumber daya listrik dan kabel termasuk pengelasan, pemegang elektroda, Pengaruh Proses Preheating . . .
Maret 2014
sambungan benda kerja, benda kerja (Weldment), dan elektroda las. Salah satu dari dua kabel dari sumber listrik terpasang ke bekerja, selebihnya melekat pada pemegang elektroda. Keuntungan SMAW adalah proses las busur paling sederhana dan paling serba guna, karena sederhana dan mudah dalam mengangkut peralatan dan perlengkapannya membuat proses SMAW ini mempunyai aplikasi luas, Las SMAW dapat dilakukan pada berbagai posisi atau lokasi yang dapat dijangkau dengan sebatang elektroda. Lokasi sambungan pada daerah dimana pandangan mata terbatas masih dapat di las dengan cara membengkokan elektroda. Las SMAW digunakan untuk pengelasan berbagai macam logam ferrous. Kekurangan las SMAW laju pengisian lebih rendah dibandingkan proses pengelasan semi-otomatis, panjang elektroda tetap meskipun pengelasan dihentikan. pada pengelasan SMAW setelah sebatang elektroda terbakar habis putung elektoroda yang tersisa terbuang dan waktu juga terbuang untuk mengganti elektoda, slag atau kerak yang terbentuk harus dihilangkan dari lapiasan las sebelum lapiasan berikutnya, langkah ini mengurangi keefisiensi pengelasan hingga sekitar 50 %. Asap dan gas yang terbentuk merupakan masalah bagi lingkungan sekitar area pengelasan. Material Baja St 37 mempunyai kandungan C, Si, Mn, P, S dan Fe. prosentasi kandungan tersebut berada pada batas toleransi baja ini mempunyai kandungan 74
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 1
karbon ( C ) dibawah 0,35 %, jadi termasuk dalam baja karbon rendah . Baja st 37 mempunyai arti baja dengan tensile strength (tegangan tarik) sebesar 37 Mpa atau 37 kg/mm² sampai 45 Kg/ mm². Preheat atau pemanasan mula awal dilakukan untuk mencegah terjadinya retak las. preheated diperlukan untuk menghilangkan tegangan sisa (residual stress), ), meningkatkan ketangguhan dan mengendalikan sifat-sifat sifat metalurgi di daerah HAZ (Heat Heat Affected Zone). METODE PENELITIAN Bahan yang digunakan adalah pelat baja st 37,, elektroda AWS E6013 diameter 2,5 mm, alatnya jenis mesin las SMAW arus listrik yang digunakan 90 A, dengan gan jenis kampuh V. Tahapan penelitian adalah baja st 37 dilakukan langkah heat treatment yaitu non preheting dan preheting. Untuk perlakuan preheating dilakukan dengan memanaskan specimen dengan oven pada suhu 95, 105, 115 dan 125 ditahan selama 30 menit,, specimen dikeluarkan dari oven kemudian dilakukan pengelasan dan didinginkan menggunakan pendinginan udara. Spesimen uji tarik yang dibuat menggunakan standard DIN 50 120. Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan atau tau meterial dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu (askeland, 1985). Tujuan diadakannya uji tarik adalah untuk mengetahui sifat –sifat sifat kekuatan mekanik (kekuatan tarik).
Pengaruh Proses Preheating . . .
Maret 2014
Gambar 1. Diagram Tegangan-Regangan
Tegangan dapat diperoleh dengan membagi beban dengan luas penampang mula benda uji.
(1) Dimana : σ = Tegangan nominal (kg/mm2) P = Beban maksimal (kg) A0= Luas penampang mula dari penampang batang (mm2) Regangan yang digunakan adalah regangan linear rata - rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan panjang ukur (gauge length) benda uji dengan panjang awal. Besarnya regangan dihitung dengan persamaan di bawah ini :
(2) Dimana: ε = Regangan (%) L = Panjang akhir (mm) Lo= Panjang awal (mm) Bentuk dan besaran pada diagram tegangan – regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakuan panas, deformasi plastik 75
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 1
yang pernah dialami, laju regangan, suhu, dan keadaan yang menentukan selama pengujian. Parameter parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva teganganregangan logam adalah : - Kekuatan tarik (Tensile strength) - Batas luluh atau titik luluh (Yield Yield point) - Persen perpanjangan - Pengurangan luas
Gambar 2. Spesimen pesimen uji tarik menggunakan standar DIN 50 120.
Maret 2014
penampang mula benda uji seperti pada Persamaan (1). Hasil pengujian tarik diberikan dalam Tabel 1 dan kekuatan tarik maksimum rata-rata diberikan dalam Tabel 2. Pengaruh suhu preheating terhadap kekuatan tarik las diberikan dalam Gambar 3. Dari Tabel 2 Dan Gambar 3 terlihat bahwa hasil uji kekuatan tarik tertinggi pengelasan SMAW dengan variasi suhu 125 °C diperoleh sebesar 420,41 N/mm² , dan hasil kekuatan tarik terendah pada pengelasan non Preheating yaitu sebesar 357.26 N/mm².
HASIL DAN PEMBAHASAN Tegangan tarik dapat diperoleh dengan membagi beban dengann luas Tabel 1. Hasil pengujian tarik pengelasan baja ST 37 pada pengelasan SMAW.
Non preheting
1
Panjang (mm)
Ao ( mm² )
P ( KN)
σt (N/mm²) σt=
20.06
180.54
64.50
357.26
77.44 67.89 64.10
424.29 373.44 332.67
72.58 71.43 79.63
372.48 388.87 427.62
68.69 65.78 74.13
367.66 355.86 399.37
76.33 76.66 75.63
407.93 428.69 424.63
Preheating Suhu 95
1 2 3
20.28 20.20 21.41
preheating Suhu 105
1 2 3
21.65 20.41 20.69
preheating Suhu 115
1 2 3
20.76 20.54 20.62
Preheating Suhu 125
1 2 3
20.79 19.87 19.79
Tabel 2. Kekuatan maksimum rata-rata.
Rata--rata = 357,26 182.52 181.8 192.69 Rata--rata = 376.80 194.04 183.6 186.21 Rata--rata = 396.32 186.84 184.86 185.58 Rata--rata = 374.29 187.11 178.83 178.11 Rata-rata rata = 420.41
tarik
Pengaruh Proses Preheating . . .
Kekuatan Tarik Las N/mm²
Spesimen
76
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 1 Spesimen
Kekuatan tarik rata-rata ( N/mm² ) σt= 357,26 376.860
Maret 2014
Disini kekuatan tarik tertinggi terjadi pada suhu preheating 125 .
DAFTAR PUSTAKA Daryanto, 2001, Teknik mengelas Non preheating dan mematri logam, semarang, Preheating suhu PT. Aneka Ilmu. 95 °C Maman Suratman, 2001, Teknik Preheating suhu 396.32 mengelas las busur listrik, 105 °C Bandung, pustaka grfika. Preheating suhu 374.29 115 °C Harsono Wiryo Sumarto dan Toshi Preheating suhu 420.41 Okumura, 2008, Teknologi 125 °C Pengelasan Logam. Jakarta. PT Pradnya Paramita Mengenal Proses Post Weld Heat Treatment,http://www.bainitahe 420.41 at.com, diakses pada tanggal 18 396.32 Maret 2011. 376.86 374.29 Rusdianto, Jaka, Analisa Pengaruh 357.26 Parameter Pengelasan GMAW Terhadap Distorsi yang Terjadi Pada Pengelasan Baja SS400 Ketebalan 12[mm], ITS, Suhu preheating ( °C) Surabaya. Gambar 3. Pengaruh suhu preheating ing terhadap kekuatan tarik las.
KESIMPULAN Dari penjelasan diatas kekuatan tarik hasil pengelasan SMAW material non preheating adalah 237,345 N/mm², specimen suhu preheating 95ºC sebesar 376,860 N/mm, specimen suhu preheating 105ºC sebesar 396,32 N/mm², specimen suhu preheating 115ºC sebesar 374,29 N/mm², spesimen 125 °C sebesar 420,41 N/mm².. Jadi kekuatan tarik meningkat seiring dengan penambahan suhu pre heating. Pengaruh Proses Preheating . . .
78
