SKRIPSI / TUGAS AKHIR PENGARUH BENTUK KAMPUH LAS TIG TERHADAP SIFAT MEKANIK MATERIAL BAJA ST 37
CAHYANA SUHENDA (20408217) JURUSAN TEKNIK MESIN
LATAR BELAKANG Pada era industrialisasi dewasa ini teknik pengelasan telah banyak dipergunakan secara luas pada penyambungan logam. Teknologi pengelasan merupakan salah satu bagian yang tidak bisa dipisahkan dalam proses manufaktur, ruang lingkup penggunaan teknologi pengelasan meliputi rangka baja, perkapalan, jembatan, kereta api, pipa saluran dan lain sebagainya. Untuk itu pengelasan harus memperhatikan beberapa hal yang penting, diantaranya efisiensi pengelasan, penghematan tenaga, penghematan energi, dan tentunya dengan biaya yang murah. Didalam praktek pengelasan, perlu didukung teori-teori pengelasan seperti : perencanaan tentang cara-cara pengelasan, cara-cara pemeriksaan, bahan las, dan jenis las yang akan digunakan. Kelebihan sambungan las adalah konstruksi ringan, dapat menahan kekuatan yang tinggi, mudah pelaksanaannya, serta cukup ekonomis. Namun kelemahan yang paling utama adalah terjadinya perubahan struktur mikro bahan yang dilas, sehingga terjadi perubahan sifat fisik maupun mekanis dari bahan yang dilas.
PERMASALAHAN Bertolak dari latar belakang masalah diatas maka penulis dapat merumuskan permasalahan yaitu: Apakah ada pengaruh jenis-jenis kampuh las terhadap kekuatan dari sambungan las pada logam st 37.
TUJUAN PENELITIAN • Mengetahui pengaruh bentuk kampuh las terhadap kekuatan pelat baja St 37. • Mengetahui sifat mekanik akibat pengelasan TIG (Tungsten Inert Gas). • Mengetahui stuktur mikro hasil pengelasan TIG (Tungsten Inert
Gas).
LANDASAN TEORI PENGELASAN Pengelasan (welding) adalah proses penyambungan dua buah logam atau lebih dengan menggunakan proses pemanasan setempat, sehingga terjadi ikatan metalurgi antara logam-logam yang disambung.
Proses penyambungan logam dewasa ini banyak dipakai di industri untuk pekerjaan konstruksi, pembuatan mesin, peralatan pabrik, konstruksi perpipaan serta pekerjaan lain yang memerlukan sambungan. Dalam setiap proses pengejaan pengelasan harus memenuhi standar tertentu
yaitu: ASME (American Society of Mechanical Engineers), API (American Petroleum Institute). Dalam hal ini pemilihan proses las, pemilihan logam pengisi (filler metal), perencanaan prosedur las, kualifikasi prosedur pengelasan, perancangan dan prosedur pabrikasi, serta sistem pengendalian mutu harus dilakukan mengikuti peraturan yang berlaku dalam standar.
JENIS PENGELASAN YANG SERING DILAKUKAN Proses Pengelasan Busur Logam Terbungkus (SMAW/Shielded Metal Arc Welding) Proses Pengelasan Busur Terendam (SAW/Submerged Arc Welding) Proses Pengelasan Busur Logam Gas (GMAW/Gas Metal Bow Welding) Proses Pengelasan Busur Berinti Fluks (FCAW/Flux Core Arc Welding) Proses Pengelasan Busur Tungsten Gas (GTAW/Gas Tungsten Arc Welding)
PENGELASAN TIG TIG (Tungsten Innert Gas) adalah suatu proses pengelasan busur listrik elektroda tidak terumpan, dengan menggunakan gas mulia sebagai pelindung terhadap pengaruh udara luar. Pada proses pengelasan TIG peleburan logam terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dengan logam induk. Pada jenis ini logam pengisi dimasukan ke dalam daerah arus busur sehingga mencair dan terbawa ke logam induk. Las TIG dapat dilaksanakan secara manual atau secara otomatis dengan mengotomatisasikan cara pengumpanan logam pengisi. Penggunaan las TIG mempunyai keuntungan, yaitu kecepatan pengumpanan logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus listrik sehingga penetrasi kedalam logam induk dapat diatur semaunya.
KAMPUH LAS Pada dasarnya pemilihan bentuk kampuh menuju kepada penurunan pemasukan panas dan penurunan logam las pada tingkat harga terendah dan tidak menurunkan mutu dari sambungan. Ada tiga aturan dalam pemilihan sambungan dan kampuh: Pemilihan sambungan yang memerlukan sedikit logam pengisi. Penggunaan akar kampuh yang minimum dengan sudut yang kecil agar dapat mengurangi jumlah logam pengisi. Pada pelat yang tebal menggunakan kampuh ganda untuk mengurangi logam pengisi.
JENIS-JENIS KAMPUH LAS Beberapa standar telah mengatur jenis-jenis sambungan, ada sembilan jenis alur sambungan (kampuh) las yang utama seperti pada gambar berikut :
PERCOBAAN DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Mulai Studi Literatur Pokok Permasalahan Pemilihan Material, Jenis Las dan kampuh las Pembuatan Sampel Uji
Hasil Las Baik Tidak Ya Pembuatan Specimen
Uji Komposisi Kimia
Uji Tarik
Analisa Kesimpulan Selesai
Uji Metalografi
ALAT YANG DIGUNAKAN
PESAWAT LAS ARUS BOLAK-BALIK (AC)
ELEKTRODA
PROSES PENGELASAN BAJA ST 37 Mulai
Studi Literatur
Pemilihan Material, Jenis Las dan kampuh las
Pembuatan Sampel
Proses Las
QC
Tidak Ya Pembuatan Specimen
Selesai
PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA DATA
KOMPOSISI KIMIA BAJA ST 37 •
•
•
Paduan dasar dari tipe baja st 37 ini mengandung Cu = 0.042%, Mn = 0.730%, Cr = 0.031 dan Si = 0.192% serta karbon maksimum 0.076% C. Baja st 37 termasuk jenis baja bertipe baja karbon rendah karena unsur karbon yang terkandung hanya sedikit. Dengan terbentuknya fase-fase pada baja st 37 tersebut maka telah terjadi perubahan konstanta kisi pada sampel dasar. Perubahan konstanta kisi tersebut mengakibatkan terbentuknya sistem Kristal baru dari FCC (face central cubic) untuk baja St37 manjadi ortorombic untuk fase FeB dan tetragonal untuk fase Fe2B. Fasa yang terjadi pada baja st 37 adalah fasa austenitic dan fasa ferritik. Sehingga pada material ini lebih keras dan ulet dikarenakan kandungan mangan dalam baja st 37 ini lebih mendominasi unsur-unsur nya.
Elemen Kimia
%
Carbon
0.076
Silicon
0.192
Mangan
0.730
Posfor
< 0.003**
Sulfur
< 0.003**
Chromium
0.031
Molybdenum
< 0.005**
Nikel
< 0.005**
Aluminium
0.019
Cuprum
0.042
Niobium
< 0.002**
Titanium
< 0.002**
Vanadium
< 0.002**
Ferro
balance
HASIL UJI METALOGRAFY BAJA ST 37
Logam Induk
HAZ
Bentuk Kampuh V
Lasan
STRUKTUR MAKRO HASIL LASAN PADA KAMPUH BENTUK V TUNGGAL
MgSi
Karbon (C)
STRUKTUR MIKRO BASE METAL PADA KAMPUH BENTUK V TUNGGAL
Carbon St 37
STRUKTUR MIKRO HAZ PADA KAMPUH BENTUK V TUNGGAL
Acicular Ferrite
Grain Boundary Ferrite
Widmanstaten Ferrite
STRUKTUR MIKRO LASAN PADA KAMPUH BENTUK V TUNGGAL
Logam Induk
HAZ
Bentuk Kampuh U
Lasan
STRUKTUR MAKRO HASIL LASAN PADA KAMPUH BENTUK U TUNGGAL MgSi
Karbon (C)
STRUKTUR MIKRO BASE METAL PADA KAMPUH BENTUK U TUNGGAL
Karbon (C)
MgSi
STRUKTUR MIKRO HAZ PADA KAMPUH BENTUK U TUNGGAL
Acicular Ferrite
Grain Boundary Ferrite
Widmanstaten Ferrite
STRUKTUR MIKRO LASAN PADA KAMPUH BENTUK U TUNGGAL
HASIL PENGUJIAN TARIK TABEL HASIL PENGUJIAN KAMPUH V TUNGGAL No
Specification
2
Sectional Area Tensile Stress
3
Yield Point
4
Yield stress
5
Elongation
1
Simbol
Unit
Material Uji 1
Material Uji 2
Material Uji 3
Rata-rata
A0
mm2
110
110
110
110
σT σY τ ε
kgf/mm2
52,57
50
49,54
50,70
kgf
4163,79
4500
4161,81
4275,11
kgf/mm2
37,85
40,90
37,83
38,86
%
15%
20%
10%
15%
Gambar diatas merupakan data pengujian tarik yield stress material 1, material 2 dan material 3 pada specimen uji yang telah dilakukan proses pengelasan terlebih dahulu. Terlihat pada material uji 2 memiliki nilai yield stress lebih tinggi dibandingkan dengan material uji 1 dan material uji 3, sedangkan untuk
material uji 3 nilai yield stress nya lebih rendah karena material uji ini titik putus pada daerah lasan.
TABEL HASIL PENGUJIAN KAMPUH U TUNGGAL No
Specification
2
Sectional Area Tensile Stress
3
Yield Point
1
4
Yield stress
5
Elongation
Simbol
Unit
Material Uji 1
Material Uji 2
Material Uji 3
Ratarata
A0
mm2
110,00
110,00
110,00
110,00
σT σY τ ε
kgf/mm2
56,81
52,27
54,09
54,39
kgf
4394,53
4412,9
4308,62
4372.02
kgf/mm2
39,95
40,11
39,16
39,74
%
20,00%
20,00%
12,00%
17.33%
YIELD STRESS HASIL UJI TARIK PADA KAMPUH U TUNGGAL YIELD STRESS (kgf/mm2 )
40,2
40 39,8 Material Uji 1
39,6
Material Uji 2 39,4
Material Uji 3
39,2
39 38,8 38,6 SPECIMEN
Gambar diatas merupakan data pengujian tarik material 1, material 2
dan material 3 pada specimen uji yang telah dilakukan proses pengelasan terlebih dahulu. Terlihat pada material uji 2 memiliki nilai yield stress lebih tinggi dibandingkan dengan material uji 1 dan material uji 3. Untuk material uji 3 yield stress nya lebih rendah karena material uji ini titik putusnya terletak pada daerah lasan.
ANALISA HASIL TARIK BENTUK KAMPUH V TUNGGAL DENGAN U TUNGGAL ANALISA HASIL TARIK DARI PERBEDAAN BENTUK KAMPUH YIELD STRESS (kgf/mm2 )
40
39,8 39,6 39,4 Rata-Rata Yield Stress
39,2
39 38,8 38,6 38,4 Kampuh V Tunggal
Kampuh U Tunggal
SPECIMEN
Gambar diatas terlihat grafik analisa hasil uji tarik dari perbedaan
bentuk kampuh v tunggal dengan u tunggal. Gambar diatas menjelaskan bahwa specimen dari kampuh u tunggal memiliki nilai yield stress yang hasilnya lebih tinggi dibandingkan dengan specimen pada kampuh v tunggal. Rata-rata nilai perbedaan dari kedua kampuh adalah : pada kampuh v tunggal memiliki nilai yield stress 38,86 kgf/mm2, sedangkan pada kampuh u tunggal memiliki nilai yield stress 39,74 kgf/mm2.
Sehingga, dapat disimpulkan bahwa specimen dari kampuh u tunggal lebih kuat dibandingkan dengan specimen pada kampuh v tunggal.
KESIMPULAN • Komposisi pada material baja st 37 memiliki komposisi Mg sebesar 0,730%, Si sebesar 0,192% dan C sebesar 0,076. • Hasil uji metalografi pada kampuh v tunggal dan kampuh u tunggal lebih mendominan pada struktur MgSi dibandingkan dengan karbonnya, pada daerah lasannya acicular ferrite mimiliki daerah struktur yang lebih banyak dikarena kan struktur bahan ini merupakan baja tipe ferritik. • Hasil uji tarik pada specimen kampuh v tunggal memiliki nilai rata-rata hasil sebagai berikut : tensile stress (50,70 kgf/mm2), yield point (4275,11 kgf), yield stress (38,85 kgf/mm2) dan elongation (15 %). • Hasil uji tarik pada specimen kampuh u tunggal memiliki nilai rata-rata hasil sebagai berikut : tensile stress (54,39 kgf/mm2), yield point (4372,02 kgf), yield stress (39,74 kgf/mm2) dan elongation (17,33 %). • Setelah dilakukan uji tarik maka perbedaan pada kekuatan hasil lasnya bahwa kampuh u tunggal lebih kuat dibandingkan dengan kampuh v tunggal dengan perbedaan nilai rata-rata yield stress pada kampuh v tunggal adalah 38,85 kgf/mm2 sedangkan pada kampuh u tunggal adalah 39,74 kgf/mm2.
SEKIAN DAN TERIMA KASIH
