PENGARUH ARUS PENGELASAN TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KETANGGUHAN LAS SMAW DENGAN ELEKTRODA E7018 SKRIPSI

Transkripsi

1 PENGARUH ARUS PENGELASAN TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KETANGGUHAN LAS SMAW DENGAN ELEKTRODA E7018 SKRIPSI Disusun guna menyelesaikan studi Strata S1 untuk mencapai gelar S1 Disusun oleh: Nama : Joko Santoso NIM : Prodi : Teknik Mesin S1 Jurusan : Teknik Mesin FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 006 i

2 HALAMAN PENGESAHAN Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan sidang panitia ujian skripsi Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang (UNNES) pada : Hari : Jumat Tanggal : September 006 Panitia Ujian Ketua Sekretaris Drs. Supraptono, M.Pd Basyirun, S. Pd, M.T NIP NIP Pembimbing Pembimbing I Anggota penguji Penguji I M. N. Ilman, S.T, M.Sc, Ph.D M. N. Ilman, S.T, M.Sc, Ph.D NIP NIP Pembimbing II Penguji II Drs. Aris Budiyono, M.T Drs. Aris Budiyono, M.T NIP NIP Penguji III Widi Widayat, S.T, M.T NIP Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Prof. Dr. Soesanto NIP ii

3 ABSTRAK Joko Santoso, 006. TM, FT, UNNES Pengaruh arus Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik dan Ketangguhan Las SMAW dengan Elektroda E7018. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh arus pengelasan terhadap kekuatan tarik, ketangguhan, kekerasan dan struktur mikro las SMAW dengan elektroda E7018. Penelitian ini menggunakan bahan baja paduan rendah yang mengandung kadar C = 0,098 %, Si = 0,8 %, Mn = 1,489 %, S = 0,007 %, P=0,014 %, Ni = 0,151 %, Nb = 0,06, Cr=0,085%, V=0,05%, W=0,05 %, Ti=0,01%. Bahan diberi perlakuan pengelasan dengan variasi arus 100 Amper, 130 Amper dan 160 Amper dengan menggunakan las SMAW DC polaritas terbalik dengan elektroda E7018 diameter 3, mm. DC polaritas terbalik yaitu pemegang elektroda dihubungkan dengan kutub positif dan logam induk dihubungkan dengan kutub negatif. Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh V dengan sudut Spesimen dilakukan pengujian tarik, ketangguhan, kekerasan dan foto mikro. Kekuatan tarik sambungan las tertinggi terjadi pada kelompok spesimen 160 Amper yaitu sebesar 684,7 MPa yang mengalami kenaikan sebesar 44,8 MPa atau sebesar 6,54 % dari raw materials. Kekuatan luluh tertinggi terjadi pada variasi arus 160 Amper yaitu 553,1 MPa yang menglami kenaikan sebesar 48,9 MPa atau sebesar 8,84 %dari raw materials. Kekuatan tarik tertinggi untuk daerah lasan terjadi pada kelompok spesimen 100 Amper yaitu 688,9 MPa yang mengalami kenaikan sebesar 19,1 MPa atau sebesar,77 % dari kelompok spesimen 130 Amper dan sebesar 33,7 MPa atau sebesar 4,89 % dari arus 160 Amper. Ketangguhan pada daerah las tertinggi pada kelompok spesimen arus 100 Amper yaitu sebesar 1,809 Joule/mm, hal ini mengalami kenaikan 43,17 % dari raw materials. Kelompok arus 130 Amper dan 160 Amper mengalami kenaikan terhadap raw materials yaitu masing-masing sebesar 37,55 % dan 3,05%. Tingkat kekerasan tertinggi terjadi pada daerah HAZ sebesar 74 kg/mm dari variasi arus 130 Amper, hal ini terlihat pada struktur mikronya terihat lebih lembut dibandingkan variasi arus pengelasan yang lain. Sesuai hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa dengan variasi arus pengelasan terjadi perubahan struktur akibat pendinginan sehingga berpengaruh terhadap kekuatan bahan yaitu terjadi peningkatan terhadap raw materials. Kata kunci adalah arus, SMAW, kekuatan tarik, ketangguhan, E7018. iii

4 MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto a. Jangan menilai siapa pembicaranya, tetapi nilailah sesuatu yang dibicarakannya (hadist Ali Bin Abi Tholib a.s). b. Jangan ada kata menyerah, setelah ada niat untuk berjalan dalam kehidupan. c. Barang siapa mencari kerelaan pemimpin, dengan sesuatu yang membuat Allah murka, maka dia telah keluar dari agama Allah (Nabi Muhammad SAW). d. Berpikir positif untuk maju ke depan. e. Satu-satunya kegagalan dalam hidup adalah kegagalan dalam mencoba, maka cobalah dan jangan putus asa. Persembahan : 1. Bapak dan ibuku tersayang yang selalu memberikan dorongan dan doa.. Kakak dan adikku yang aku sayangi. 3. Pamanku, terima kasih atas saran dan dukungannya. 4. Kekasihku yang selalu menungguku. 5. Teman-teman TM angkatan 001, kost Scudetto dan kost Jogja. iv

5 KATA PENGANTAR Segala puji syukur peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan segala rahmat dan hidayah-nya, sehingga peneliti dapat menyelesaikan skripsi dengan baik. Sholawat serta salam peneliti curahkan kepada Nabi Agung Muhammad SAW. Penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini peneliti ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Soesanto, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.. Drs. Pramono, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. 3. M. Noer. Ilman, S.T, M.Sc, Ph.D, selaku dosen pembimbing I yang dengan kesabaran memberikan petunjuk, bimbingan dan arahan. 4. Drs. Aris Budiyono, M.T, selaku pembimbing II yang memberikan petunjuk, bimbingan dan arahan. 5. Teknisi laboratorium Teknik Bahan S1 dan D3 Universitas Gadjah Mada. 6. Teman-teman yang selalu memberikan semangat dan doanya untukku. Semoga Allah SWT memberikan balasan atas jasa-jasa beliau yang telah membantu dan membimbing peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini. Penyusun menyadari bawa skripsi ini masih jauh dari sempurna, maka kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini memberikan manfaat dan tambahan ilmu bagi pembaca. Penyusun v

6 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i ABSTRAK... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Pembatasan Masalah... 3 C. Permasalahan... 3 D. Tujuan Penelitian... 4 E. Manfaat Penelitian... 4 F. Penegasan Istilah... 5 BAB II LANDASAN TEORI 1. Pengertian Las Las SMAW Elektroda Terbungkus Besar Arus Listrik Baja Paduan Rendah Struktur Mikro Daerah Las-lasan Diagram CCT Heat Input Pengujian Ketangguhan Kampuh V Pengujian Komposisi... 1 vi

7 1. Pengujian Tarik Pengujian Kekerasan Foto Struktur Mikro Kerangka Berfikir... 5 BAB III METODE PENELITIAN A. Dimensi Benda Kerja... 8 B. Waktu dan Tempat Penelitian... 8 C. Populasi dan Sampel... 9 D. Pelaksanaan Penelitian... 9 E. Analisis Data F. Diagram Alir Penelitian BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian B. Pembahasan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

8 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar -1. Las SMAW... 8 Gambar -. Elektroda terbungkus Gambar -3. Arah pembekuan dari logam las Gambar -4. Struktur mikro acicular ferrite (AF) dan grain boundary ferrite (GF) atau ferit batas butir Gambar -5. Struktur mikro ferit Widmanstatten Gambar -6. Struktur mikro martensit Gambar -7. Struktur mikro ferit dan perlit Gambar -8. Struktur mikro bainit Gambar -9. struktur mikro daerah columnar Gambar -10. Transformasi fasa pada logam hasil pengelasan Gambar-11. Perubahan sifat fisis pada sambungan las cair Gambar-1. Diagram CCT untuk baja ASTM Gambar-13. Pengujian ketangguhan Charpy... 0 Gambar-14. Kampuh V... 1 Gambar-15. Kurva tegangan-regangan... Gambar-16. Batas elastis dan tegangan luluh 0, %... 4 Gambar 3-1. Kampuh V terbuka Gambar 3-. Spesimen JIS Gambar 3-3. Spesimen JIS Gambar 3-4. Spesimen JIS Gambar 3-5. Mesin uji tarik hydrolic servo pulser Gambar 3-6. Alat pengujian ketangguhan Gambar 3-7. Mesin foto struktur mikro Gambar 3-8. Mesin pengujian kekerasan vickers Gambar 3-9. Diagram alir penelitian Gambar 4-1. Foto struktur mikro raw materials Gambar 4-. Foto struktur mikro logam las variasi 100 Amper... 4 Gambar 4-3. Foto struktur mikro logam las variasi 130 Amper viii

9 Gambar 4-4. Foto struktur mikro logam las variasi 160 Amper Gambar 4-5. Foto struktur mikro batas las dan HAZ variasi 100 Amper Gambar 4-6. Foto struktur mikro batas las dan HAZ variasi 130 Amper Gambar 4-7. Foto struktur mikro batas las dan HAZ variasi 160 Amper.. 45 Gambar 4-8. Foto struktur mikro HAZ variasi 100 Amper Gambar 4-9. Foto struktur mikro HAZ variasi 130 Amper Gambar Foto struktur mikro HAZ variasi 160 Amper Gambar Foto struktur mikro batas HAZ dan logam induk variasi 100 Amper Gambar 4-1. Foto struktur mikro batas HAZ dan logam induk variasi 130 Amper Gambar Foto struktur mikro batas HAZ dan logam induk variasi 160 Amper Gambar Posisi titik pengujian kekerasan Gambar Nilai kekerasan arus 100 Amper Gambar Nilai kekerasan arus 130 Amper... 5 Gambar Nilai kekerasan arus 160 Amper... 5 Gambar Grafik nilai kekerasan Gambar Diagram untuk kualitas tarik baja paduan rendah Gambar 4-0. Diagram untuk tegangan luluh Gambar 4-1. Diagram perpanjangan Gambar 4-. Diagram reduksi penampang Gambar 4-3. Diagram kekuatan tarik daerah las Gambar 4-4. Diagram tegangan luluh Gambar 4-5. Diagram perpanjangan Gambar 4-6. Diagram reduksi penampang Gambar 4-7. Diagram tenaga patah... 6 Gambar 4-8. Diagram ketangguhan impak... 6 ix

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel -1. Spesifikasi elektroda terbungkus dari baja lunak... 9 Tabel -. Spesifikasi arus menurut tipe elektroda dan diameter elektroda Tabel -3. Efisiensi proses pengelasan Tabel 3-1. Kandungan tipe logam las AWS A5.1 E Tabel 4-1. Komposisi kimia material dalam % berat Tabel 4-. Hasil uji kekerasan vickers dalam satuan kg/mm Tabel 4-3. Hasil pengujian tarik untuk kualitas kekuatan tarik baja paduan rendah Tabel 4-4. Hasil pengujian tarik daerah las baja paduan rendah Tabel 4-5. Hasil pengujian ketangguhan impak x

11 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Surat Tugas Lampiran. Hasil uji komposisi baja Lampiran 3. Tabel hasil pengujian tarik untuk kekuatan tarik lasan baja paduan rendah... 7 Lampiran 4. Perhitungan kekuatan tarik daerah las baja paduan rendah Lampiran 5. Tabel hasil pengujian tarik untuk kekuatan tarik baja paduan rendah Lampiran 6. Perhitungan untuk kualitas kekuatan tarik baja paduan rendah 81 Lampiran 7. Tabel hasil pengujian ketangguhan impact Lampiran 8. Perhitungan ketangguhan (nilai pukul takik) Lampiran 9. Tabel hasil pengujian kekerasan arus 100 A Lampiran 10. Tabel hasil pengujian kekerasan arus 130 A Lampiran 11. Tabel hasil pengujian kekerasan arus 160 A Lampiran 1. Hasil pengujian tarik untuk kekuatan tarik bahan baja paduan rendah raw materials Lampiran 13. Hasil pengujian tarik untuk kualitas kekuatan tarik bahan baja paduan rendah 100 Amper Lampiran 14. Hasil pengujian tarik untuk kualitas kekuatan tarik bahan baja paduan rendah 130 Amper Lampiran 15. Hasil pengujian tarik untuk kualitas kekuatan tarik bahan baja paduan rendah 160 Amper Lampiran 16. Hasil pengujian tarik untuk kekuatan lasan bahan baja paduan rendah 100 Amper Lampiran 17. Hasil pengujian tarik untuk kekuatan lasan bahan baja paduan rendah 130 Amper Lampiran 18. Hasil pengujian tarik untuk kekuatan lasan bahan baja paduan rendah 160 Amper xi

12 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pengembangan teknologi di bidang konstruksi yang semakin maju tidak dapat dipisahkan dari pengelasan karena mempunyai peranan penting dalam rekayasa dan reparasi logam. Pembangunan konstruksi dengan logam pada masa sekarang ini banyak melibatkan unsur pengelasan khususnya bidang rancang bangun karena sambungan las merupakan salah satu pembuatan sambungan yang secara teknis memerlukan ketrampilan yang tinggi bagi pengelasnya agar diperoleh sambungan dengan kualitas baik. Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam konstruksi sangat luas meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, sarana transportasi, rel, pipa saluran dan lain sebagainya. Faktor yang mempengaruhi las adalah prosedur pengelasan yaitu suatu perencanaan untuk pelaksanaan penelitian yang meliputi cara pembuatan konstruksi las yang sesuai rencana dan spesifikasi dengan menentukan semua hal yang diperlukan dalam pelaksanaan tersebut. Faktor produksi pengelasan adalah jadwal pembuatan, proses pembuatan, alat dan bahan yang diperlukan, urutan pelaksanaan, persiapan pengelasan (meliputi: pemilihan mesin las, penunjukan juru las, pemilihan elektroda, penggunaan jenis kampuh) (Wiryosumarto, 000). Pengelasan berdasarkan klasifikasi cara kerja dapat dibagi dalam tiga kelompok yaitu pengelasan cair, pengelasan tekan dan pematrian. Pengelasan cair adalah suatu cara pengelasan dimana benda yang akan disambung dipanaskan sampai mencair dengan sumber energi panas. Cara pengelasan yang paling banyak digunakan adalah pengelasan cair dengan busur (las busur listrik) dan gas. Jenis dari las busur listrik ada 4 yaitu las busur dengan elektroda terbungkus, las busur gas (TIG, MIG, las busur CO ), las busur tanpa gas, las busur rendam. Jenis dari las busur elektroda terbungkus salah satunya adalah las SMAW (Shielding Metal Arc Welding).

13 Mesin las SMAW menurut arusnya dibedakan menjadi tiga macam yaitu mesin las arus searah atau Direct Current (DC), mesin las arus bolakbalik atau Alternating Current (AC) dan mesin las arus ganda yang merupakan mesin las yang dapat digunakan untuk pengelasan dengan arus searah (DC) dan pengelasan dengan arus bolak-balik (AC). Mesin Las arus DC dapat digunakan dengan dua cara yaitu polaritas lurus dan polaritas terbalik. Mesin las DC polaritas lurus (DC-) digunakan bila titik cair bahan induk tinggi dan kapasitas besar, untuk pemegang elektrodanya dihubungkan dengan kutub negatif dan logam induk dihubungkan dengan kutub positif, sedangkan untuk mesin las DC polaritas terbalik (DC+) digunakan bila titik cair bahan induk rendah dan kapasitas kecil, untuk pemegang elektrodanya dihubungkan dengan kutub positif dan logam induk dihubungkan dengan kutub negatif. Pilihan ketika menggunakan DC polaritas negatif atau positif adalah terutama ditentukan elektroda yang digunakan. Beberapa elektroda SMAW didisain untuk digunakan hanya DC- atau DC+. Elektroda lain dapat menggunakan keduanya DC- dan DC+. Elektroda E7018 dapat digunakan pada DC polaritas terbalik (DC+). Pengelasan ini menggunakan elektroda E7018 dengan diameter 3, mm, maka arus yang digunakan berkisar antara Amper. Dengan interval arus tersebut, pengelasan yang dihasilkan akan berbeda-beda (Soetardjo, 1997). Tidak semua logam memiliki sifat mampu las yang baik. Bahan yang mempunyai sifat mampu las yang baik diantaranya adalah baja paduan rendah. Baja ini dapat dilas dengan las busur elektroda terbungkus, las busur rendam dan las MIG (las logam gas mulia). Baja paduan rendah biasa digunakan untuk pelat-pelat tipis dan konstruksi umum (Wiryosumarto, 000). Penyetelan kuat arus pengelasan akan mempengaruhi hasil las. Bila arus yang diguanakan terlalu rendah akan menyebabkan sukarnya penyalaan busur listrik. Busur listrik yang terjadi menjadi tidak stabil. Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan bahan dasar sehingga hasilnya merupakan rigi-rigi las yang kecil dan tidak rata serta penembusan kurang

14 dalam. Sebaliknya bila arus terlalu tinggi maka elektroda akan mencair terlalu cepat dan akan menghasilkan permukaan las yang lebih lebar dan penembusan yang dalam sehingga menghasilkan kekuatan tarik yang rendah dan menambah kerapuhan dari hasil pengelasan (Arifin, 1997). Kekuatan hasil lasan dipengaruhi oleh tegangan busur, besar arus, kecepatan pengelasan, besarnya penembusan dan polaritas listrik. Penentuan besarnya arus dalam penyambungan logam menggunakan las busur mempengaruhi efisiensi pekerjaan dan bahan las. Penentuan besar arus dalam pengelasan ini mengambil 100 A, 130 A dan 160 A. Pengambilan 100 A dimaksudkan sebagai pembanding dengan interval arus diatas. Berdasarkan latar belakang diatas maka penelitian ini mengambil judul : Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik dan Ketangguhan Las SMAW Dengan Elektroda E7018. B. Pembatasan Masalah Penelitian ini menggunakan bahan baja paduan rendah yang diberi perlakuan pengelasan dengan variasi arus 100 Amper, 130 Amper dan 160 Amper dengan menggunakan las SMAW DC polaritas terbalik dengan elektroda E7018 diameter 3, mm. Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh V dengan sudut Spesimen diuji tarik, ketangguhan, foto mikro dan uji kekerasan. C. Permasalahan Berdasarkan alasan tersebut di atas, maka permasalahan yang timbul adalah: a. Apakah ada pengaruh arus pengelasan terhadap kualitas kekuatan tarik baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018? b. Apakah ada pengaruh arus pengelasan terhadap kekuatan tarik daerah las baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018? c. Apakah ada pengaruh arus pengelasan terhadap ketangguhan baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018?

15 d. Apakah ada pengaruh arus pengelasan terhadap struktur mikro baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018? e. Apakah ada pengaruh arus pengelasan terhadap kekerasan baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018? D. Tujuan Penelitian Berdasarkan permasalahan yang dikemukakan, maka tujuan dari penelitian ini adalah: a. Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh arus pengelasan terhadap kualitas kekuatan tarik baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018. b. Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh arus pengelasan terhadap kekuatan tarik lasan baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018. c. Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh arus pengelasan terhadap ketangguhan baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018. d. Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh arus pengelasan terhadap struktur mikro baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018. e. Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh arus pengelasan terhadap kekerasan baja paduan rendah hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E7018. E. Manfaat Penelitian Sebagai peran nyata dalam pengembangan teknologi khususnya pengelasan, maka penulis berharap dapat mengambil manfaat dari penelitian ini, diantaranya: a. Sebagai literatur pada penelitian yang sejenisnya dalam rangka pengembangan teknologi khususnya bidang pengelasan.

16 b. Sebagai informasi bagi juru las untuk meningkatkan kualitas hasil pengelasan. c. Sebagai informasi penting guna meningkatkan pengetahuan bagi peneliti dalam bidang pengujian bahan, pengelasan dan bahan teknik. F. Penegasan Istilah Judul dalam penelitian ini memuat beberapa kata, untuk menghindari salah pengertian dalam judul ini, maka perlu adanya penegasan istilah untuk memperjelas makna dari judul skripsi ini, yaitu: a. Arus Pengelasan Arus adalah aliran pembawa muatan listrik, simbol yang digunakan adalah huruf besar I dalam satuan Amper ( Pengelasan adalah penyambungan dua logam dan atau logam paduan dengan cara memberikan panas baik di atas atau di bawah titik cair logam tersebut baik dengan atau tanpa tekanan serta ditambah atau tanpa logam pengisi (Suharto, 1991). Yang dimaksud 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. b. Kekuatan Tarik las SMAW Kekuatan tarik adalah sifat mekanik sebagai beban maksimum yang terus-menerus oleh spesimen selama uji tarik dan dipisahkan oleh daerah penampang lintang yang asli. Kekuatan tarik disebut juga tegangan tarik maksimal bahan (Kenyon, 1984). Las adalah salah satu cara untuk menyambung benda padat dengan jalan mencairkannya melalui pemanasan (Widharto, 001). SMAW adalah suatu proses pengelasan busur listrik yang mana penggabungan atau perpaduan logam yang dihasilkan oleh panas dari busur listrik yang dikeluarkan diantara ujung elektroda terbungkus dan permukaan logam dasar yang dilas (Kou, 1987). Kekuatan tarik las SMAW adalah tegangan tarik maksimal spesimen baja

17 paduan rendah dari hasil las SMAW dengan variasi arus pengelasan 100 Amper, 130 Amper, 160 Amper yang diperoleh saat pengujian tarik. c. Ketangguhan las SMAW Ketangguhan adalah kemampuan bahan dalam menerima beban tumbuk yang diukur dengan besarnya energi yang diperlukan untuk mematahkan batang uji dengan palu ayun (Kenyon, 1984). Dalam penelitian ini yang dimaksud dengan ketangguhan las SMAW adalah kemampuan spesimen baja paduan rendah dari hasil las SMAW dengan variasi arus pengelasan 100 Amper, 130 Amper, 160 Amper dalam menerima beban tumbuk dan menyerap energi yang diberikan kepadanya dari mesin uji ketangguhan impak.

18 BAB II LANDASAN TEORI 1. Pengertian Las Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Norman) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las merupakan sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Mengelas menurut Alip (1989) adalah suatu aktifitas menyambung dua bagian benda atau lebih dengan cara memanaskan atau menekan atau gabungan dari keduanya sedemikian rupa sehingga menyatu seperti benda utuh. Penyambungan bisa dengan atau tanpa bahan tambah (filler metal) yang sama atau berbeda titik cair maupun strukturnya. Pengelasan dapat diartikan dengan proses penyambungan dua buah logam sampai titik rekristalisasi logam, dengan atau tanpa menggunakan bahan tambah dan menggunakan energi panas sebagai pencair bahan yang dilas. Pengelasan juga dapat diartikan sebagai ikatan tetap dari benda atau logam yang dipanaskan. Mengelas bukan hanya memanaskan dua bagian benda sampai mencair dan membiarkan membeku kembali, tetapi membuat lasan yang utuh dengan cara memberikan bahan tambah atau elektroda pada waktu dipanaskan sehingga mempunyai kekuatan seperti yang dikehendaki. Kekuatan sambungan las dipengaruhi beberapa faktor antara lain: prosedur pengelasan, bahan, elektroda dan jenis kampuh yang digunakan.. Las SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Logam induk dalam pengelasan ini mengalami pencairan akibat pemanasan dari busur listrik yang timbul antara ujung elektroda dan permukaan benda kerja. Busur listrik dibangkitkan dari suatu mesin las. Elektroda yang digunakan berupa kawat yang dibungkus pelindung berupa

19 fluks. Elektroda ini selama pengelasan akan mengalami pencairan bersama dengan logam induk dan membeku bersama menjadi bagian kampuh las. Proses pemindahan logam elektroda terjadi pada saat ujung elektroda mencair dan membentuk butir-butir yang terbawa arus busur listrik yang terjadi. Bila digunakan arus listrik besar maka butiran logam cair yang terbawa menjadi halus dan sebaliknya bila arus kecil maka butirannya menjadi besar. Pola pemindahan logam cair sangat mempengaruhi sifat mampu las dari logam. Logam mempunyai sifat mampu las yang tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran yang halus. Pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan komposisi dari bahan fluks yang digunakan. Bahan fluks yang digunakan untuk membungkus elektroda selama pengelasan mencair dan membentuk terak yang menutupi logam cair yang terkumpul di tempat sambungan dan bekerja sebagai penghalang oksidasi. Gambar -1. Las SMAW (Wiryosumarto, 000) 3. Elektroda Terbungkus Pengelasan dengan menggunakan las busur listrik memerlukan kawat las (elektroda) yang terdiri dari satu inti terbuat dari logam yang dilapisi lapisan dari campuran kimia. Fungsi dari elektroda sebagai pembangkit dan sebagai bahan tambah. Elektroda terdiri dari dua bagian yaitu bagian yang berselaput (fluks) dan tidak berselaput yang merupakan pangkal untuk menjepitkan tang las.

20 Fungsi dari fluks adalah untuk melindungi logam cair dari lingkungan udara, menghasilkan gas pelindung, menstabilkan busur. Bahan fluks yang digunakan untuk jenis E7018 adalah serbuk besi dan hidrogen rendah. Jenis ini kadang disebut jenis kapur. Jenis ini menghasilkan sambungan dengan kadar hidrogen rendah sehingga kepekaan sambungan terhadap retak sangat rendah, ketangguhannya sangat memuaskan. Hal yang kurang menguntungkan adalah busur listriknya kurang mantap, sehingga butiran yang dihasilkan agak besar dibandingkan jenis lain. Dalam pelaksanaan pengelasan memerlukan juru las yang sudah berpengalaman. Sifat mampu las fluks ini sangat baik maka biasa digunakan untuk konstruksi yang memerlukan tingkat pengaman tinggi. Spesifikasi elektroda untuk baja karbon berdasarkan jenis dari lapisan elektroda (fluks), jenis listrik yang digunakan, posisi pengelasan dan polaritas pengelasan terdapat tabel 1 dibawah ini: Tabel -1. Spesifikasi Elektroda Terbungkus dari Baja Lunak (Wiryosumarto, 000).

21 Berdasarkan jenis elektroda dan diameter kawat inti elektroda dapat ditentukan arus dalam ampere dari mesin las seperti pada tabel dibawah ini: Tabel -. Spesifikasi Arus Menurut Tipe Elektroda dan Diameter dari Elektroda (Soetardjo, 1997). Diameter Tipe elektroda dan amper yang digunakan Mm Inch E 6010 E 6014 E 7018 E 704 E 707 E 708,5 3/ , 1/ / / ,5 7/ ,3 1/ / Elektroda adalah bagian ujung (yang berhubungan dengan benda kerja) rangkaian penghantar arus listrik sebagai sumber panas (Alip, 1989). E7018 adalah suatu jenis elektroda yang mempunyai spesifikasi tertentu. Dalam penelitian ini yang dimaksud dengan E7018 menurut Soedjono, (1994) adalah E : Elektroda las listrik (E7018 diameter 3, mm) 70 : Tegangan tarik minimum dari hasil pengelasan ( Psi) atau sama dengan 49 MPa. 1 : Posisi pengelasan (angka 1 berarti dapat dipakai dalam semua posisi pengelasan). 8 : Menunjukkan jenis selaput serbuk besi hidrogen rendah dan interval arus las yang cocok untuk pengelasan.

22 Ujung elektroda Balutan elektroda Kawat inti Terak Gas pelindung Kawah cair Benda kerja Ujung penyalaan Busur nyala Gambar -. Elektroda terbungkus (Arifin, 1997) 4. Besar Arus Listrik Besarnya arus pengelasan yang diperlukan tergantung pada diameter elektroda, tebal bahan yang dilas, jenis elektroda yang digunakan, geometri sambungan, diameter inti elektroda, posisi pengelasan. Daerah las mempunyai kapasitas panas tinggi maka diperlukan arus yang tinggi. Arus las merupakan parameter las yang langsung mempengaruhi penembusan dan kecepatan pencairan logam induk. Makin tinggi arus las makin besar penembusan dan kecepatan pencairannya. Besar arus pada pengelasan mempengaruhi hasil las bila arus terlalu rendah maka perpindahan cairan dari ujung elektroda yang digunakan sangat sulit dan busur listrik yang terjadi tidak stabil. Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan logam dasar, sehingga menghasilkan bentuk rigi-rigi las yang kecil dan tidak rata serta penembusan kurang dalam. Jika arus terlalu besar, maka akan menghasilkan manik melebar, butiran percikan kecil, penetrasi dalam serta peguatan matrik las tinggi.

23 5. Baja Paduan Rendah Baja paduan rendah adalah baja paduan yang mempunyai kadar karbon sama dengan baja lunak, tetapi ditambah dengan sedikit unsur-unsur paduan. Penambahan unsur ini dapat meningkatkan kekuatan baja tanpa mengurangi keuletannya. Baja paduan banyak digunakan untuk kapal, jembatan, roda kerta api, ketel uap, tangki-tangki dan dalam permesinan. Baja paduan rendah dibagi menurut sifatnya yaitu baja tahan suhu rendah, baja kuat dan baja tahan panas (Wiryosumarto, 000). a. Baja tahan suhu rendah. Baja ini mempunyai kekuatan tumbuk yang tinggi dan suhu transisi yang renda, karena itu dapat digunakan dalam kontruksi untuk suhu yang lebih rendah dari suhu biasa. b. Baja kuat. Baja ini dibagi dalam dua kelompok yaitu kekuatan tinggi dan kelompok ketangguhan tinggi. Kelompok kekuatan tinggi mempunyai sifat mampu las yang baik karena kadar karbonnya rendah. Kelompok ini sering digunakan dalam kontruksi las. Kelompok yang kedua mempunyai ketangguhan dan sifat mekanik yang sangat baik. Kekuatan tarik untuk baja kuat berkisar antara 50 sampai 100 kg/mm. c. Baja tahan panas adalah baja paduan yang tahan terhadap panas, asam dan mulur. Baja tahan panas yang terkenal adalah baja paduan jenis Cr-Mo yang tahan pada suhu C. Pengelasan yang banyak digunakan untuk baja paduan rendah adalah las busur elektroda terbungkus, las busur rendam dan las MIG (las logam gas mulia). Perubahan struktur daerah las selama pengelasan, karena danya pemanasan dan pendinginan yang cepat menyebabkan daerah HAZ menjadi keras. Kekerasan yang tertinggi terdapat pada daerah HAZ. 6. Struktur Mikro Daerah Las-lasan Daerah las-lasan terdiri dari tiga bagian yaitu: daerah logam las, daerah pengaruh panas atau heat affected zone disingkat menjadi HAZ dan logam induk yang tak terpengaruhi panas.

24 a. Daerah logam las Daerah logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair dan kemudian membeku. Komposisi logam las terdiri dari komponen logam induk dan bahan tambah dari elektroda. Karena logam las dalam proses pengelasan ini mencair kemudian membeku, maka kemungkinan besar terjadi pemisahan komponen yang menyebabkan terjadinya struktur yang tidak homogen, ketidakhomogennya struktur akan menimbulkan struktur ferit kasar dan bainit atas yang menurunkan ketangguhan logam las. Pada daerah ini struktur mikro yang terjadi adalah struktur cor. Struktur mikro di logam las dicirikan dengan adanya struktur berbutir panjang (columnar grains). Struktur ini berawal dari logam induk dan tumbuh ke arah tengah daerah logam las (Sonawan, 004). Gambar -3. Arah pembekuan dari logam las (Wiryosumarto, 000) Dari Gambar -3 diatas ditunjukkan secara skematik proses pertumbuhan dari kristal-kristal logam las yang pilar. Titik A dari gambar adalah titik mula dari struktur pilar yang terletak dari logam induk. Titik ini tumbuh menjadi garis lebur dengan arah sama dengan sumber panas. Pada garis lebur ini sebagian dari logam dasar ikut mencair selama proses pembekuan logam las tumbuh pada butir-butir logam induk dengan sumbu kristal yang sama. Penambahan unsur paduan pada logam las menyebabkan struktur mikro cenderung berbentuk bainit dengan sedikit ferit batas butir, kedua macam struktur mikro tersebut juga dapat terbentuk, jika ukuran butir austenitnya besar. Waktu pendinginan yang lama akan meningkatkan ukuran batas butir ferit, selain itu waktu pendinginan yang lama akan

25 menyebabkan terbentuk ferit Widmanstatten. Struktur mikro logam las biasanya kombinasi dari struktur mikro dibawah ini: a) Batas butir ferit, terbentuk pertama kali pada transformasi austenit-ferit biasanya terbentuk sepanjang batas austenit pada suhu C. b) Ferit Widmanstatten atau ferrite with aligned second phase, struktur mikro ini terbentuk pada suhu C di sepanjang batas butir austenit, ukurannya besar dan pertumbuhannya cepat sehingga memenuhi permukaan butirnya. c) Ferit acicular, berbentuk intragranular dengan ukuran yang kecil dan mempunyai orientasi arah yang acak. Biasanya ferit acicular ini terbentuk sekitar suhu C dan mempunyai ketangguhan paling tinggi dibandingkan struktur mikro yang lain. d) Bainit, merupakan ferit yang tumbuh dari batas butir austenit dan terbentuk pada suhu C. Bainit mempunyai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan ferit, tetapi lebih rendah dibanding martensit. e) Martensit akan terbentuk, jika proses pengelasan dengan pendinginan sangat cepat, struktur ini mempunyai sifat sangat keras dan getas sehingga ketangguhannya rendah. Gambar -4. Struktur mikro acicular ferrite (AF) dan grain boundary ferrite (GF) atau ferit batas butir (Sonawan, 004)

26 Gambar -5. Struktur mikro ferit Widmanstatten (ASM, 1989) Gambar -6. Struktur mikro martensit Gambar -7. Struktur mikro ferit dan (Sonawan, 004) perlit (Sonawan, 004) Gambar -8. Struktur mikro bainit Gambar -9. Struktur mikro daerah columnar (ASM, 1989) (ASM, 1989) b. Daerah pengaruh panas atau heat affected zone (HAZ) Daerah pengaruh panas atau heat affected zone (HAZ) adalah logam dasar yang bersebelahan dengan logam las yang selama proses pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat sehingga daerah ini yang paling kritis dari sambungan las. Secara visual daerah yang dekat dengan garis lebur las maka susunan struktur logamnya semakin kasar.

27 Pada daerah HAZ terdapat tiga titik yang berbeda, titik 1 dan menunjukkan temperatur pemanasan mencapai daerah berfasa austenit dan ini disebut dengan transformasi menyeluruh yang artinya struktur mikro baja mula-mula ferit+perlit kemudian bertransformasi menjadi austenit 100%. Titik 3 menunjukkan temperatur pemanasan, daerah itu mencapai daerah berfasa ferit dan austenit dan ini yang disebut transformasi sebagian yang artinya struktur mikro baja mula-mula ferit+perlit berubah menjadi ferit dan austenit. Gambar -10. Transformasi fasa pada logam hasil pengelasan. (Sonawan, 004) c. Logam induk Logam induk adalah bagian logam dasar di mana panas dan suhu pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan struktur dan sifat. Disamping ketiga pembagian utama tersebut masih ada satu daerah pengaruh panas, yang disebut batas las (Wiryosumarto, 000). Batas las Daerah Las Heat affected Zone (HAZ) Daerah logam induk Tak terpengaruh Butir panjang di daerah las Jaringan kasar di HAZ dekat batas las Jaringan halus di HAZ dari batas las Jaringan kerja dingin yang asli Gambar -11. Perubahan sifat fisis pada sambungan las cair (Malau, 003)

28 7. Diagram CCT (continuous cooling transformation) Pada proses pengelasan, transformasi austenit menjadi ferit merupakan tahap yang paling penting karena akan mempengaruhi struktur logam las, hal ini disebabkan karena sifat-sifat mekanis material ditentukan pada tahap tersebut. Faktor-faktor yang mempengaruhi transformasi austenit menjadi ferit adalah masukan panas, komposisi kimia las, kecepatan pendinginan dan bentuk sambungan las. Struktur mikro dari baja pada umumnya tergantung dari kecepatan pendinginannya dari suhu daerah austenit sampai suhu kamar. Karena perubahan struktur ini maka dengan sendirinya sifat-sifat mekanik yang dimiliki baja juga akan berubah. Hubungan antara kecepatan pendinginan dan struktur mikro yang terbentuk biasanya digambarkan dalam diagram yang menghubungkan waktu, suhu dan transformasi, diagram tersebut dikenal dengan diagram CCT (continuous cooling transformation). Gambar -1. Diagram CCT untuk baja ASTM 4340 (Wiryosumarto,000) Contoh diagram CCT ditunjukkan dalam gambar di atas, dari diagram di atas dapat dilihat bahwa bila kecepatan pendinginan naik berarti waktu pendinginan dari suhu austenit turun, struktur akhir yang terjadi berubah campuran ferit-perlit ke campuran ferit-perlit-bainit-martensit, ferit-bainit-

29 martensit, kemudian bainit-martensit dan akhirnya pada kecepatan yang tinggi sekali struktur akhirnya adalah martensit (Wiryosumarto, 000). 8. Heat Input Pencairan logam induk dan logam pengisi memerlukan energi yang cukup. Energi yang dihasilkan dalam operasi pengelasan dihasilkan dari bermacam-macam sumber tergantung pada proses pengelasannya. Pada pengelasan busur listrik, sumber energi berasal dari listrik yang diubah menjadi energi panas. Energi panas ini sebenarnya hasil kolaborasi dari arus las, tegangan las dan kecepatan pengelasan. Parameter ketiga yaitu kecepatan pengelasan ikut mempengaruhi energi pengelasan karena proses pemanasannya tidak diam akan tetapi bergerak dengan kecepatan tertentu. Kualitas hasil pengelasan dipengaruhi oleh energi panas yang berarti dipengaruhi tiga parameter yaitu arus las, tegangan las dan kecepatan pengelasan. Hubungan antara ketiga parameter itu menghasilkan energi pengelasan yang sering disebut heat input. Persamaan dari heat input hasil dari penggabungan ketiga parameter dapat dituliskan sebagai berikut: HI(HeatInput)= Tegangan pengelasan (E) x Arus pengelasan (I)..(-1) Kecepatan pengelasan (v) Dari persamaan itu dapat dijelaskan beberapa pengertian antara lain, jika kita menginginkan masukan panas yang tinggi maka parameter yang dapat diukur yaitu arus las dapat diperbesar atau kecepatan las diperlambat. Besar kecilnya arus las dapat diukur langsung pada mesin las. Tegangan las umumnya tidak dapat diatur secara langsung pada mesin las, tetapi pengaruhnya terhadap masukan panas tetap ada. Untuk memperoleh masukan panas yang sebenarnya dari suatu proses pengelasan, persamaan satu dikalikan dengan efisiensi proses pengelasan (η) sehingga persamaannya menjadi: Tegangan pengelasan(e) x Arus pengelasan(i) HI(HeatInput)=η x (-) Kecepatan pengelasan(v)

30 Efisiensi masing-masing proses pengelasan dapat dilihat dari tabel di bawah ini: Tabel -3. Efisiensi proses pengelasan (Malau, 003) Proses pengelasan Efisiensi (%) SAW (Submerged Arc Welding) 95 GMAW (Gas Metal Arc Welding) 90 FCAW (Flux Cored Arc Welding) 90 SMAW (Shielded Metal Arc Welding) 90 GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) Pengujian Ketangguhan Ketangguhan adalah tahanan bahan terhadap beban tumbukan atau kejutan (takikan yang tajam secara drastis menurunkan ketangguhan). Tujuan utama dari pengujian impak adalah untuk mengukur kegetasan atau keuletan bahan terhadap beban tiba-tiba dengan cara mengukur energi potensial sebuah palu godam yang dijatuhkan pada ketinggian tertentu. Pengujian impak adalah pengujian dengan menggunakan beban sentakan (tiba-tiba). Metode yang sering digunakan adalah metode Charpy dengan menggunakan benda uji standar. Pada pengujian pukul takik (impact test) digunakan batang uji yang bertakik (notch). Pada metode Charpy, batang uji diletakkan mendatar dan ujung-ujungnya ditahan kearah mendatar oleh penahan yang berjarak 40 mm. Bandul akan berayun memukul batang uji tepat dibelakang takikan. Untuk pengujian ini akan digunakan sebuah mesin dimana sebuah batang dapat berayun dengan bebas. Pada ujung batang dipasang pemukul yang diberi pemberat. Batang uji diletakkan di bagian bawah mesin dan takikan tepat pada bidang lintasan pemukul.

31 Gambar -13. Pengujian ketangguhan Charpy (Supardi, 1996) Keterangan : 1. Pendulum 4. Batang pembawa jarum. Piring busur derajat 5. Badan mesin uji 3. Jarum penunjuk sudut 6. Tempat benda uji dipasang Kerja yang dilakukan untuk mematahkan benda kerja adalah W= G. L (cos β - cos α)..(-3) Dimana W = kerja patah dalam Joule G = beban yang digunakan dalam kg L = panjang lengan ayun dalam m β = sudut jatuh dalam derajat α = sudut awal dalam derajat Bila diketahui luas penampang di bawah takikan (A)... mm, dapat disimpulkan perolehan nilai ketangguhan batang uji dihitung sebagai berikut: Kerja Patah (W) Nilai Ketangguhan= Joule / mm..(-4) Luas Penampang di bawah takikan (A) 10. Kampuh V Sambungan kampuh V dipergunakan untuk menyambung logam atau plat dengan ketebalan 6-15 mm. Sambungan ini terdiri dari sambungan kampuh V terbuka dan sambungan kampuh V tertutup. Sambungan kampuh V terbuka dipergunakan untuk menyambung plat dengan ketebalan 6-15 mm

32 dengan sudut kampuh antara , jarak akar mm, tinggi akar 1- mm ( Sonawan, 004). Gambar -14. Kampuh V (Sonawan, 004) 11. Pengujian Komposisi Pengujian komposisi adalah pengujian yang dilakukan dengan maksud untuk mengetahui kadar unsur-unsur yang terkandung dalam bahan. Pada baja unsur yang berpengaruh dalam penguatan baja yang dominan adalah karbon. Dan unsur-unsur lain yang berpengaruh antara lain: a. S bersifat menurunkan keuletan pada terak. b. Mo (Molibden) dan W (tungsten) bersifat mengendalikan kegetasan pada perlakuan temper. c. Kadar P yang rendah dapat menaikkan kuat tarik baja, tetapi P bersifat membuat baja getas pada suhu rendah. d. P, Mo dan V (Vanadium) membawa sifat penurunan keuletan pada baja. e. Ni dan Mn bersifat memperbaiki keuletan baja, Mn juga bersifat mengikat karbida sehingga perlit dan ferlit menjadi halus. Proses pengujian komposisi berlangsung dengan pembakaran bahan menggunakan elektroda dimana terjadi suhu rekristalisasi, dari suhu rekristalisasi terjadi penguraian unsur yang masing-masing beda warnanya. Penentuan kadar (%) berdasar sensor perbedaan warna. Proses pembakaran elektroda ini sekitar 3 detik. Pengujian komposisi dapat dilakukan untuk menentukan jenis bahan yang digunakan dengan melihat persentase unsur yang ada.

33 1. Pengujian Tarik Proses pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik benda uji. Pengujian tarik untuk kekuatan tarik daerah las dimaksudkan untuk mengetahui apakan kekuatan las mempunyai nilai yang sama, lebih rendah atau lebih tinggi dari kelompok raw materials. Pengujian tarik untuk kualitas kekuatan tarik dimaksudkan untuk mengetahui berapa nilai kekuatannya dan dimanakah letak putusnya suatu sambungan las. Pembebanan tarik adalah pembebanan yang diberikan pada benda dengan memberikan gaya tarik berlawanan arah pada salah satu ujung benda. Penarikan gaya terhadap beban akan mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi) bahan tersebut. Proses terjadinya deformasi pada bahan uji adalah proses pergeseran butiran kristal logam yang mengakibatkan melemahnya gaya elektromagnetik setiap atom logam hingga terlepas ikatan tersebut oleh penarikan gaya maksimum. Pada pengujian tarik beban diberikan secara kontinu dan pelan pelan bertambah besar, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjangan yang dialami benda uji dan dihasilkan kurva teganganregangan. Gambar -15. Kurva tegangan-regangan ( Wiryosumarto, 000)

34 Pada pengujian tarik beban diberikan secara kontinu dan pelan pelan bertambah besar, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjangan yang dialami benda uji dan dihasilkan kurva teganganregangan. Tegangan dapat diperoleh dengan membagi beban dengan luas penampang mula benda uji. Fu σ u =..(-5) Ao Dimana: σ u = Tegangan nominal (kg/mm ) Fu = Beban maksimal (kg) Ao = Luas penampang mula dari penampang batang (mm ) Regangan (persentase pertambahan panjang) yang diperoleh dengan membagi perpanjangan panjang ukur (ΔL) dengan panjang ukur mula-mula benda uji. ΔL L Lo ε = Χ100% = Χ100 %..(-6) Lo Lo Dimana: ε = Regangan (%) L = Panjang akhir (mm) Lo = Panjang awal (mm) Pembebanan tarik dilakukan terus-menerus dengan menambahkan beban sehingga akan mengakibatkan perubahan bentuk pada benda berups pertambahan panjang dan pengecilan luas permukaan dan akan mengakibatkan kepatahan pada beban. Persentase pengecilan yang terjadi dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut: ΔA Ao A q = Χ100% = 1 Χ100% (-7) Ao Ao Dimana: q = Reduksi penampang (%) Ao = Luas penampang mula (mm ) A 1 = Luas penampang akhir (mm )

35 Tegangan luluh Batas elastis Tegangan Tegangan luluh 0,% Regangan Gambar -16. Batas elastis dan tegangan luluh 0, % (Smith,1984) 13. Pengujian Kekerasan Proses pengujian logam kekerasan logam dapat diartikan sebagai kemampuan suatu bahan terhadap pembebanan dalam perubahan yang tetap. Harga kekerasan bahan tersebut dapat dianalisis dari besarnya pembebanan yang diberikan terhadap luasan bidang yang menerima pembebanan. Pengujian kekerasan logam ini secara garis besar ada 3 jenis yaitu cara goresan, penekanan, cara dinamik. Proses pengujian yang mudah dan cepat dalam memperoleh angka kekerasan yaitu penekanan. Penentuan kekerasan penekanan ada 3 cara yaitu Brinell, Vickers, dan Rockwell. Pada penelitian ini digunakan cara mikro Vickers dengan menggunakan penekan berbentuk piramida intan. Besar sudut antara permukaan piramida yang saling berhadapan pada pengujian ini bahan ditekan dengan gaya tertentu dan terjadi cetakan pada bahan uji dari intan. Pengujian ini sering dinamakan uji kekerasan piramida intan, karena menggunakan bentuk piramida intan. Nilai kekerasannya disebut dengan

36 kekerasan HV atau VHN (Vickers Hardness Number), didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan bekas penekanan. 0 FSin( θ ) ( 136 FSin ) 1,854F VHN = = =..(-8) L L L Dimana : F = Beban (kg) L = Panjang diagonal rata-rata (mm) θ = Sudut piramida Foto Struktur Mikro Struktur bahan dalam orde kecil sering disebut struktur mikro. Struktur ini tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi harus menggunakan alat pengamat struktur mikro. Penelitian ini menggunakan mikroskop cahaya. Persiapan yang dilakukan sebelum mengamati struktur mikro adalah pengefraisan spesimen, pengampelasan, pemolesan dan pengetsaan. Setelah dipilih, bahan uji diratakan kedua permukaannya dengan menggunakan mesin frais, dalam pendinginan harus selalu terjaga agar tidak timbul panas yang mempengaruhi struktur mikro. Setelah rata digosok dengan menggunakan ampelas mulai dari yang kasar sampai yang halus. Arah pengampelasan tiap tahap harus diubah, pengampelasan yang lama dan penuh kecermatan akan menghasilkan permukaan yang halus dan rata. Bahan yang halus dan rata itu diberi autosol untuk membersihkan noda yang menempel pada bahan. Langkah terakhir sebelum dilihat struktur mikro adalah dengan mencelupkan spesimen kedalam larutan etsa dengan penjepit tahan karat dan permukaan menghadap keatas. Kemudian spesimen dicuci, dikeringkan dan dilihat stuktur mikronya. 15. Kerangka Berfikir Pengelasan merupakan salah satu proses penyambungan logam. Pada proses pengelasan banyak faktor yang mempengaruhi kualitas dari hasil pengelasan diantaranya: mesin las yang digunakan, bahan yang digunakan, prosedur pengelasan, cara pengelasan, arus pengelasan dan juru las.

37 Kualitas dari hasil pengelasan dapat diketahui dengan cara memberikan gaya atau beban pada hasil lasan tersebut. Gaya atau beban yang diberikan dapat berupa pengujian tarik dan ketangguhan pada bahan tersebut. Las SMAW adalah suatu proses pengelasan busur listrik yang mana penggabungan atau perpaduan logam yang dihasilkan oleh panas dari busur listrik yang dikeluarkan diantara ujung elektroda terbungkus dan permukaan logam dasar yang dilas dengan menggunakan arus listrik sebagai sumber tenaga. Jenis arus listrik yang digunakan ada yaitu arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC). Pengelasan dengan arus searah pemasangan kabel pada mesin las ada macam yaitu polaritas lurus (DC-) dan polaritas terbalik (DC+). Pada polaritas terbalik (DC+) panas yang diberikan mesin las ⅓ untuk memanaskan benda dan ⅔ untuk memanaskan elektroda. Logam induk dalam pengelasan ini mengalami pencairan akibat pemanasan dari busur listrik yang timbul antara ujung elektroda dan permukaan benda kerja. Busur listrik dibangkitkan dari suatu mesin las. Elektroda yang digunakan berupa kawat yang dibungkus pelindung berupa fluks. Elektroda ini selama pengelasan akan mengalami pencairan bersama dengan logam induk dan membeku bersama menjadi bagian kampuh las. Proses pemindahan logam elektroda terjadi pada saat ujung elektroda mencair dan membentuk butir-butir yang terbawa arus busur listrik yang terjadi. Bila digunakan arus listrik besar maka butiran logam cair yang terbawa menjadi halus dan sebaliknya bila arus kecil maka butirannya menjadi besar. Pengelasan dengan menggunakan las SMAW DC polaritas terbalik besarnya arus bermacam-macam sesuai dengan jenis elektroda. Penyetelan arus pengelasan akan berpengaruh pada panas yang ditimbulkan dalam pencairan logam dan penetrasi logam cairan tersebut. Arus yang tinggi akan mengakibatkan panas yang tinggi, penembusan atau penetrasi yang dalam dan kecepatan pencairan logam yang tinggi. Arus yang kecil menghasilkan panas yang rendah dan tidak cukup untuk

38 melelehkan elektroda dan bahan logam. Penembusan, panas dan kecepatan pencairan logam akan berpengaruh pada kualitas hasil pengelasan.

39 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metode penelitian adalah suatu cara yang digunakan dalam penelitian, sehingga pelaksanaan dan hasil penelitian bisa untuk dipertanggungjawabkan secara ilmiah. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen, yaitu suatu cara untuk mencari hubungan sebab akibat antara dua faktor yang berpengaruh. Eksperimen dilaksanakan dilaboratorium dengan kondisi dan peralatan yang diselesaikan guna memperoleh data tentang pengaruh arus pengelasan terhadap kekuatan tarik dan ketangguhan las SMAW dengan elektroda E7018. A. Dimensi Benda Uji Spesifikasi benda uji yang digunakan dalam eksperimen ini adalah sebagai berikut: 1. Bahan yang digunakan adalah plat baja karbon rendah. Ketebalan plat 11 mm 3. Elektroda yang digunakan adalah jenis E7018 dengan diameter 3, mm. 4. Posisi pengelasan dengan menggunaklan posisi bawah tangan. 5. Arus pengelasan yang digunakan adalah 100 A, 130 A, 160 A. 6. Kampuh yang digunakan jenis kampuh V terbuka, jarak celah plat mm, tinggi akar mm dan sudut kampuh Bentuk spesimen benda uji mengacu standar JIS Z untuk pengujian tarik. 8. Bentuk spesimen benda uji standar JIS Z untuk pengujian ketangguhan. B. Waktu Dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan mulai bulan November tahun 005. Adapun pelaksanaannya adalah sebagai berikut: 1. Pengujian komposisi dilakukan di PT Itokoh Ceperindo Klaten.

40 . Proses pengelasan dilakukan di Balai Latihan Kerja Semarang 3. Pembuatan bentuk spesimen benda uji dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Universitas Gadjah Mada. 4. Pengujian tarik, ketangguhan dan kekerasan dilakukan di laboratorium Teknik Mesin S1 Universitas Gadjah Mada. 5. Foto struktur mikro di laboratorium Teknik Mesin D3 Universitas Gadjah Mada. C. Populasi dan Sampel Populasi adalah keseluruhan subyek penelitian (Suharsimi, 00). Populasi dalam penelitian ini adalah semua hasil pengelasan material baja karbon rendah las SMAW dengan elektroda E7018. Sampel adalah sebagian data atau wakil dari populasi yang akan diteliti (Suharsimi, 00). Sampel dalam penelitian ini adalah hasil pengelasan material baja karbon rendah las SMAW dengan elektroda E7018. Jumlah sampel dalam penelitian ini adalah masing-masing kelompok arus pengelasan adalah 10 buah. D. Pelaksanaan Penelitian a. Persiapan Penelitian 1. Persiapan Bahan Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah baja karbon rendah dengan ukuran panjang 1800 mm, lebar 100 mm, tebal 11 mm. Elektroda jenis E7018 dengan diameter 3, mm.. Persiapan Alat-alat a. Mesin uji komposisi b. Mesin gergaji beserta kelengkapannya c. Mesin skrap d. Mesin frais e. Peralatan pengelasan f. Mesin las SMAW DC