PENGARUH VARIASI ARUS PENGELASAN DAN VARIASI DIAMETER ELEKTRODA TERHADAP KEKUATAN TARIK PADA STAINLESS STEEL AISI 304

Transkripsi

1 PENGARUH VARIASI ARUS PENGELASAN DAN VARIASI DIAMETER ELEKTRODA TERHADAP KEKUATAN TARIK PADA STAINLESS STEEL AISI 304 SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Oleh : ERWIN MAKMUR MANURUNG DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2016

2 ABSTRAK Penyetelan besar arus pengelasan akan mempengaruhi hasil las untuk menyalakan busur listrik. Penentuan besarnya arus pengelasanuntuk penyambungan logam pada las busur akan mempengaruhi efisiensi pekerjaan dan bahan las. Pada penelitian ini menggunakan baja tahan karat austenitic Stainless Steel AISI 304dengan pengelasan Shield Metal Arc Welding(SMAW), besar arus pengelasan 85 A, 95 A dan 105 A, serta jenis elektroda E 308 L diameter 2,6 mm, 3,2 mm, dan 4,0 mm. Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi arus pengelasan dan variasi diameter elektroda terhadap kekuatan tarik pada Stainless Steel AISI 304. Konsep penelitian ini adalah dengan menguji kekuatan tarik pada pengelasan Stainless Steel AISI 304.Pada penelitian ini, Stainless Steel AISI 304dilas dengan posisi pengelasan mendatar atau bawah tangan. Hasil dari penelitian ini diperoleh bahwa pada diameter elektroda 2,6 mm dengan arus pengelasan 85 A diperoleh nilai tegangan tertinggi yaitu 367,749N/mm 2 dan nilai regangan yang terbesar yaitu 18,0667 %, pada diameter elektroda 3,2 mm dengan arus pengelasan 95 A diperoleh nilai tegangan tertinggi yaitu 415,8433 N/mm 2 dan nilai regangan yang terbesar yaitu 22,0933 %, dan pada diameter elektroda 4,0 mm dengan arus pengelasan 105 A diperoleh nilai tegangan tertinggi yaitu 332,2394N/mm 2 dan nilai regangan yang terbesar yaitu 11,65 %. Kata kunci : Shield Metal Arc Welding (SMAW), Arus Pengelasan, Stainless Steel AISI 304, Elektroda E 308 L, Uji Tarik (Tensile)

3 ABSTRACT The usage of electric current will affect the outcome of welding result for powering weldingarc. Determination of the welding current for connecting the metal in the welding arc will affect the efficiency of work and welding materials. In this study using austenitic stainless steel AISI 304 Stainless Steel with Welding Shield Metal Arc Welding (SMAW), large of welding current 85 A, 95 A and 105 A, and the type of electrode E 308 L diameter of 2.6 mm, 3.2 mm, and 4.0 mm. The purpose of this study was to determine the effect of variations in welding current and electrode diameter variation of the tensile strength in Stainless Steel AISI 304. The concept of this study was to test the tensile strength of the welding Stainless Steel AISI 304. In this study, Stainless Steel AISI 304 welded to the position welding flat or down hand. Results from this study showed that the electrode diameter of 2.6 mm with welding current 85 A obtained the highest tension value is N / mm 2 and strain of the largest value that is %, the electrode diameter of 3.2 mm with welding current 95 A obtained the highest tension value is N / mm 2 and strain of the largest value that is %, and the electrode diameter 4.0 mm with welding current 105 A obtained the highest tension value is N / mm 2 and the value of strain of the total of 11.65%. Keyword : Shield Metal Arc Welding (SMAW),welding current, Stainless Steel AISI 304, Electrode E 308 L, Tensile test

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-nya yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini. Adapun judul skripsi ini adalah PENGARUH VARIASI ARUS PENGELASAN DAN VARIASI DIAMETER ELEKTRODA TERHADAP KEKUATAN TARIK PADA STAINLESS STEEL AISI 304 sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Teknik Mesin Program Reguler di DepartemenTeknik Mesin Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. selaku dosen pembimbing yang telah membimbing, membantu, serta memberikan masukan dan arahan kepada penulis dalam menyusun skripsi ini. Pada kesempatan ini juga penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik. 2. Seluruh staff pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik. 3. Penulis juga memberikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada kedua orang tua, Ayahanda Piter Manurung dan Alm. Ibunda Tiurlan Parapat yang telah menjadi sumber motivasi, dan semangat bagi penulis dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini.

5 4. Penulis juga berterima kasih kepada keluarga besar, kakak, adik, sahabat, serta teman-teman yang memberi semangat, dukungan dan doa selama penyusunan skripsi ini. 5. Terima kasih kepada teman hidup selama menjalankan skripsi ini, Claudia Joanna Putri Laia yang terus mendoakan dan memberi semangat dari segala aspek yang tak terbantahkan hingga terselesaikannya skripsi ini. 6. Kepada keluarga kedua penulis Teknik Mesin 2010 yang menjadi penyemangat dan penyeimbang di setiap langkah penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. SOLIDARITY M FOREVER. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak untuk kesempurnaan skripsi ini.akhir kata penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua yang membutuhkan. Medan, September 2016 Penulis Erwin Makmur Manurung

6 DAFTAR ISI ABSTRAK... RIWAYAT HIDUP... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... i ii iii v vii viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Baja Sejarah Baja Sifat-Sifat Baja Klasifikasi Baja Jenis-Jenis Baja Stainless Steel Pengelasan Sejarah Pengelasan Pengertian Pengelasan Las Smaw ( Shielded Metal Arc Welding ) Struktur Mikro Daerah Lasan Prinsip Kerja Las Listrik... 26

7 2.2.6 Klasifikasi Kawat Elektroda Dan Fluksi Kawat Elektroda Fluksi Teknik Mengelas Dan Desain Sambungan Las Teknik Mengelas Desain Sambungan Las Parameter Pengelasan Cacat Pada Las Pengujian Hasil Pengelasan Uji Tarik ( Tensile ) BAB III METODOLOGI PENELITIAN Jadwal Penelitian Dan Lokasi Penelitian Langkah-Langkah Penelitian Alat Dan Bahan Penentuan Variabel Bebas, Terikat Dan Kendali Diagram Alir Penelitian BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Hasil Pengujian Hasil Pengujian Tarik ( Tensile ) Stainless Steel AISI 304 Diameter 2,6 mm Stainless Steel AISI 302 Diameter 3,2 mm Stainless Steel AISI 304 Diameter 4,0 mm BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Komposisi Kimia Baja AISI Tabel 2.2 Sifat Mekanik AISI Tabel 2.3 Sifat Fisik dan Listrik AISI304 Pada Kondisi Annealed 19 Tabel 2.4 Hubungan Diameter Elektroda dengan Arus Pengelasan 39 Tabel 2.5 Harga Modulus Elastisitas Logam Pada Berbagai Suhu 51 Tabel 3.1 Hubungan Besar Arus Pengelasan Terhadap Diameter Elektroda 62 Tabel 4.1 Nilai Tegangan Variasi Arus Pengelasan dengan Elektroda 2,6 mm 66 Tabel 4.2 Nilai Tegangan Variasi Arus Pengelasan dengan Elektroda 3,2 mm 69 Tabel 4.3 Nilai Tegangan Variasi Arus Pengelasan dengan Elektroda 4,0 mm 71

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Struktur Kristal Baja Austenite,Ferit dan Martensit 17 Gambar 2.2 Perkembangan Cara Pengelasan 22 Gambar 2.3 Las SMAW 24 Gambar 2.4 Daerah Logam Lasa dan Logam Induk 25 Gambar 2.5 Heat Affected Zone 26 Gambar 2.6 Jenis-Jenis Sambungan Las 37 Gambar 2.7 Pengaruh Arus Listrik 38 Gambar 2.8 Gambaran Singkat Uji Tarik dan Datanya 48 Gambar 2.9 Dimensi Spesimen Uji Tarik (JIS Z2201) 49 Gambar 2.10 Kurva Tegangan-Regangan 49 Gambar 3.1 Spesimen Benda Uji Setelah Pengelasan 55 Gambar 3.2 Spesimen Sebelum Pengujian Kekuatan Tarik 56 Gambar 3.3 Spesimen Setelah Pengujian Kekuatan Tarik 57 Gambar 3.4 Helm Las 57 Gambar 3.5 Masker Las 57 Gambar 3.6 Sarung Tangan Las 58 Gambar 3.7 Apron Las 58 Gambar 3.8 Sepatu Las 58 Gambar 3.9 Kabel Las 59 Gambar 3.10 Penjepit Elektroda 60 Gambar 3.11 Palu Las 60 Gambar 3.12 Sikat Kawat 60 Gambar 3.13 Klem Massa 61 Gambar 3.14 Mesin Uji Tarik (Tarno Grocki) 61

10 Gambar 3.15 Diagram Alir Penelitian Pengaruh Variasi Arus Pengelasan dan Variasi Diameter Elektroda Terhadap Kekuatan Tarik Pada Stainless SteelAISI Gambar 4.1 Grafik Nilai Tegangan Rata-Rata Stainless SteelAISI 304 dengan Diameter Elektroda 2,6 mm 67 Gambar 4.2 Grafik Nilai Regangan Rata-Rata Stainless SteelAISI 304 dengan Diameter Elektroda 2,6 mm 68 Gambar 4.3 Grafik Nilai Tegangan Rata-Rata Stainless Steel AISI 304dengan Diameter Elektroda 3,2 mm 69 Gambar 4.4 Grafik Nilai Regangan Rata-Rata Stainless Steel AISI 304dengan Diameter Elektroda 3,2 mm 70 Gambar 4.5 Grafik Nilai Tegangan Rata-Rata Stainless Steel AISI 304 dengan Diameter Elektroda 4,0 mm 72 Gambar 4.6 Grafik Nilai Regangan Rata-Rata Stainless Steel AISI 304 dengan Diameter Elektroda 4,0 mm 73 Gambar 4.7 Grafik Nilai Tegangan Rata-Rata Stainless Steel AISI 304 dengan Variasi Arus Pengelasan dan Variasi Diameter Elektroda 74 Gambar 4.8 Grafik Nilai Regangan Rata-Rata Stainless Steel AISI 304 dengan Variasi Arus Pengelasan dan Variasi Diameter Elektroda 75

11 DAFTAR NOTASI Simbol Nama Keterangan Satuan H Panas Joule E Tegangan Listrik Volt I Kuat Arus Ampere t Waktu detik σ sigma tegangan N/mm 2 ε epsilon regangan % F Gaya / beban N A Luas Penampang mm 2 L Panjang mm L Pertambahan Panjang mm