STUDI EKSPERIMEN DAN SIMULASI PADA KAMPUH PENGELASAN BUSUR LISTRIK PLAT BAJA St 37

STUDI EKSPERIMEN DAN SIMULASI PADA KAMPUH PENGELASAN BUSUR LISTRIK PLAT BAJA St 37

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

JOHNNY R.H DAMANIK NIM. 040401015

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Johnny R.H. Damanik : Studi Eksperimen Dan Simulasi Pada Kampuh Pengelasan Busur Listrik Plat Baja St 37, 2010.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan di hadapan Tuhan Yang Maha Esa. Yang telah memberikan ilmu dan kesehatan sehingga atas perkenaan-Nya penulis bisa menulis skripsi ini. Penulis terdorong untuk menulis skripsi ini mengingat bahwa pengetahuan tentang pengelasan sangat diperlukan oleh setiap orang yang memilih profesi di bidang keteknikan. Kebutuhan tersebut perlu di tunjang adanya karya ilmiah, ataupun riset yang berhubungan terhadap ilmu pengelasan. Penulis juga menyadari keterbatasan pengetahuan, kelemahan dalam hal isi dan penyajiannya. Oleh karena itu, kritik membangun dari segala pihak akan diterima dengan senang hati. Akhir kata, pada kesempatan ini penulis ingin sampaikan rasa terimakasihnya kepada Prof. DR. Ir. Armansyah Ginting,M.Eng., selaku dosen pembimbing, kepada Seluruh Staf Pengajar Di Departemen Teknik Mesin, Orang Tua, saudara-saudara, teman-teman jurusan Teknik Mesin Stambuk 2004, serta semua pihak yang mendukung penulisan skripsi ini.

Medan, November 2009 Penulis,

Johnny R.H Damanik NIM. 04 0401 015

Johnny R.H. Damanik : Studi Eksperimen Dan Simulasi Pada Kampuh Pengelasan Busur Listrik Plat Baja St 37, 2010.

ABSTRAK

Mengingat

pengelasan

merupakan

bagian

tak

terpisahkan

dari

pertumbuhan peningkatan industri, karena memegang peranan utama dalam rekayasa dan reparasi produksi logam. Maka dibutuhkan sebuah riset dan karya ilmiah yang berorientasi kepada terwujudnya peningkatan mutu sambungan las, efesiensi yang tinggi, biaya yang murah, penghematan tenaga dan penghematan energi sebaik mungkin. Hasil dari studi pengelasan busur listrik pada plat St 37 dengan variasi sudut kampuh dan kuat arus yang digunakan menunjukan perbedaan kekuatan tarik pada pengujian tarik yang dilakukan. Pada pengelasan dengan variasi sudut antara 35 0 & 45 0 tidak menunjukan perubahan yang signifikan dibandingkan pengelasan dengan variasi kuat arus 60A,80A,100A . Perbandingan perbedaan tegangan maksimum antara sudut kampuh 350 dan 450 pada kuat arus 60 A sebesar 25,10 %. Pada kuat arus 80 A sebesar 14,40 % dan pada kuat arus 100 A sebesar 6,80 %.


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..............................................................................................i ABSTRAK.............................................................................................................. ii DAFTAR ISI ........................................................................................................ .iii DAFTAR TABEL ................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi

BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 2 1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................... 3 1.3.1 Tujuan Umum ............................................................................... 3 1.3.2 Tujuan Khusus .............................................................................. 3 1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................. 3 1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................. 4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengelasan ............................................................................................ 5 2.2 Klasifikasi Pengelasan .......................................................................... 7 2.2.1 Pengelasan Cair ........................................................................... 8 2.3 Jenis-Jenis Pengelasan Yang Umum Dilakukan ..................................... 8 2.4 Metalurgi Las ..................................................................................... 12 2.5 Siklus Termal Daerah Las ................................................................... 13 2.6 Ketangguhan Daerah Lasan .................................................................. 14 2.6.1 Ketangguhan Logam Las ............................................................ 15 2.7 Desain Sambungan Las ......................................................................... 15 2.8 Arus Pengelasan ................................................................................... 16 2.9 Kurva Tegangan-Regangan Rekayasa ................................................... 17 2.10 Kekuatan Tarik ( Ultimate Tensile Strength ) ....................................... 18 2.11 Modulus Elastisitas .............................................................................. 18 Johnny R.H. Damanik : Studi Eksperimen Dan Simulasi Pada Kampuh Pengelasan Busur Listrik Plat Baja St 37, 2010.

2.12 Distribusi Tegangan Pada Daerah Penyempitan Setempat .................... 19

BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1 Jadwal Dan Lokasi Penelitian ............................................................... 20 3.2 Metode Penelitian ................................................................................. 20 3.3 Variabel-Variabel Pengujian ................................................................. 23 3.3.1 Spesimen ..................................................................................... 21 3.3.2 Elektroda Yang Digunakan .......................................................... 22 3.3.3 Proses Pembentukan .................................................................... 25 3.4 Proses Pengujian Tarik ......................................................................... 26

BAB 4. HASIL DAN DISKUSI 4.1 Pendahuluan .......................................................................................... 28 4.2 Hasil Percobaan ..................................................................................... 28 4.3 Mikrostruktur Pengelasan ...................................................................... 32 4.3.1 Pengaruh Siklus Panas Terhadap Struktur Mikro........................... 34 4.3.2 Proses Pertumbuhan Butir di Daerah Lebur ................................... 35 4.3.3 Daerah Pengaruh Panas ................................................................. 35 4.3.4 Perubahan Fase Dalam Proses Pengelasan..................................... 36 4.3.5 Perpatahan Pada Daerah Lasan...................................................... 36 4.4 Teori Griffith Mengenai Perpatahan Getas ............................................. 37 4.5 Pengamatan Perubahan Dimensi Pada Spesimen.................................... 38 4.6 Hasil Simulasi ANSYS .......................................................................... 39

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ......................................................................................... .50 5.2 Saran ................................................................................................... .51 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Jenis-Jenis Alur Sambungan (Kampuh) Las ............................................ 16 Tabel 2.2 Hubungan Diameter Elektroda Dengan Arus Pengelasan ........................ 17 Tabel 3.1 Hubungan Antara Material Dasar Dan Tipe Elektroda ........................... 23 Tabel 3.2 Hubungan Tipe Elektroda,Posisi Pengelasan,Arus .................................. 24 Tabel 4.1 Komponen Pengujian Baja St 37 ............................................................ 28 Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Perubahan Dimensi .................................................... 38


DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Pembagian Proses Pengelasan .............................................................. 2 Gambar 2.1 Diagram Temperatur Cair Material ...................................................... 7 Gambar 2.2 Proses Pengelasan Busur Las Terbungkus ............................................ 9 Gambar 2.3 Proses Pengelasan Busur Terendam ................................................... 10 Gambar 2.4 Proses Pengelasan Busur Logam Gas ................................................. 10 Gambar 2.5 Proses Pengelasan Berinti Fluks ......................................................... 11 Gambar 2.6 Proses Pengelasan Busur Tungsten Gas .............................................. 11 Gambar 2.7 Pembagian Daerah Las....................................................................... 12 Gambar 2.8 Siklus Termal Dari Beberapa Tempat Dalam Daerah HAZ ................ 13 Gambar 2.9 Siklus Termal Disekitar Lasan Dengan Kondisi Pengelasan Yang Berbeda………………………………………………………...14 Gambar 3.1 Baja St 37 .......................................................................................... 22 Gambar 3.2 Elektroda Yang Dipakai Pada Proses Penelasan .................................. 22 Gambar 3.3 Dimensi Spesimen Dasar .................................................................... 25 Gambar 3.4 Spesimen Siap Untuk Diuji Tarik ........................................................ 25 Gambar 3.5 Alat Uji Tarik ..................................................................................... 26 Gambar 3.6 Proses Uji Tarik .................................................................................. 26 Gambar 3.7 Proses Uji Dipantau Pada Monitor ...................................................... 27 Gambar 3.8 Spesimen Setelah Mengalami Uji Tarik .............................................. 27 Gambar 4.1 Grafik Load vs Stroke Sudut Kampuh 350 Kuat Arus 60 A ................. 29 Gambar 4.2 Grafik Load vs Stroke Sudut Kampuh 350 Kuat Arus 80 A ................. 29 Gambar 4.3 Grafik Load vs Stroke Sudut Kampuh 350 Kuat Arus 100 A ............... 30 Gambar 4.4 Grafik Load vs Stroke Sudut Kampuh 450 Kuat Arus 60 A ................. 30 Gambar 4.5 Grafik Load vs Stroke Sudut Kampuh 450 Kuat Arus 80 A ................. 31 Gambar 4.6 Grafik Load vs Stroke Sudut Kampuh 450 Kuat Arus 100 A ............... 31 Gambar 4.7 Grafik Maksimum Stress( σ ) VS Kuat Arus ( A ) ............................. 32 Gambar 4.8 Patahan Pada Daerah Pengelasan ........................................................ 37 Gambar 4.9 Perubahan Dimensi Setelah Pengujian Tarik ....................................... 38 Gambar 4.10 Plot Result of Contour Nodal Solution ( Def Shape Only ) ................. 39 Gambar 4.11 Plot Result of Contour Nodal Solution ( Def. + Undeformed ) ........... 39 Gambar 4.12 Plot Result of Contour Nodal ( Def. + Undef Edge ) .......................... 40 Johnny R.H. Damanik : Studi Eksperimen Dan Simulasi Pada Kampuh Pengelasan Busur Listrik Plat Baja St 37, 2010.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang Teknologi pengelasan merupakan bagian teknologi manufaktur. Secara umum pengelasan dapat diartikan sebagai suatu ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan pada saat logam dalam keadaan cair. Pada sambungan – sambungan konstruksi mesin, banyak penggunaan teknik pengelasan karena dengan menggunakan teknik ini sambungan menjadi lebih ringan dan lebih sederhana dalam pembuatannya dan akhirnya biaya produksi dapat lebih murah. Proses pengelasan dapat diklasifikasikan menjadi beberapa proses, seperti yang

ditunjukan

pada

Gambar1.1.

Untuk

beberapa

keperluan

seperti

penyambungan kontruksi mesin digunakan pengelasan dengan gas mulia. Pengelasan dengan gas mulia dipilih dikarenakan hasil dari pengelasan tersebut lebih bersih, dan kuat. Las busur listrik atau umumnya disebut dengan las listrik adalah termasuk suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas. Jenis sambungan dengan las Iistrik ini adalah merupakan sambungan tetap dengan menggunakan busur listrik untuk pemanasan. Panas oleh busur listrik terjadi karena adanya loncatan elektron dari elektrode melalui udara ke benda kerja. Elektron tersebut bertumbukan dengan udara/gas serta memisahkannya menjadi elektron 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.


Proses pengelasan

Pengelasan Busur Terendam

Pengelasan Busur logam terbungkus (SMAW)

Pengelasan busur Logam gas

Pengelasan busur Berinti fluks

Pengelasan busur Tungsten Gas (GTAW)

Sumber : Wiryosumarto (1992) Gambar 1.1 Pembagian Proses Pengelasan

Kerusakan pada bagian pengelasan merupakan hal yang lazim terjadi khususnya pada elemen-elemen mesin. Berdasarkan studi literatur dan orientasi lapangan, perlu dilakukan suatu penelitian untuk mempelajari kerusakan yang terjadi pada sambungan las, studi literatur menunjukan bahwa kerusakan pada sambungan

adalah

disebabkan

kesalahan

pada

proses

penyambungan

(pengelasan), pemakaian arus yang lebih besar dari yang seharusnya. Biasanya kelalaian pemilihan kondisi pengelasan dan jenis elektroda akan mengakibatkan Elektroda yang digunakan cacat atau retak, pemilihan kondisi pengelasan yang disamakan dengan jenis elektroda dari penggunaan logam las yang tidak sesuai dengan logam induk.

1.2 Perumusan masalah Memperhatikan uraian diatas, maka perlu dilakukan penelitian kondisi pengelasan khususnya yang fokus kepada desain sambungan las (kampuh) dan kuat arus yang disesuaikan dengan memperhatikan jenis elektroda yang dipilih. Pengelasan dilakukan dengan

las busur listrik dan pemeriksaan kekuatan

sambungan serta metalurgi las, masing-masing akan dilakukan dengan uji tarik.


1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan umum Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan antara pengujian secara eksperimen dengan Metode Elemen Hingga (Finite Element Methode) terhadap kekuatan sambungan las. 1.3.2 Tujuan khusus Tujuan khusus penelitian ini adalah: 1. Mempelajari desain sambungan las (kampuh) yang paling baik digunakan untuk menyambung bahan St 37 menggunakan elektroda RB 26 pada pengelasan busur listrik. 2. Mempelajari kuat arus yang paling baik digunakan untuk menyambung plat baja St 37 menggunakan elektroda RB 26 pada pengelasan busur listrik. 3. Keadaan paling baik yang berdasarkan (1) dan (2) dijustifikasikan oleh pengujian tarik setiap spesimen yang disiapkan. 4. Mensimulasikan uji tarik spesimen dengan Metode Elemen Hingga (Finite Element Methode).

1.4 Manfaat Penelitian 1. Untuk mengetahui nilai hasil uji tarik, yang terjadi pada proses penyambungan setelah proses pengelasan. 2. Membandingkan hasil pengelasan, dengan cara mengetahui pengaruh hasil pengelasan dengan variasi sudut kampuh dan kuat arus terhadap kekuatan tarik, pada pelat baja St 37. 3. Dari data-data ini dapat menjadi referensi bagi penelitian selanjutnya tentang pengelasan listrik.


1.5 Sistematika Penulisan Penulisan skripsi ini akan dibagi dalam beberapa bab. Secara garis besar, isi yang dimuat dalam skripsi ini adalah seperti yang tercakup dalam sistematika penulisan berikut:

BAB 1: PENDAHULUAN Pada bab ini dijelaskan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistemetika penulisan.

BAB 2: TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini berisikan tinjauan umum tentang pengelasan, parameter pengelasan, dan persiapan sambungan.

BAB 3: METODE PENELITIAN Pada bab ini akan dibahas tentang metode yang dijalankan untuk mendapatkan hasil pengujian.

BAB 4: ANALISA HASIL PERCOBAAN Pada Bab ini akan dibahas hasil pengujian yang didapat setelah proses sebelumnya dicapai.

BAB 5: KESIMPULAN DAN SARAN Pada Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari analisa hasil percobaan pada Bab IV.

DAFTAR PUSTAKA


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengelasan Berdasarkan penemuan benda-benda sejarah dapat diketahui bahwa teknik penyambungan logam telah diketahui sejak zaman prasejarah, misalnya pembrasingan logam paduan emas tembaga dan pematrian paduan timbal-timah. Menurut keterangan yang didapat telah diketahui dan dipraktekkan dalam rentang waktu antara tahun 3000 sampai 4000 SM. Alat-alat las busur dipakai secara luas setelah alat tersebut digunakan dalam praktek oleh Benardes (1885). Dalam penggunaan yang pertama ini Benardes memakai elektroda yang dibuat dari batang karbon atau grafit. Karena panas yang timbul, maka logam pengisi yang terbuat dari logam yang sama dengan logam induk mencair dan mengisi tempat sambungan. Zerner (1889) mengembangkan cara pengelasan busur yang baru dengan dengan menggunakan busur listrik yang dihasilkan oleh dua batang karbon. Slavianoff (1892) adalah orang pertama yang menggunakan kawat logam elektroda yang turut mencair karena panas yang ditimbulkan oleh busur listrik yang terjadi. Kemudian Kjellberg menemukan bahwa kualitas sambungan las menjadi lebih baik bila kawat elektroda logam yang digunakan dibungkus dengan terak. Di samping penemuan-penemuan oleh Slavianoff dan Kjellberg dalam las busur dengan elektroda terbungkus seperti diterangkan di atas, Thomas (1886) menciptakan proses las resistansi listrik, Goldschmitt (1895) menemukan las termit dan tahun 1901 las oksi-asitelin mulai digunakan oleh Fouche dan Piccard. Baru pada tahun 1926 ditemukannya las hidrogen atom oleh Lungumir, las busur logam dengan pelindung gas mulia oleh Hobart dan Dener serta las busur rendam oleh Kennedy (1935). Wasserman (1936) menyusul dengan menemukan cara pembrasingan yang mempunyai kekuatan tinggi.


Dari tahun 1950 sampai sekarang telah ditemukan cara-cara las baru antara lain las tekan dingin, las listrik terak, las busur dengan pelindung gas CO2, las gesek, las ultrasonik, las sinar elektron, las busur plasma, las laser, dan masih banyak lagi lainnya. 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, pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antara atom. 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-konstruksi 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 yang dapat dilas. Dengan kemajuan yang dicapai sampai saat ini, teknologi las memegang peranan penting dalam masyarakat industri modern.


2.2 Klasifikasi Pengelasan Ditinjau dari sumber panasnya. Pengelasan dapat dibedakan menjadi: 1.

Mekanik

2.

Kimia

3.

Listrik

Sedangkan menurut cara pengelasan, dibedakan menjadi dua bagian besar: 1.

Pengelasan tekanan (Pressure Welding)

2.

Pengelasan Cair (Fusion welding)

Sumber: Storer And John Haynes.(2001) Gambar 2.1 Diagram Temperatur Cair Material.


2.2.1 Pengelasan Cair (Fusion Welding) Pengelasan cair adalah proses penyambungan logam dengan cara mencairkan logam yang tersambung. 1. Oxyacetylene Welding. 2. Elektrik Arc Welding. 3. Shield Gas Arc Welding. a. TIG ( Tungsten Inert Gas ) b. MIG ( Metal Inert Gas ) c. MAG ( Metal Active Gas ) d. Submerged Welding 4. Resistance Welding. a. Spot Welding . b. Seam Welding. c. Upset Welding . d. Flash Welding. e. Electro Slag Welding. f. Electro Gas Welding. 5. Electro Beam Welding. 6. Laser Beam Welding. 7. Plasma Welding.


2.3 Jenis-Jenis Pengelasan Yang Umumnya Dilakukan. 1. Proses pengelasan busur logam terbungkus (SMAW). Salah satu jenis proses las busur listrik

elektoda

terumpan,

yang

menggunakan busur listrik yang terjadi antara elektroda dan benda kerja setempat, kemudian

membentuk paduan serta membeku menjadi lasan. Elektroda

terbungkus yang berfungsi sebagai fluks akan cair pada waktu proses pengelasan dan gas yang terjadi akan melindungi proses pengelasan terhadap pengaruh udara luar, cairan yang terbungkus akan terapung membeku pada permukaan las yang disebut slag. Proses pengelasan elektroda terbungkus terlihat pada Gambar 2.2

Sumber : Harsono (2000) Gambar 2.2 Proses Pengelasan Busur Las Terbungkus (SMAW)

2. Proses pengelasan busur terendam (SAW) Ini adalah salah satu pengelasan dimana logam cair ditutup dengan fluks yang diatur melalui suatu penampang fluks dan elektroda yang merupakan kawat pejal diumpankan secara terus menerus, dalam pengelasan ini busur listrik nya terendam dalam fluks dapat dilihat pada Gambar 2.3. Prinsip las busur terendam ini material yang dilas adalah baja karbon rendah, dengan kadar karbon tidak lebih dari 0, 05%. Baja karbon menengah dan baja konstruksi paduan rendah dapat juga dilas dengan proses SAW, namun harus dengan perlakuan panas khusus dan elektroda khusus.

Sumber : Harsono (2000) Gambar 2.3 Proses Pengelasan Busur Terendam (SAW)

3. Proses pengelasan busur logam gas (GMAW) Jenis pengelasan ini menggunakan busur api listrik sebagai sumber panas untuk peleburan logam, perlindungan terhadap logam cair menggunakan gas mulia (inert gas) atau CO2 merupakan elektroda terumpan yang diperlihatkan pada Gambar 2.4. Proses GMAW dimodifikasikan juga dengan proses menggunakan fluks yaitu dengan penambahan fluks yang magnetig (magnetizen - fluks) atau fluks yang diberikan sebagai inti (fluks cored wire).

Sumber : Harsono (2000) Gambar 2.4 Proses Pengelasan Busur Logam Gas (GMAW)

4. Proses pengelasan busur berinti fluks (FCAW) FCAW merupakan proses pengelasan busur listrik elektroda terumpan. Proses peleburan logam terjadi diantara logam induk dengan elektroda berbentuk turbolens yang sekaligus menjadi bahan pengisi, fluks merupakan inti dari elektroda dan terbakar menjadi gas, akan melindugi proses dari udara luar, seperti Gambar 2.5.

Sumber : Harsono (2000) Gambar.2.5 Proses Pengelasan Berinti Fluks (FCAW)

5. Proses pengelasan busur tungsten gas (GTAW) Pengelasan dengan memakai busur nyala api yang menghasilkan elektroda tetap yang terbuat dari tungsten (wolfram), sedangkan bahan penambah terbuat dari bahan yang sama atau sejenis dengan

bahan yang dilas dan

terpisah dari torch, untuk mencegah oksidasi dipakai gas pelindung yang keluar dari torch biasanya berupa gas argon 99%. Pada proses pengelasan ini peleburan logam terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dan logam induk. Proses pengelasan busur tungsten gas dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Sumber : Harsono (2000) Gambar 2.6 Proses Pengelasan Busur Tungsten Gas (GTAW)

2.4 Metalurgi Las Pengelasan adalah proses penyambungan dengan menggunakan energi panas, karena proses ini maka logam disekitar lasan mengalami siklus termal cepat yang menyebabkan terjadinya perubahan – perubahan metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan – tegangan termal. Hal ini sangat erat hubunganya dengan ketangguhan, cacat las, retak dan lain sebagainya yang umumnya mempunyai pengaruh yang fatal terhadap keamanan dan konstruksi las Logam akan mengalami pengaruh pemanasan akibat pengelasan dan mengalami perubahan struktur mikro disekitar daerah lasan. Bentuk struktur mikro bergantung pada temperatur tertinggi yang dicapai pada pengelasan, kecepatan pengelasan dan laju pendinginan daerah lasan. Daerah logam yang mengalami perubahan struktur mikro akibat mengalami pemanasan karena pengelasan disebut daerah pengaruh panas (DPP), atau Heat Affected Zone. Daerah lasan terdiri dari tiga bagian, yaitu: 1. Logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair kemudian membeku. 2. Fusion Line, garis penggabungan atau garis batas cair antara logam las dan logam Induk 3. Daerah pengaruh panas disebut HAZ (Heat Affected Zone), adalah logam

dasar yang bersebelahan dengan logam las selama pengelasan

mengalami pemanasan dan pendinginan yang cepat. Pembagian daerah lasan dapat dilihat pada Gambar 2.7 2 3 1 4

Keterangan: 1. Weld Metal (Logam Las) 2. Fusion Line (Garis Penggabungan) 3. H A Z (Daerah Pengaruh Panas) 4. Logam Induk

Gambar 2.7 Pembagian Daerah Las

2.5 Siklus Termal Daerah Las Siklus termal las adalah proses pemanasan dan pendinginan pada daerah lasan,sebagai contoh dapat dilihat pada Gambar. 2.8 dan Gambar 2.9, menunjukan siklus termal daerah lasan. Pada Gambar 2.8 dapat dilihat siklus termal dari beberapa tempat dalam daerah HAZ dengan kondisi pengelasan tetap, sedangkan pada Gambar 2.9 menunjukan siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang berbeda. Lamanya pendinginan dalam suatu daerah temperatur tertentu dari suatu siklus termal las sangat mempengaruhi kualitas sambungan, karena itu banyak sekali usaha-usaha pendekatan untuk menentukan lamanya waktu pendinginan tersebut.

Sumber : Sutejo (2004) Gambar 2.8 Siklus Termal Dari Beberapa Tempat Dalam Daerah HAZ

Struktur mikro dan sifat mekanik dari daerah HAZ sebagian besar tergantung pada lamanya pendinginan dari temperatur 8000C sampai 5000C, sedangkan retak dingin dimana hidrogen memegang peranan penting terjadinya sangat tergantung oleh lamanya pendinginan dari temperatur 8000C sampai 3000 C atau 1000C.

Sumber : Sutejo (2004) Gambar 2.9 Siklus Termal Disekitar Lasan Dengan Kondisi Pengelasan Yang Berbeda

2.6 Ketangguhan Daerah Lasan Bila patah getas terjadi pada logam dengan daya tahan yang rendah, perpatahan tersebut dapat merambat dengan kecepatan sampai 200 m/detik, yang dapat menyebabkan kerusakan dalam waktu yang sangat singkat sekali. Dalam hal sambungan las patah getas ini menjadi lebih penting karena adanya faktor – faktor yang membantu seperti: konsentrasi tegangan, struktur tidak sesuai dan adanya cacat dalam lasan. Pengaruh struktur logam las terhadap ketangguhan pada dasarnya sama seperti pada batas las, tetapi pada logam las dalam proses pengelasan ini mencair dan kemudian membeku maka kemungkinan besar terjadi pemisahan komponen yang menyebabkan terjadinya struktur yang tidak homogen.

2.6.1 Ketangguhan Logam Las Logam las adalah logam yang dalam proses pengelasan mencair kemudian membeku, sehingga logam las ini banyak sekali mengandung oksigen dan gas – gas lain. Komposisi logam las sudah barang tentu tergantung daripada proses pengelasan tetapi dapat diperkirakan bahwa komposisinya terdiri dari komponen logam induk dan komponen bahan las yang digunakan. Dalam menganalisa ketangguhan logam las harus diperhatikan pengaruh unsur lain yang terserap selama proses pengelasan, terutama oksigen, dan pengaruh dari struktur logam itu sendiri. Struktur logam daerah pengaruh panas atau HAZ berubah secara berangsur dari struktur logam induk ke struktur logam las, pada daerah HAZ dekat dengan daerah lebur, kristal tumbuh dengan cepat dan membentuk butir-butir kasar daerah ini dinamakan batas las. Didalam daerah pengaruh panas besar butir dan struktur berubah sesuai dengan siklus termal yang terjadi pada waktu pengelasan, karena siklus termal yang terjadi sangat komplek sehingga ketangguhannyapun semakin kompleks.

2.7 Desain Sambungan Las Desain sambungan las dan

bentuk sambungan (welding joint),

serta

bentuk dan ukuran alur las dalam konstruksi untuk merancang sambungan las adalah: 1.Persyaratan umum atau spesifikasi mutu (kekuatan) yang diinginkan. 2.Bentuk dan ukuran konstruksi las 3.Jenis proses las yang boleh dipakai.

Beberapa Standar telah mengatur jenis – jenis sambungan, ada sembilan jenis alur sambungan (kampuh) las yang utama seperti pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Jenis-Jenis Alur Sambungan ( Kampuh) Las

Sumber : Harsono (2000) 2.8 Arus Pengelasan Arus adalah aliran pembawa muatan listrik,simbol yang digunakan adalah huruf besar I dalam satuan ampere. Pengelasan adalah penyambungan dua logam dan atau logam paduan dengan cara memberikan panas baik diatas atau dibawah titik cair logam tersebut,baik dengan atau tanpa tekanan serta ditambah atau tanpa logam pengisi. Yang dimaksud dengan arus pengelasan disini adalah aliran pembawa muatan listrik dari mesin las yang digunakan untuk menyambung dua logam dengan mengalirkan panas ke logam pengisi atau elektroda.

Tabel 2.2 Hubungan Diameter Elektroda dengan Arus Pengelasan Diameter Elektroda (mm)

Arus (Ampere)

2,5

60-90

2,6

60-90

3,2

80-130

4,0

150-190

5,0

180-250

Sumber : Howard BC (1998)

2.9 Kurva Tegangan –Regangan Rekayasa Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi kekuatan tarik suatu benda uji tarik sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan.pada uji tari, benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah besar secara kontinu,bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjangan yang dialami benda uji. Kurva tegangan regangan dibuat dari pengukuran perpanjangan benda uji.

Tegangan yang digunakan pada kurva adalah tegangan rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan tersebut diperoleh dengan cara membagi beban dengan luas awal penampang lintang benda uji.

s=

P A0

Regangan yang dipergunakan untuk tegangan regangan adalah tegangan linear rata-rata yang diperoleh dengan cara membagi perpajangan panjang ukur (gage length) benda uji, δ ,dengan panjang awal,

e=

δ L0

=

∆L L − L0 = L L0

Karena tegangan dan regangan diperoleh dengan cara membagi beban dan perpanjangan dengan faktor yang konstan,kurva perjangan akan mempunyai bentuk yang sama seperti kurva tegangan-regangan teknik. Kedua kurva ini sering saling dipergunakan.

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada

perlakuan

panas,

deformasi

plastik

yang

pernah

dialami,laju

regangan,suhu,dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-paremeter yang digunakan menggambarkan kurva tegangan regangan logam adalah kekuatan tarik,kekuatan luluh atau titik luluh,persen perpanjangan.

2.10 Kekuatan Tarik (ultimate tensile strength) Adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda uji. Su =

Pmaks A0

Tegangan tarik adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik,tetapi segala kenyataanya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan bahan.untuk logam –logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan kekuatan beban maksimum,dimana logam dapat menahan beban beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas.akan ditunjukan bahwa nilai tersebut kaitanya dengan kekuatan logam kecil sekali kegunaanya

untuk

tegangan

yang

lebih

kompleks,yakni

yang

bisanya

ditemui.untuk beberapa lama,telah menjadi kebiasaan mendasar kekuatan struktur pada kekuatan tarik,dikurangi dengan faktor keamanan yang sesuai.

2.11 Modulus Elastisitas Gradien bagian linear awal kurva tegangan-regangan adalah modulus elastisitas atau modulus young.Modulus elastisitas adalah ukuran kekakuan suatu bahan.Makin besar modulus,makin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.karena modulus elastisitas diperlukan untuk perhitungan nilai rancangan yang penting.

Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya ikat antar atom.karena gaya-gaya ini tidak dapat di ubah tanpa terjadi perubahan mendasar sifat bahannya,maka modulus elastisitas merupakan salah satu dari banyak sifat mekanik yang tidak mudah diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah oleh adanya penambahan paduan,perlakuan panas,atau pengerjaan dingin.modulus biasnya pada suhu tinggi dengan metode dinamik.

2.12 Distribusi Tegangan Pada Daerah Penyempitan Setempat (neck). Pembentukan penyempitan setempat pada benda uji tarik menimbulkan keadaan tegangan tarik tiga sumbu pada daerah penyempitan.daerah penyempitan setempat sebenarnya merupakan takik yang halus.takik yang dikenai beban tarik,akan menghasilkan tegangan tranversal dan radial yang mengakibatkan kenaikan tegangan membujur yang diperlukan untuk menghasilkan aliran plasti.oleh karena itu tegangan sejati rata-rata pada daerah penyempitan setempat yang diperoleh dengan cara membagi beban tarik aksial dengan luas penampang lintas benda uji pada daerah penyempitan yang terkecil,lebih tinggi daripada yang dibutuhkan untuk menghasilkan aliran jika tegangan tariknya sederhana. Brigman telah membuat suatu analisa matematik yang melengkapi dengan koreksi terhadap tegangan sumbu rata-rata untuk mengimbangi terbentuknya tegangan tranversal,analisa tersebut berdasarkan pada anggapan-anggapan berikut: 1. Keliling penyempitan setempat didekati dengan busur lingkaran. 2. Penampang lintang daerah penyempitan selama pengujian,tetap terbentuk lingkaran. 3. Berlaku kriteria luluh von mises.

BAB III METODE PENELITIAN

Dalam bab ini akan dijelaskan metode-metode yang dilakukan pada proses pengujian. 3.1 Jadwal Penelitian Dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pengujian Logam Departemen Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan April 2009 sampai dengan bulan Juni 2009.

3.2 Metode Penelitian 1. Proses pengujian dilaksanakan sepenuhnya, terhadap variabel-variabel yang mempengaruhi pemakaian dari metode penyambungan, dalam hal ini penyambungan las busur listrik terhadap sambungan pelat baja karbon yang hanya ditinjau dari pemeriksaan secara uji merusak dengan jenis pengujian tarik. 2. Teknik pengumpulan data yang diperoleh dari proses pengelasan yang dilakukan dari hasil pengujian tarik terhadap benda uji sebanyak 6 spesimen, masing-masing 3 spesimen dengan variasi sudut kampuh 35 0 dan 45 0 dan variasi kuat arus listrik 60A, 80A, 100A yang keseluruhannya dilakukan pengujian tarik. I 60A

80A

100A

350

1 spesimen

1 spesimen

1 spesimen

450

1 spesimen

1 spesimen

1 spesimen

α

3. Metoda analisa dan evaluasi data yang diperoleh dari pengujian yang dilakukan di laboratorium pada masing-masing spesimen adalah secara kualitatif. Dari data inilah akan dicari harga untuk uji tarik dari masing-masing spesimen dan merupakan nilai yang dicapai dari uji tarik dari bahan tersebut. 4. Dari sinilah penelitian akan mendapatkan kesimpulan yang sebenarnya bagaimana pengaruh variasi sudut dan kuat arus pengelasan las busur listrik terhadap kekuatan tarik dari baja karbon rendah didalam standar pengujian yang berlaku.

5. Penyusunan laporan, yang termasuk didalamnya kesimpulan dari hasil yang dicapai serta pengambilan langkah-langkah yang berhubungan terhadap hasil kekuatan sambungan las pada material uji lebih ditekankan, sehingga pada akhirnya tujuan penelitian dapat sepenuhnya tercapai.

3.3 Variabel -Variabel Pengujian Dari metode penelitian diatas maka dapat ditentukan hal-hal dasar terhadap variabel-variabel pengujian berikut ini:

3.3.1 Spesimen Spesimen yang digunakan pada penelitian adalah plat baja karbon rendah St 37 dengan pertimbangan: a. Baja karbon rendah St 37 banyak digunakan di industri, terlebih industri kecil dan menengah, sebagai bahan konstruksi. b. Baja karbon rendah mudah dilakukan proses penyambungan, baik dengan las listrik maupun (tidak membutuhkan keahlian khusus). c. Bahan uji mudah didapat.

Ketebalan bahan dasar yang dipakai dalam pengujian adalah 5 mm. Hal ini didasarkan kepada tebal minimum pengelasan listrik, yaitu 2,6-6 mm.

Gambar 3.1 Baja St 40 (Metal dasar)

3.3.2 Elektroda Yang Digunakan a. Pemilihan elektroda Elektroda yang digunakan pada proses pengujian adalah elektroda tipe E 6013, Ø 2,6 mm, arus yang dipakai adalah arus AC (seperti pada Gambar 3.1).

Gambar 3.2. Elektroda Yang Dipakai Pada Proses Pengelasan Busur Listrik.

Hal ini didasarkan kepada: Jenis metal dasar yang akan dilakukan pengelasan yaitu St 37 dimana tipe ini merupakan jenis baja karbon rendah . Tabel 3.1 Hubungan Antara Material Dasar dan Tipe Elektroda yang dipakai.

Tipe Elektroda

Metal Dasar

1/8”, 5/32” & 3/16” E6013, E7014, E7016 & E701

Carbon steel

1/8”, 5/32” & 3/16” E309, E310 & E312

Stainless steel

1/8” & 5/32” ENiCrFe-2, ENiCrFe-3 & ENiCrMo-3 WATERPROOFING MATERIALS Epoxy 152 Lea-Lac 30-L2093 Non-petroleum-based, clear, polyurethane

High nickel

Standarisasi American Welding Society,WS A5.18 American Welding Society, AWS A5.4 American Welding Society,AWS A5.1

4MIL-P-24441

Dari sini maka didapat kan beberapa tipe elektroda yang sesuai dengan pengelasan metal dasar diantaranya: E 6013; E 7014; E 7016; E701, dan penguji memilih tipe elektroda E 6013. Dari tipe elektroda E 6013 didapat informasi sebagai berikut: E 6013 Artinya: •

E = Elektroda busur listrik

•

60 = Kekuatan tarik deposit las adalah 60.000 Ib/in2 atau 42 kg/mm2

•

1 = Dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi

•

3 = Jenis selaput elektroda Rutil-Kalium dan pengelasan dengan arus AC atau DC

Dari penjelasan di atas tipe elektroda E 6013 dapat dipakai menggunakan arus DC dan AC, dan seperti penjelasan pada Bab II, maka penguji menggunakan arus AC mengingat arus ini sangat baik pada pengelasan pelat tipis. Untuk menyesuaikan diameter elektroda, dan besar arus, yang dipakai didasarkan kepada ketebalan pelat, posisi pengelasan dan jenis elektroda. Seperti yang dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 3.2 Hubungan Tipe Elektroda, Posisi Pengelasan,Arus Dan Tegangan kerja

Klasifikasi JIS

Jenis Fluks

Posisi Pengelasan

D4301

Ilmenit

F.V.OH.H

D4303

Titania Kapur

F.V.OH.H

D4311

Selulosa Tinggi

F.V.OH.H

D4313

Oksidan Titan

F.V.OH.H

D4316

Hidrogen Rendah

F.V.OH.H

D4324

Serbuk besi Titania

F.H-S

D430126

Serbuk Besi Hidrogen rendah

F.H-S

D430127

Serbuk Besi Oksida

F.H-S

D4340

Khusus

Semua Posisi

Jenis Listrik AC atau DC AC atau DC AC atau DC AC atau DC AC atau DC AC atau DC AC atau DC

AC atau DC

Sifat Mekanis Dari Logam Las Kekuatan Kekuatan Perpanjangan Luluh tumbuk (%) 2 2 (Kg/mm) (Kg/mm ) (Kg/mm ) Kekuatan Tarik

≥ 43

≥ 35

≥ 22

≥ 48

≥ 43

≥ 35

≥ 22

≥ 28

≥ 43

≥ 35

≥ 22

≥ 28

≥ 43

≥ 35

≥ 17

≥ 28

≥ 43

≥ 35

≥ 25

≥ 48

≥ 43

≥ 35

≥ 17

≥ 43

≥ 35

≥ 25

≥ 48

≥ 43

≥ 35

≥ 25

≥ 28

≥ 43

≥ 35

≥ 22

≥ 28

Sumber : Harsono (2000)

3.3.3. Proses Pembentukan Bentuk spesimen mengikuti standarisasi ASTM E8 sebagai berikut:

Gambar 3.3 Dimensi Spesimen Dasar

Gambar 3.4 Spesimen Siap Untuk Diuji Tarik. Pembentukan spesimen berdasarkan langkah-langkah sebagai berikut: 1.Spesimen dipotong menjadi 6 batang yang ukurannya sesuai dengan kebutuhan pengujian. 2.Setelah di potong dilakukan pembentukan sudut kampuh,dengan sudut masing-masing 35 0 & 45 0 3.Dilakukan penyambungan dengan pengelasan pada sudut kampuh yang Dibentuk.dengan kuat arus masing-masing 60,80,100A. 4 Dilakukan pembentukan spesimen uji tarik yaitu berupa bumble serta pembersihan spesimen dari sisa pengelasan dengan menggunakan mesin grinda.

3.4 Proses Pengujian Tarik Spesimen uji ditarik dengan mesin uji tarik Universal Testing Machine (UTM), jenis Tarno Test UPH 100 kN di laboratorium jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan Gambar 3.5.

Gambar.3.5 Alat Uji Tarik.

Gambar.3.6 Proses Uji Tarik.

Proses pengujian dipantau pada monitor yang mencatat setiap nilai dari hasil uji tarik seperti yang terlihat pada Gambar berikut ini:

Gambar.3.7 Proses Uji Dipantau Pada Monitor.

Proses dihentikan saat terjadi perpatahan (fracture) seperti yang dapat dilihat pada gambar.

Gambar.3.8 Spesimen Setelah Mengalami Uji Tarik.

Hasil pengujian yang dicatat mesin uji langsung dapat diterjemahkan ke dalam bentuk diagram tegangan dan regangan dan diagram beban terhadap penambahan panjang .

BAB IV HASIL DAN DISKUSI 4.1 Pendahuluan Pada Bab 3 dijelaskan bahwa setiap nilai hasil uji tarik dipantau pada monitor dari setiap spesimen uji yaitu:6 spesimen percobaan berdasarkan Variasi sudut kampuh ( α ) 35 0 dan 45 0 dan kuat arus 60A,80A,100A. yang di terjemahkan dalam bentuk grafik penambahan beban (load) dan panjang langkah (stroke). 4.2 Hasil Percobaan Dari percobaan uji tarik yang dilakukan kepada 6 spesimen yang telah disiapkan sebagaimana pada Gambar 3.4. Hasil yang di peroleh ditabulasikan pada tabel 4.1 Tabel 4.1 Komponen Pengujian Baja St 37 Baja ST 37 Komponen Pengujian 1 2 3 4 5 6 Max. Stress [MPa] 172 457.06 398.48 137.48 533.97 427.57 Yield Stress [MPa] 130.12 300.86 266.19 137.48 353.85 286.11 Elasticiy Modulus [MPa] 207698.14 205952.87 206458.97 206672.75 206552.1 206333.05 Elongation [%] 2.56 9.84 7.48 5.1 14.36 7.64 Komponen pengujian material dasar. Proporsional limit (N) = 26639,21 Max.stress (N/ mm 2 ) = 454,1 Force (N) = 27663,37 Yield Force (N) = 40556,25 Max.force (N) = 298,48 Proporsional Stress (N/ mm 2 ) = 309,95

Beberapa kurva tarik (stroke vs force) yang di hasilkan pada saat pegujian tarik pada saat proses uji tarik selesai ( Gambar 3.6 & 3.8 ) disajikan pada Gambar 4.2 s/d 4.7 Sudut Kampuh 35 0 dengan Kuat arus 60 A

Gambar 4.1 Grafik Load vs Stroke Sudut Kampuh 35 0 dengan Kuat arus 80 A

Gambar 4.2 Grafik Load vs Stroke

Sudut Kampuh 35 0 dengan Kuat arus 100 A

Gambar 4.3 Grafik Load vs Stroke Sudut Kampuh 45 0 dengan Kuat arus 60 A

Gambar 4.4 Grafik Load vs stroke

Sudut Kampuh 45 0 dengan Kuat arus 80 A

Gambar 4.5 Grafik Load vs stroke Sudut Kampuh 45 0 dengan Kuat arus 100 A

Gambar 4.6 Grafik Load vs stroke

4.3 Mikrostruktur Pengelasan Proses pengelasan dilakukan dengan memberikan masukan panas (heat input) pada bagian logam induk dan logam pengisi (filler metal) yang disambung secara lokal sampai mencapai titik cairnya,sehingga membentuk manik cairan las (weld pool). Kemudian mendinginkan cairan las dan logam induk turun hingga mencapai temperatur kamar dan bilamana diperlukan dapat dilakukan proses perlakuan panas (heat treatment) terhadap sambungan las. Tahapan-tahapan proses pengelasan tersebut akan menyebabkan terjadinya siklus termal dan dapat menimbulkan perubahan metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan-tegangan termal ataupun cacat pada logam las. Siklus termal yaitu siklus pemanasan dan pendinginan pada daerah sambungan dan daerah sekitarnya. Perubahan metalurgi yang paling penting dalam pengelasan adalah struktur mikro yang akan menentukan sifat-sifat mekanis sambungan las. Pada umumnya struktur mikro yang terjadi tergantung pada komposisi kimia dari logam pengisi, kondisi logam induk seperti geometri atau proses pengerjaan sebelumnya,teknik pengelasan yang diterapkan, dan proses perlakuan panas yang diberikan.

Gambar 4.7 Grafik Maksimum Stress( σ ) VS Kuat Arus ( A )

Dari Tabel 4.1 dapat dilihat kondisi pengelasan sebagaimana di bawah ini,yaitu I 350 = I 450 ; Q350 ≠ Q450 ; t 350 < t 450

Pada kondisi pengelasan tersebut,data-data menunjukan bahwa saat I (60 A) = σ 350 > σ 450 ; I (80 A) = σ 350 > σ 450 ; I (100 A) = σ 350 > σ 450

Pada Gambar 4.8 yaitu hubungan Kuat arus VS Tegangan dapat dilihat perbedaan tegangan maksimum tidak siknifikan antara pengelasan dengan sudut kampuh 35 0 dengan 45 0 . Sebagai perbandingan berikut, pada I 60A, σ 350 > σ 450 sekitar

137,48 − 172 x100% = 25,10% 137,48

pada I 80A, σ 350 < σ 450 sekitar

533,97 − 457,06 x100% = 14,40% 533,97


427,57 − 398,48 x100% = 6,80% 427,57

Maka dapat disimpulkan bahwa pengelasan dengan sudut kampuh 35 0 dan 45 0 tidak terlalu mempengaruhi besarnya tegangan maksimum pada

pengujian tarik. Pada pengelasan dengan sudut kampuh ( α )35 0 dan 45 0 menggunakan kuat arus 60A terdapat perbedaan kekuatan tarik dengan menggunakan kuat arus 80A dan 100A,hal tersebut dapat dijelaskan seperti dibawah ini: I (60 A) = σ 350 > σ 450

1. Karena pada pengelasan dengan I = 60 peleburan elektroda dengan logam induk tidak sempurna,peleburan elektroda pada sudut 35 0 lebih padat dengan membutuhkan kuat arus yang sama dengan sudut 45 0 . I (80 A) = σ 350 > σ 450 ; I (100 A) = σ 350 > σ 450

2. Kuat Arus 80 A merupakan variasi kuat arus yang paling baik pada pengelasan ini,logam pengisi melebur lebih sempurna dengan logam induk.

3. Pada kuat arus 100A terjadi penurunan besar tegangan tarik. Hal tersebut diakibatkan terjadi age-hardening pada butir struktur mikro logam.

Pada proses pengelasan diawali dengan pemberian energi panas yang cukup untuk mencairkan logam induk,baik dengan pemberian logam tambah maupun tanpa pemberian logam tambah.selanjutnya setelah lebur dan terjadi ikatan ,kemudian diikuti dengan tahap pembekuan (solidfication).sumber panas dalam proses pengelasan merupakan titik yang selalu bergerak,maka setiap titik dari logam induk yang ada disekitar lasan akan mengalami proses pemanasan dan pendinginan tertentu. Tahap selanjutnya adalah proses pendinginan dan pembekuan logam yang terjadi walaupun ada juga sebagian panas diserap oleh udara luar secara konveksi maupun konduksi.oleh karena penyerapan energi panas oleh logam induknya sendiri yang umumnya dengan laju yang cukup cepat,maka kadang-kadang keadaan ini disebut Quench rate.Quench rate dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut. 1. Jenis material 2. Geometri Sambungan 3. Ketebalan Material 4. Pre-heating 4.3.1 Pengaruh Siklus Panas Terhadap Struktur Mikro Daerah Lasan Ditinjau dari pengaruh siklus panas terhadap struktur mikro daerah lasan ,maka logam las dapat dibagi menjadi beberapa bagian atau sebagai berikut:

1. Daerah Lebur (Fusion Zone) Daerah lebur adalah daerah pengelasan dimana pada waktu proses pengelasan

mengalami

pencairan atau

peleburan dengan

pemanasan berlebih (superheat) kemudian membeku.

tingkat

2. Daerah Pengaruh Panas Adalah derah yang bersebelahan dengan derah lebur dimana pada saat proses pengelasan

mengalami

silus pemanasan dan pendinginan

tertentu,sehingga stuktur mikronya berubah,antara daerah lebur dan daerah pengaruh panas disebut daerah las. 3. Logam Induk Yaitu logam dasar yang tidak mengalami perubahan struktur mikro.

4.3.2 Proses Pertumbuhan Butir di Daerah Lebur (Fusion Zone) Pada proses pengelasan daerah lebur pengintian dan pembekuan dimulai dari logam induknya yang bersatu dengan logam lasan,yang kemudian tahap selanjutnya terjadi struktur logam memanjang daerah arah pembekuan kearah sumber panas.jika pendinginan tidak terlalu cepat maka akan terbentuk butir-butir dengan bentuk equi-axial.

4.3.3 Daerah Pengaruh Panas (Heat Affected Zone) Daerah

HAZ

adalah daerah

pengelasan

yang

tidak

mengalami

peleburan,hanya saja pada daerah ini mengalami proses pemanasan dengan temperatur yang sangat tinggi, yaitu jauh melebihi diatas garis temperatur kritis atas. Akibatnya terjadi pertumbuhan butir yang berlebihan,sehingga ukuran butirannya kasar. Untuk menentukan batas daerah HAZ sebetulnya agak sukar. Namun ada cara kasar yaitu dengan menentukan temperatur rekristalisasinya. Temperatur rekristalisasi adalah temperatur dimana atom-atom dari butir-butir yang lama bergerak membentuk inti-inti sehingga pada akhirnya tersusun butiran-butiran baru. Besarnya temperatur rekritalisasi adalah (0,4-0,5) titik cairnya dinyatakan dalam derajat absolut atau kelvin. Dalam proses pengelasan pada daerah HAZ material tersebut terpanaskan sampai temperatur tinggi,terjadi tranformasi fasa dari fasa ferit menjadi fasa austenit,sekaligus ditandai dengan pengintian butir-butir baru dari butir-butir lama.pada phase selanjutnya diikuti dengan proses pertumbuhan butir (Grain growt). Pertumbuhan butir ini terus berlanjut seiring dengan meningkatnya

temperatur logam,dengan kata lain besar butir yang terjadi di daerah ini adalah fungsi dari temperatur dan waktu. Demikian pula didaerah ini delta pertumbuhan butir-butirnya diawali dari proses transformasi fasa gama menjadi fasa delta yang terjadi pada temperatur A4 yaitu kira-kira 1400 C 0 ,kemudian diteruskan dengan roses prtumbuhan butir sampai dicapai titik temperatur cair logam yaitu kira-kira 1500 C 0 .sehingga dari proses pemanasan pengelasan didaerah HAZ yang dihubungkan dengan proses pertumbuhan butir-butirnya maka dapat diestimasi bentuk dan ukuran butir-butir akhir disetiap sub area daerah HAZ. 4.3.4 Perubahan Fase Dalam Proses Pengelasan Dalam proses pengelasan logam selain terjadinya pertumbuhan butir-butir logam seperti yang telah di bahas.terjadi pula perubahan fasa yang penting pula dalam menentukan sifat akhir dari sambungan.pada proses pertumbuhan butirbutir logam mekanisme terjadinya hampir sama dan pada umumnya dialami semua logam yang dilas. Pada proses perubahan fasa penyebab,proses dan akibatnya adalah berlain-lainan tergantung jenis logamnya. Beberapa contoh pengaruh siklus panas terhadap perubahan fasa terhadap material yang dilas sebagai berikut: 1. Terjadinya tranformasi Austenit-Martensit pada baja karbon yang bersifat keras tetapi getas. 2. Terjadinya pelunakan terhadap material yang di Age-Hardenig,akibat tidak berperannya presipitat yang ada dalam paduan. 3. Terbentuknya

karbida-Khrom

di

batas

butir

Austenitic

yang

mengakibatkan menurunnya daya tahan korosi dan kekuatan dari material tersebut.

4.3.5 Perpatahan Pada Daerah Lasan Perpatahan adalah pemisahan atau pemecahan suatu benda padat menjadi dua bagian atau lebih diakibatkan adanya tegangan.proses perpatahan terdiri atas dua tahap yaitu timbulnya retak dan tahap penjalaran retak,dan patah dapat digolongkan atas dua yaitu patahan liat dan patahan getas. 1. Patah liat ditandai oleh deformasi plastik yang cukup besar,sebelum dan proses penjalaran retak

2. Patah getas pada logam ditandai oleh adanya kecepatan penjalaran retak yang tinggi,terjadi tanpa deformasi kasar dan sedikit sekali terjadi deformasi mikro. Patah getas ada kaitannya dengan pembelahan pada kristal ionik.

4.4 Teori Griffith Mengenai Perpatahan Getas Bahan-bahan getas mengandung retakan-retakan halus,yang menyebabkan terjadinya pemusatan tegangan yang cukup besar,sehingga kekuatan kohesi pada daerah pemusatan bila di beri gaya nominal,akan lebih rendah dari harga teoritisnya. Pada pengujian tarik spesimen uji tarik terjadi patahan didaerah pengelasan,dimana patahan tersebut digolongkan patahan getas yang ditandai dengan adanya pemisahan berarah tegak lurus terhadap tegangan tariknya.

Gambar 4.8 Patahan pada daerah pengelasan

4.5 Pengamatan Perubahan Dimensi Pada Spesimen Pengamatan pertambahan panjang pada hasil pengelasn adalah pengamatan pada pandangan atas (top view),karena pengamatan tersebut merupakan pengamatan yang efektif untuk melihat perubahan panjang dan lebar pada hasil pengamatan disajikan dibawah ini.

Gambar 4.9 Perubahan dimensi setelah pengujian tarik

Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Perubahan Dimensi No 1 2 3 4 5 6

L(mm) Sebelum 200 200 200 200 200 200

Sesudah 201 203 202 201 205 202

X(mm) Sebelum Sesudah 25,4 25 25,4 23,5 25,4 24,5 25,4 25 25,4 23,5 25,4 24,5

Pengamatan yang dilakukan berdasarkan perubahan panjang dan lebar sambungan pengelasan. Dari hasil pengamatan didapatkan pengelasan dengan kuat arus 80 A mengalami pertambahan panjang lebih dari pengelasan dengan kuat arus 60A,100A. Hal diatas diatas dijelaskan pada bab sebelumnya.

4.6 Hasil Simulasi ANSYS

Gambar 4.10 Plot Result of Contour Nodal Solution ( Def Shape Only )

Gambar 4.10 Plot Result of Control Nodal Solution (Def Shape Only)

Gambar 4.11 Plot Result of Contour Nodal Solution ( Def. + Undeformed )

Gambar 4.12 Plot Result of Contour Nodal ( Def. + Undef Edge ) Data hasil simulasi ANSYS berikut di sajikan di bawah ini. PRINT S

NODAL SOLUTION PER NODE

***** POST1 NODAL STRESS LISTING ***** PowerGraphics Is Currently Enabled LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1 NODE 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46

S1 65.958 1.4276 65.976 66.021 66.027 65.831 65.132 63.298 59.235 50.486 27.321 132.92 78.447 90.556 95.219 90.796 89.894 89.919 90.189 90.373 90.485 90.538 90.541 90.550

S2 .00000 .00000 .14240E-02 .45700E-02 .10026E-01 .19905E-01 .46969E-01 .79991E-01 .23660 .11078 .78438E-01 9.0804 .00000 .79073E-03 .00000 .16797 .00000 .00000 .00000 .22565E-02 .30923E-02 .16766E-02 .79530E-03 .00000

S3 -.34708E-03 -15.342 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 -2.4065 .00000 -1.5284 .00000 -.14969 -.42150E-02 -.61108E-02 .00000 .00000 .00000 .00000 -.46005E-02

SINT 65.959 16.769 65.976 66.021 66.027 65.831 65.132 63.298 59.235 50.486 27.321 132.92 80.853 90.556 96.747 90.796 90.044 89.924 90.195 90.373 90.485 90.538 90.541 90.555

SEQV 65.958 16.103 65.975 66.018 66.022 65.821 65.109 63.258 59.117 50.431 27.282 128.62 79.677 90.555 95.992 90.712 89.969 89.922 90.192 90.372 90.484 90.537 90.540 90.553

48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72

90.556 90.559 90.552 90.540 144.57 94.742 90.953 89.958 89.950 90.183 90.371 90.475 90.523

.00000 .00000 .00000 .00000 .67291 .98532 .00000 .72717E-01 .00000 .38229E-02 .12854E-02 .21515E-02 .11345E-02

-.14496E-01 -.19185E-01 -.14693E-01 -.47202E-02 .00000 .00000 -.87613 .00000 -.36553E-01 .00000 .00000 .00000 .00000

90.571 90.579 90.567 90.545 144.57 94.742 91.829 89.958 89.987 90.183 90.371 90.475 90.523

90.564 90.569 90.559 90.543 144.24 94.253 91.394 89.922 89.968 90.181 90.370 90.474 90.523

SINT 14.486 95.925 65.951 32.258 50.513 59.191 63.321 65.109 65.798 65.994 66.007 65.968 65.790 65.650 65.578 65.581 65.652 65.793 90.676 90.885 78.929 76.988 74.088 78.524 82.139 81.843 79.573 70.196 66.333 66.089 67.677 69.442 73.031 82.751 77.517 81.773 81.634

SEQV 13.067 95.183 65.950 31.495 50.213 59.168 63.270 65.084 65.777 65.985 66.005 65.968 65.784 65.639 65.568 65.571 65.642 65.787 89.962 90.571 75.502 75.090 71.874 75.595 79.083 80.167 78.298 68.829 66.044 65.883 66.977 68.213 70.958 80.736 74.645 78.587 78.449

***** POST1 NODAL STRESS LISTING ***** PowerGraphics Is Currently Enabled LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1 NODE 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 99 101 103 105 107 109 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129

S1 3.5881 94.423 65.949 30.674 50.513 59.191 63.321 65.109 65.798 65.994 66.007 65.968 65.790 65.650 65.578 65.581 65.652 65.793 90.676 90.885 71.529 76.988 69.434 72.279 75.625 78.380 79.573 67.376 65.752 65.674 66.255 66.915 68.685 78.557 71.397 74.957 74.820

S2 .00000 .00000 .00000 .00000 .60569 .47214E-01 .10158 .50773E-01 .42702E-01 .18973E-01 .46697E-02 .72609E-03 .12051E-01 .21977E-01 .20463E-01 .18471E-01 .19962E-01 .10413E-01 1.4448 .63080 .00000 3.9508 .00000 .00000 .00000 .00000 2.6162 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000

S3 -10.898 -1.5015 -.14490E-02 -1.5840 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 -7.4001 .00000 -4.6541 -6.2443 -6.5135 -3.4628 .00000 -2.8197 -.58085 -.41486 -1.4214 -2.5275 -4.3459 -4.1936 -6.1198 -6.8155 -6.8140


S1 90.613 90.768 90.700 90.682 89.575 86.924 83.665 78.303 80.975 79.740 71.282 66.797 65.826 65.651 65.621 65.602 65.639 65.622 65.583 66.017 65.764 66.397 70.157 68.248 80.318 86.040 89.601 90.753 90.717 90.685 90.626 77.542 72.312 90.576 90.575 90.600 90.656

S2 .00000 .11336 .00000 .61876 2.9153 6.0622 8.7629 .00000 8.2282 2.5505 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 7.2201 7.5563 3.5939 .39862 .15777 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000

S3 -.50342E-01 .00000 -.43930E-01 .00000 .00000 .00000 .00000 -4.0981 .00000 .00000 -6.0676 -2.4116 -1.0400 -.40584 -.12352 -.17638 -.12636 -.16244 -.37497 -1.1982 -1.8160 -3.3267 -8.9450 -5.5553 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 -.16982E-01 -.55548E-01 -5.9738 -7.6062 -.33119E-01 -.36483E-01 -.43814E-01 -.81278E-02

SINT 90.663 90.768 90.744 90.682 89.575 86.924 83.665 82.401 80.975 79.740 77.349 69.209 66.866 66.057 65.744 65.778 65.765 65.784 65.958 67.215 67.580 69.724 79.102 73.803 80.318 86.040 89.601 90.753 90.717 90.702 90.681 83.515 79.919 90.609 90.612 90.644 90.664

SEQV 90.638 90.712 90.722 90.375 88.153 84.057 79.646 80.431 77.190 78.496 74.501 68.035 66.352 65.855 65.683 65.690 65.702 65.703 65.772 66.624 66.691 68.122 75.030 71.188 76.963 82.522 87.859 90.554 90.638 90.694 90.654 80.694 76.400 90.593 90.593 90.622 90.660

SINT 90.758 90.556 89.843 87.330

SEQV 90.683 89.965 88.195 83.788

***** POST1 NODAL STRESS LISTING ***** PowerGraphics Is Currently Enabled LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1 NODE 167 168 169 170

S1 90.758 90.556 89.843 87.330

S2 .14964 1.1948 3.3926 7.6012

S3 .00000 .00000 .00000 .00000

171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203

81.114 83.108 67.846 66.133 65.561 65.738 65.610 65.648 65.764 65.708 65.494 65.004 64.043 62.419 60.561 63.945 65.865 85.582 93.675 91.840 90.511 90.468 90.503 90.532 90.568 90.559 90.517 90.491 90.480 90.523 90.821 91.934 96.550

3.3015 11.002 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 9.9945 2.5313 .28722 .38644E-01 .45281E-02 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .59946E-01 .30387 1.1064 1.6690

.00000 .00000 -5.2139 -3.0651 -1.7036 -.24039E-01 -.13832 -.51932E-01 -.22450E-01 -.48188E-01 -.12970 -.29385 -.65061 -1.3930 -3.1820 -7.0141 -13.079 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 -.22076E-01 -.19646E-01 -.28076E-01 -.23762E-01 -.13227E-01 -.16994E-01 -.13667E-01 .00000 .00000 .00000 .00000

81.114 83.108 73.060 69.198 67.264 65.762 65.749 65.700 65.787 65.756 65.624 65.298 64.694 63.812 63.743 70.959 78.944 85.582 93.675 91.840 90.511 90.468 90.525 90.551 90.596 90.583 90.530 90.508 90.494 90.523 90.821 91.934 96.550

79.515 78.190 70.597 67.717 66.429 65.750 65.680 65.674 65.775 65.732 65.559 65.151 64.371 63.127 62.213 67.725 73.285 81.049 92.436 91.697 90.492 90.466 90.514 90.542 90.582 90.571 90.523 90.500 90.487 90.493 90.669 91.386 95.726

SINT 86.744 67.859 63.281 63.483 64.464 65.195 65.732 65.772 65.600 65.600 65.643 65.774 65.726 65.640 90.918 90.321 90.541

SEQV 81.636 64.786 61.882 62.898 64.190 65.039 65.683 65.771 65.589 65.592 65.642 65.772 65.722 65.636 89.559 83.523 90.537

***** POST1 NODAL STRESS LISTING ***** PowerGraphics Is Currently Enabled LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1 NODE 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220

S1 75.327 61.199 60.382 62.295 63.913 64.883 65.634 65.772 65.579 65.585 65.642 65.770 65.726 65.633 90.918 90.321 90.533

S2 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .38571E-02 .00000 .00000 .00000 .00000 .85661E-02 .00000 2.7813 15.873 .00000

S3 -11.418 -6.6602 -2.8998 -1.1879 -.55049 -.31243 -.98501E-01 .00000 -.21497E-01 -.14102E-01 -.65757E-03 -.40965E-02 .00000 -.73268E-02 .00000 .00000 -.77658E-02

221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 500 501 503 505 507 509 511 513 515

90.543 90.782 90.563 90.640 81.819 75.725 80.800 65.574 65.427 65.349 68.556 90.556 90.541 90.550 90.557 90.559 90.552 90.541 149.22 94.368

.00000 .24706 1.2303 .00000 8.8405 .00000 6.5232 .00000 .00000 .00000 .00000 .72012E-03 .80149E-03 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 1.0011

-.97267E-02 .00000 .00000 -.50893E-01 .00000 -7.2379 .00000 -.86311 -1.0091 -.21616 -4.2122 .00000 .00000 -.46668E-02 -.14535E-01 -.19076E-01 -.14332E-01 -.47182E-02 -.35187 .00000

90.553 90.782 90.563 90.691 81.819 82.963 80.800 66.437 66.436 65.565 72.768 90.556 90.541 90.555 90.571 90.578 90.566 90.545 149.57 94.368

90.548 90.659 89.954 90.665 77.776 79.592 77.744 66.010 65.937 65.457 70.756 90.555 90.540 90.553 90.564 90.569 90.559 90.543 149.40 93.872

SINT 91.836 89.953 90.000 90.179 90.366 90.473 90.523 14.363 93.396 138.77 117.73 79.824 72.349 68.577 66.186 63.601 59.397 48.309 26.223 136.11 57.775 54.239 52.369 52.457 53.945 59.404 20.407 21.568 50.106 58.652

SEQV 91.389 89.918 89.974 90.176 90.365 90.472 90.522 13.175 91.476 122.40 110.86 79.489 72.305 68.520 66.174 63.540 59.325 47.897 25.884 120.31 50.522 47.616 46.300 46.365 47.322 51.967 18.915 21.425 49.664 58.576

***** POST1 NODAL STRESS LISTING ***** PowerGraphics Is Currently Enabled LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1 NODE 517 519 521 523 525 527 529 531 533 535 537 539 541 543 545 547 549 551 553 555 557 559 561 563 565 567 569 571 573 575

S1 90.935 89.953 89.947 90.179 90.366 90.473 90.523 2.8380 89.428 92.591 117.73 79.149 72.260 68.463 66.162 63.601 59.252 48.309 25.532 92.116 21.891 34.927 35.499 35.494 34.509 22.362 3.4626 21.279 50.106 58.652

S2 .00000 .69545E-01 .00000 .44630E-02 .73960E-03 .28492E-02 .13244E-02 .00000 .00000 .00000 15.325 .00000 .00000 .00000 .00000 .12131 .00000 .83531 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .89618 .15119

S3 -.90090 .00000 -.52664E-01 .00000 .00000 .00000 .00000 -11.525 -3.9686 -46.180 .00000 -.67415 -.88153E-01 -.11407 -.23848E-01 .00000 -.14546 .00000 -.69087 -43.993 -35.884 -19.311 -16.871 -16.964 -19.435 -37.042 -16.944 -.28869 .00000 .00000

577 579 581 583 585 587 589

63.468 66.000 68.333 71.886 78.547 116.71 142.79

.10188 .00000 .54167E-01 .00000 .00000 -.22247E-01 .00000 -.74348E-01 .00000 -.48040 14.681 .00000 1.5164 .00000

63.468 66.000 68.355 71.960 79.027 116.71 142.79

63.417 65.973 68.344 71.923 78.788 110.11 142.03

SINT 85.971 90.538 90.490 90.387 90.199 90.006 89.901 91.485 94.620 82.542 82.881 73.267 94.403 90.421 82.679 77.847 63.002 68.865 65.003 79.878 79.476 74.158 66.947 64.529 62.549 61.086 61.253 62.938 64.273 66.171 69.968 74.812 90.545 90.777 89.505 90.734 90.727

SEQV 84.423 90.538 90.488 90.386 90.195 89.987 89.857 91.220 93.998 79.967 80.938 71.334 87.949 90.415 78.367 75.088 62.057 67.934 64.914 76.911 76.292 71.889 66.479 64.110 61.408 59.859 59.961 61.763 63.644 65.934 68.735 72.541 90.035 90.663 88.077 90.721 90.560


S1 82.785 90.538 90.490 90.386 90.199 89.968 89.901 90.953 94.620 77.116 78.844 69.229 94.403 90.410 82.679 71.985 63.002 66.962 65.003 73.554 72.648 69.383 66.002 64.529 62.549 61.086 61.253 62.938 64.273 65.694 67.431 70.033 90.545 90.777 89.505 90.707 90.727

S2 .00000 .11547E-02 .22445E-02 .00000 .80133E-02 .00000 .86979E-01 .00000 1.2566 .00000 .00000 .00000 14.782 .00000 9.4873 .00000 1.9339 .00000 .17745 .00000 .00000 .00000 .00000 .84671 2.3489 2.5353 2.6719 2.4224 1.2786 .00000 .00000 .00000 1.0271 .22820 2.9282 .00000 .33346

S3 -3.1866 .00000 .00000 -.57224E-03 .00000 -.37897E-01 .00000 -.53240 .00000 -5.4254 -4.0374 -4.0374 .00000 -.10562E-01 .00000 -5.8618 .00000 -1.9036 .00000 -6.3243 -6.8280 -4.7753 -.94502 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 -.47774 -2.5377 -4.7789 .00000 .00000 .00000 -.27310E-01 .00000

***** POST1 NODAL STRESS LISTING ***** PowerGraphics Is Currently Enabled LOAD STEP=

1

SUBSTEP=

1

TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1 NODE 638 639 640 641 642 643 644 645 646 647 648 649 650 651 652 653 654 655 656 657 658 659 660 661 662 663 664 665 666 667 668 669 670 671 672 673 674

S1 90.683 80.483 79.545 73.783 77.887 86.156 76.648 90.586 76.675 83.696 89.524 74.023 66.969 65.926 65.676 65.632 65.295 62.283 59.836 61.424 66.208 65.794 65.716 65.761 66.481 68.978 71.475 80.384 80.885 82.851 87.442 89.731 90.473 90.727 90.667 90.594 82.153

S2 1.0631 7.6319 1.4511 .00000 .00000 6.7772 .00000 .00000 .00000 9.8506 4.0054 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 1.2320 3.0523 1.9848 3.4646 2.0087 1.3802 .40155 .00000 .00000 .00000 .00000 5.9709 .00000 11.981 8.2952 3.8719 1.6568 .99532E-01 .00000 .00000 3.1897

S3 .00000 .00000 .00000 -6.7935 -4.6025 .00000 -5.7711 -.34735E-01 -6.0238 .00000 .00000 -9.2897 -5.2282 -3.0057 -1.4066 -.15372 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 -.74029 -2.5157 -4.9979 -7.7621 .00000 -3.4093 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 -.37352E-01 -.46426E-01 .00000

SINT 90.683 80.483 79.545 80.576 82.490 86.156 82.419 90.621 82.699 83.696 89.524 83.313 72.197 68.931 67.082 65.785 65.295 62.283 59.836 61.424 66.208 65.794 65.716 66.501 68.997 73.976 79.237 80.384 84.294 82.851 87.442 89.731 90.473 90.727 90.705 90.641 82.153

SEQV 90.156 76.951 78.829 77.403 80.288 82.975 79.691 90.604 79.857 79.231 87.590 79.079 69.730 67.479 66.390 65.709 64.687 60.814 58.869 59.767 65.227 65.115 65.516 66.134 67.774 71.608 75.655 77.571 82.642 77.557 83.603 87.859 89.656 90.677 90.686 90.618 80.605

SINT 79.380 90.620 90.535 90.491 90.564 90.653 90.672 91.191

SEQV 79.318 90.602 90.529 90.485 90.557 90.638 90.619 90.800

***** POST1 NODAL STRESS LISTING ***** PowerGraphics Is Currently Enabled LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1 NODE 675 676 677 678 679 680 681 682

S1 79.380 90.583 90.523 90.479 90.550 90.653 90.672 91.191

S2 .12528 .00000 .00000 .00000 .00000 .30094E-01 .10464 .78724

S3 .00000 -.36805E-01 -.11775E-01 -.12080E-01 -.13945E-01 .00000 .00000 .00000

683 684 685 686 687 688 689 690 691 692 693 694 695 696 697 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 708 709 710 711

93.719 60.602 62.999 65.012 66.537 68.207 69.720 60.820 62.211 62.052 61.444 59.192 70.106 68.011 66.312 64.855 63.110 63.696 61.655 45.365 96.887 92.214 90.955 90.496 90.500 90.517 90.562 90.578 90.566

.77276 .00000 .00000 .00000 .12866 .64242 1.5091 12.288 .00000 .00000 .00000 12.413 .82626 .28463 .23777E-01 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 1.3743 1.1852 .31587 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000

.00000 -2.0167 -.68622 -.25218 .00000 .00000 .00000 .00000 -2.0473 -2.4900 -.35040E-01 .00000 .00000 .00000 .00000 -.45684 -1.1569 -3.9770 -8.9189 -9.6476 .00000 .00000 .00000 -.30822E-02 -.20888E-01 -.16484E-01 -.26622E-01 -.33754E-01 -.24539E-01

93.719 62.618 63.685 65.264 66.537 68.207 69.720 60.820 64.258 64.542 61.479 59.192 70.106 68.011 66.312 65.312 64.267 67.673 70.573 55.013 96.887 92.214 90.955 90.499 90.521 90.533 90.589 90.611 90.590

93.335 61.635 63.345 65.139 66.473 67.888 68.977 55.702 63.259 63.333 61.461 54.065 69.697 67.869 66.300 65.085 63.696 65.775 66.564 50.879 96.207 91.627 90.797 90.498 90.510 90.525 90.575 90.594 90.578

SINT 90.551 95.735 88.364 71.272 61.672 83.637 63.407 90.541 90.573 90.743 90.416 90.680 81.465 81.190 59.751 70.485 90.557 90.557 90.542 90.542 90.555

SEQV 90.547 88.161 87.910 70.462 60.832 80.128 60.687 90.537 90.527 90.480 90.402 90.652 80.009 78.160 58.875 69.074 90.557 90.557 90.542 90.542 90.553

***** POST1 NODAL STRESS LISTING ***** PowerGraphics Is Currently Enabled LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1 NODE 712 713 714 715 716 717 718 719 720 721 722 723 724 725 726 727 991 993 996 998 1003

S1 90.543 95.735 87.449 71.272 61.672 76.083 57.541 90.533 90.573 90.743 90.416 90.624 78.468 74.728 59.751 67.569 90.557 90.557 90.542 90.542 90.551

S2 .00000 17.891 .00000 1.6496 1.7165 .00000 .00000 .00000 .93511E-01 .52903 .27994E-01 .00000 .00000 .00000 1.7921 .00000 .66117E-03 .67401E-03 .66911E-03 .65984E-03 .00000

S3 -.79275E-02 .00000 -.91481 .00000 .00000 -7.5541 -5.8660 -.83768E-02 .00000 .00000 .00000 -.56619E-01 -2.9964 -6.4623 .00000 -2.9162 .00000 .00000 .00000 .00000 -.42932E-02

1005 1010 1012 1017 1019 1024 1026 1031 1033

90.551 90.556 90.556 90.558 90.558 90.551 90.551 90.541 90.541

.00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000

-.42767E-02 -.13628E-01 -.13560E-01 -.17996E-01 -.17987E-01 -.13578E-01 -.13578E-01 -.42768E-02 -.42646E-02

90.555 90.570 90.570 90.576 90.576 90.565 90.565 90.545 90.545

90.553 90.563 90.563 90.567 90.567 90.558 90.558 90.543 90.543

MINIMUM VALUES NODE 2 VALUE 1.4276

1 .00000

535 -46.180

531 14.363

74 13.067

MAXIMUM VALUES NODE 513 VALUE 149.22

713 17.891

4 .00000

513 149.57

513 149.40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian yang telah dilakukan pada pengelasan material baja karbon St 37 ,menggunakan sudut kampuh V tunggal dengan kuat arus 60A,80A,100A. Dapat diperoleh beberapa kesimpulan yang merupakan jawaban dari tujuan penelitian ini. Hasil-hasil penelitian tersebut dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. 1. Dari variasi kampuh α 35 0 ,45 0 , menghasilkan kekuatan tarik yang berbeda. Kekuatan tarik tertinggi dihasilkan oleh sudut kampuh

α 35 0 ,sedangkan kekuatan tarik terendah terjadi pada kampuh α 45 0 . 2. Dari variasi kuat arus 60A,80A,100A menghasilkan kekuatan tarik yang berbeda. Kekuatan tarik yang tertinggi dihasilkan oleh kuat arus 80A, sedang kekuatan tarik terendah adalah 60A. Pada pengelasan dengan sudut kampuh ( α )35 0 dan 45 0 menggunakan kuat arus 60A terdapat perbedaan kekuatan tarik dengan menggunakan kuat arus 80A dan 100A. Hal tersebut dapat dijelaskan seperti dibawah ini: I (60 A) = σ 350 > σ 450

3. Karena pada pengelasan dengan I = 60 peleburan elektroda dengan logam induk tidak sempurna,peleburan

elektroda pada sudut 35 0 lebih padat

dengan membutuhkan kuat arus yang sama dengan sudut 45 0 . I (80 A) = σ 350 > σ 450 ; I (100 A) = σ 350 > σ 450

4. Kuat Arus 80 A merupakan variasi kuat arus yang paling baik pada pengelasan ini,logam pengisi melebur lebih sempurna dengan logam induk. 5. Pada kuat arus 100A terjadi penurunan besar tegangan tarik. Hal tersebut diakibatkan terjadi age-hardening pada butir struktur mikro logam.

6. Dari hasil penelitian terlihat bahwa pengelasan dengan sudut kampuh, faktor kuat arus sangat mempengaruhi hasil lasan (kekuatan tarik). Disini

terlihat kuat arus 80A dapat menghasilkan kekuatan las yang lebih baik dibandingkan 60A, dan 100A. 7. Patahan pada daerah pengelasan adalah patahan getas. 8. Perbedaan tegangan maksimum tidak siknifikan antara pengelasan dengan sudut kampuh 35 0 dengan 45 0 . Sebagai perbandingan : pada I 60A, σ 350 > σ 450 sekitar

137,48 − 172 x100% = 25,10% 137,48


533,97 − 457,06 x100% = 14,40% 533,97


427,57 − 398,48 x100% = 6,80% 427,57

1. Pada proses pengelasan ada beberapa faktor yang harus diperhatikan diantaranya parameter las yang benar dan harus terjamin,menjaga agar pada saat proses pengelasan tidak terkontaminasi atmosfir,begitu juga dengan pemeriksaan disarankan harus teliti dan akurat didalam membaca data hasil pemeriksaan baik itu secara merusak (Destruktif Test) pada spesimen yang telah dilas. 2. Dari hasil yang diperoleh pada penelitian ini kepada instansi yang menggunakan pengelasan las busur listrik khususnya yang memakai material baja St 37 dianjurkan untuk sudut kampuh pengelasan menggunakan α 35 0 dengan kuat arus pengelasan 80A. Hasil ini lebih maksimal dibandingkan dengan penggunaan sudut kampuh yang digunakan yaitu α 45 0 dengan kuat arus 60A dan 100A.

DAFTAR PUSTAKA 1. George E.Dieter,1987,Mechanical Metallurgy,University of Maryland. 2. Kenneth G.Budinski,1996,Engineering SaddleRiver,NewJersey. 3. V.J Colangelo and F.A Failures,troy New York

Heiser,1986,Analysis

Material,Upper

of

Metallurgical

4. Indra,1996,Mikrostruktur Pengelasan,Karya Ilmiah,Universitas Sumatera Utara,Medan 5. W,Harsono.T,Okumura,2000,Teknologi Paramita,Jakarta Cetakan ke VIII.

Pengelasan

Logam,Pradnya

6. ESAB Welding Handbook, 1998, Filler Material For Manual And Automatic Welding, FIfth edition Goterborg, Sweden. 7. Fundamentals Handbook Material Science, US Departemen of Energy, Washington D.C. 8. Jhon Storer, And Jhon H Haynes, 1994. Haynes Techbook Welding Manual, Haynes Publishing Group, Califonia, USA. 9. Sri Widharto, 2003. Petunjuk Kerja Las, Cetakan-5, Jakarta, Pradnya Paramita. 10. Sumanto, 1994, Pengetahuan Bahan Untuk Mesin Dan Listrik, Yogyakarta, Andi Offset,. 11. Tim Kurikulum Fakultas Perkapalan ITS, 2003. Dasar-Dasar Pengelasan Mengelas Posisi Datar Dan Fillet, Direktorat Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional.

LAMPIRAN

STUDI EKSPERIMEN DAN SIMULASI PADA KAMPUH PENGELASAN BUSUR LISTRIK PLAT BAJA St 37

Recommend Documents