ARI BUDIANTO NIM : D TUGAS AKHIR. Disusun :

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENGARUH PERLAKUAN PENDINGINAN PADA PROSES PENGELASAN SMAW(SHIELDED METAL ARC WELDING) STAINLESS STEEL AUSTENITIK AISI 201 TERHADAP UJI KOMPOSISI KIMIA, UJI STRUKTUR MIKRO, UJI KEKERASAN DAN UJI TARIK Diajukan untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana S1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun : ARI BUDIANTO NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 i

2

3

4

5

6 HALAMAN MOTTO Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum, sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri (Q. S. Ar Raa d : 11) Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urut) yang lain dan hanya kepada Tuhanlah hendaknya kamu berharap (Q. S. Alam Nasyrah : 6-8) Kegagalan adalah sukses yang tertunda, terus berkarya untuk menjadi yang lebih baik dari hari kemarin vi

7 ABSTRAKSI Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan struktur mikro dan sifat mekanis pada baja karbon AISI 201 setelah mendapat pengelasan khususnya pada daerah las, has dan logam induk. Pengelasan dilakukan dengan menggunakan proses SMAW (Shielded Metal Arc Welding ) dan dilakukan variasi pendinginan yaitu dengan udara dan air. Bahan uji adalah baja tahan karat stainless steel 201 dengan metode pengujian yang dilakukan adalah : uji kompoisi kimia, uji struktur mikro, uji kekerasan dan uji tarik Dari hasil uji komposisi kimia didapatkan hasil pengujian sebagai berikut : besi (Fe) = 71,1 %, mangan (Mn) = 16,0 %, Chrom (Cr) = 11,3 %, Nikel (Ni) = 0,527 %, untuk unsur tambahan lainnya didapatkan prosentase dalam jumlah kecil yaitu kurang dari 0,05 %, unsur unsur tersebut adalah Silisium(Si), Niobdenum (Nb), Titanium (Ti), Alumunium (Al), Wolfram (W), Plumbum (Pb), Phospor (P), Sulfur (S), Molibdenum (Mo). Pada pengamatan struktur mikro pendinginan air pada daerah logam induk didapatkan bahwa struktur karbida chrom memiliki jumlah lebih banyak dan tersebar disemua bagian dibanding dengan pendinginan udara,pada daerah las pendinginan dengan air dan udara didapatkan bahwa struktur nikel dan austenite lebih dominan, sedangkan pada daerah haz baik pendinginan air dan udara struktur khrom dan karbida chrom mulai tampak.dari uji kekerasan didapatkan bahwa harga kekerasan terendah pada daerah las dengan pendinginan udara yaitu 182,9 VHN,dan kekerasan tertinggi yaitu 241,8 VHN. Sedangkan pada uji tarik tegangan rata-rata tertinggi yaitu 70,43 kg/mm 2 pada pendinginan udara. Kata-kata kunci : Pendinginan, Stainless Steel 201, Komposisi Kimia,Struktur Mikro, Kekerasan, Tarik vii

8 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir. Shalawat dan salam mudah-mudahan tetap pada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, keluarga serta sahabatnya. Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh guna meraih gelar Sarjana pada Jurusan Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Melalui penyusunan Tugas Akhir ini diharapkan dapat menambah wawasan dan pengalaman bagi penulis, sehingga dapat menjadi bekal dikemudian hari. Banyak hambatan yang menimbulkan kesulitan dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini, namun berkat bantuan dari berbagai pihak akhirnya kesulitan yang timbul dapat teratasi. Untuk itu atas segala bentuk dan bantuannya, penyusun menyampaikan terima kasih kepada yang terhormat : 1. Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta beserta staf yang telah memberikan kesempatan pada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Ir. Sartono Putro, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan ijin untuk penulisan Tugas Akhir ini. 3. Wijianto, S.T,,M.Eng.Sc., selaku pembimbing utama yang dengan sabar dan teliti membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. viii

9 4. Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT., selaku pembimbing pendamping yang telah meluangkan waktu berkenan memberikan petunjuk dan mengarahkan penulisan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Teman-teman Angkatan 2004 Mesin UMS, yang selalu mendukung dan memberikan semangat selama meniti bangku kuliah di Kampus Pabelan. 6. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, terima kasih atas do a dan dukungannya. Penulis menyadari sepenuhnya dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya baik materi, bahasa maupun penyusunannya. Akhir kata, penulis berharap mudah-mudahan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan semua pihak yang berkepentingan. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Surakarta, Juli 2012 Ari Budianto ix

10 DAFTAR ISI Halaman Judul... Pernyataan Keaslian Skripsi... Halaman Persetujuan... Halaman Pengesahan... Lembar Soal Tugas Akhir... Halaman Motto... Abstraksi... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Daftar Lampiran... i ii iii iv v vi vii viii x xii xiii xiv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Metodologi Penelitan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Landasan Teori Pengelasan Las Busur Listrik Elektroda Terbungkus / Shielded Metal Arc Welding (SMAW) Pendinginan Proses Pendinginan Quenching (Celup Cepat) Pengaruh Unsur Paduan pada Baja Sifat-sifat Fisis Bahan Sifat Mekanis Bahan BAB III METODOLOGI PENELITIAN Diagram Alir Proses Penelitian Bahan dan Alat Penelitian Pengujian Komposisi Kimia Pengujian Kekerasan Pengujian Tarik BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Komposisi Kimia Hasil Pengamatan Struktur Mikro Pembahasan Pengamatan Struktur MIkro Data Hasil Uji Kekerasan x

11 4.5. Data Hasil Pengujian Tarik BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram fasa Cr Fe Ni baja tahan karat 201 jenis austenitik... 8 Gambar 2.2. Struktur mikro baja tahan karat 201 jenis austenitik... 9 Gambar 2.3. Klasifikasi cara pengelasan Gambar 2.4. Las SMAW Gambar 2.5. Diagram CCT untuk baja ASTM Gambar 2.6. Kurva pendinginan pada baja Gambar 2.7. Azas pengukuran kekerasan Vickers Gambar 2.8. Diagram tegangan regangan Gambar 3.1. Diagram alir penelitian Gambar 3.2. Baja tahan karat AISI Gambar 3.3. Kampuh V untuk proses pengelasan Gambar 3.4. Posisi las dan arah pengelasan Gambar 3.5. Mesin las Gambar 3.6. Hasil lasan Gambar 3.7. Optical Emission Spectrometer Gambar 3.8. Daerah lokasi titik uji kekerasan Gambar 3.9. Alat uji Micro Hardness Vickers Gambar Diagonal bekas injakan Gambar Bentuk sampel uji kekerasan Gambar Alat uji tarik Gambar Penjepitan benda uji Gambar Hasil uji tarik pendinginan air Gambar Hasil uji tarik pendinginan udara Gambar 4.1. Foto struktur mikro daerah las arus 100 A / 25 V pendinginan air perbesaran 200 X Gambar 4.2. Foto struktur mikro daerah HAZ arus 100 A / 25 V pendinginan air perbesaran 200 X Gambar 4.3. Foto struktur mikro daerah logam induk arus 100 A / 25 V pendinginan air perbesaran 200 X Gambar 4.4. Foto struktur mikro daerah Ias arus 100 A / 25 V pendinginan udara perbesaran 200 X Gambar 4.5. Foto struktur mikro daerah HAZ arus 100 A / 25 V pendinginan udara perbesaran 200 X Gambar 4.6. Foto struktur mikro daerah Induk arus 100 A / 25 V pendinginan udara perbesaran 200 X Gambar 4.7. Grafik perbandingan harga kekerasan spesimen : SS 201 dengan Arus 100 A / 25 V+ Air, Arus 100 A / 25 V+ Udara 49 Gambar 4.8. Grafik tegangan rata-rata vs Arus 100 A / 25 V dengan variasi pendinginan air dan udara Gambar 4.9. Grafik regangan rata-rata vs arus 100 A / 25 V dengan variasi pendinginan air dan udara xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Sifat Kimia dan Mekanis Baja Tahan Karat Austenitik Tabel 3.1. Rincian Spesimen Tabel 4.1. Hasil pengujian komposisi kimia Baja Tahan Karat SS Tabel 4.2. Hasil pengujian kekerasan spesimen baja tahan karat Tabel 4.3. Data hasil pengujian tarik untuk material stainless steel dengan las arus 100 A / 25 V variasi pendinginan air dan udara xiii

14 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 LAMPIRAN 2 LAMPIRAN 3 LAMPIRAN 4 HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA BAJA TAHAN KARAT 201 HASIL PENGUJIAN KEKERASAN BAJA TAHAN KARAT 201 HASIL PENGUJIAN TARIK BAJA TAHAN KARAT 201 GAMBAR 1. GRAFIK UJI TARIK BAJA TAHAN KARAT 201 LAMPIRAN 5 LAMPIRAN 6 KARTU PROSES KARTU PROSES (LANJUTAN) xiv