STUDI PENGARUH PERLAKUAN PANAS PADA HASIL PENGELASAN BAJA ST 37 DITINJAU DARI KEKUATAN TARIK BAHAN

Transkripsi

1 STUDI PENGARUH PERLAKUAN PANAS PADA HASIL PENGELASAN BAJA ST 37 DITINJAU DARI KEKUATAN TARIK BAHAN SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik IMBARKO NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala karunia dan rahmatnya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Teknik Pengelasan, yaitu Studi Pengaruh Perlakuan Panas Pada Hasil Pengelasan Baja ST 37 Ditinjau Dari Kekuatan Tarik Bahan. Dalam penulisan Skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua Orang Tua penulis, Ayahanda tercinta dan Ibunda tercinta yang terus membimbing dan mengarahkan penulis. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini. 3. Bapak Dr.-Ing. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST. MT serta Bapak Ir. Tugiman, MT selaku Ketua dan Sekretaris serta Koordinator Skripsi Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 5. Kakak dan teman-teman tersayang, terima kasih atas segala bantuan yang telah diberikan baik berupa moril dan materil selama kuliah hingga menyelesaikan Skripsi ini. 6. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, terkhusus stambuk 2005 yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, Solidarity Forever.

3 Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang. Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini berguna bagi kita semua. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu menyertai kita. Medan, Mei 2010 Penulis, IMBARKO NIM

4 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas yaitu pengerasan dan pelunakan pada hasil pengelasan baja ST 37 ditinjau dari kekuatan tarik bahan. Proses pengerasan dan pelunakan dilakukan pada suhu C dan untuk proses pengerasan digunakan media pendingin Oli Mesran SAE 40. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental dengan menggunakan Baja ST 37 produksi PT. KRAKATAU STEEL sebagai bahan spesimen uji tarik. Spesimen uji tarik disiapkan sesuai standard ASTM E8. Baja ST 37 yang digunakan adalah dalam golongan low carbon steel dengan komposisi kimia C = 0,12 %, Si = 0,10 %, Mn = 0,50 %, S = 0,05 %, P = 0,04 %, Al = 0,02 %, Cu = 0,10, dan yang sisanya Fe. Logam sesuai geometri spesimen ASTM E8 dipotong dan dilas dengan arus 80 A menggunakan las SMAW DC elektroda E6013 diameter 2,6 mm dengan tipe sambungan yang digunakan adalah butt joint. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai kekuatan tarik pada metal dasar adalah sebesar 46,05 kg/mm 2. Nilai kekuatan tarik paling rendah adalah 33,13 kg/mm 2 terjadi pada perlakuan pelunakan yang berarti mengalami penurunan sebesar 28,06 % dari kelompok metal dasar. Sedangkan kekuatan tarik yang paling tinggi terjadi pada perlakuan pengerasan dengan media pendingin Oli Mesran SAE 40 sebesar 49,53 kg/mm 2 yang berarti mengalami peningkatan kekuatan tarik sebesar 7,56 % dari metal dasar. Untuk nilai pertambahan panjang paling tinggi adalah 40,10 % terjadi pada metal dasar. Nilai pertambahan panjang paling rendah adalah 15,43 % terjadi pada perlakuan pengerasan yang berarti mengalami penurunan sebesar % dari kelompok metal dasar. Bentuk penampang patahan yang terjadi dalam pengujian tarik baja ST 37 pada spesimen original, spesimen las original, dan spesimen las diikuti dengan perlakuan pelunakan merupakan patahan ulet. Sedangkan bentuk penampang yang terjadi pada spesimen las diikuti dengan perlakuan pengerasan merupakan patahan getas. Pada penelitian ini ada ditemui perbedaan nilai pengukuran pada setiap kelompok las tanpa perlakuan panas, kelompok las dengan perlakuan panas untuk pengerasan dan kelompok las dengan perlakuan panas untuk pelunakan. Perbedaan tersebut terjadi dipengaruhi akibat beberapa hal antara lain : geometri spesimen, distribusi panas daerah HAZ yang tidak merata, hasil las yang tidak merata, dan tegangan sisa pada hasil las. Kata kunci : E6013, SMAW, OLi SAE 40, Pengerasan, Pelunakan.

5 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK...iii DAFTAR ISI....iv DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR viii BAB 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah/Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA Pengelasan Las Busur Listrik Arus Pengelasan Elektroda Pengelasan Baja Karbon Daerah Pengaruh Panas (HAZ) Tipe Sambungan Perlakuan Panas Pengujian Tarik BAB 3. METODE PENELITIAN Populasi Dan Sampel Variabel Penelitian Variabel Bebas Variabel Terikat Variabel Control Metode Pengumpulan Data Waktu Dan Tempat Penelitian... 22

6 3.3.2 Proses Pengumpulan Data Dimensi Benda Uji Pelaksanaan Penelitian Proses Pengujian Tarik Diagram Alir Penelitian BAB 4. DATA HASIL PENELITIAN Pengujian Tarik Spesimen Original Bentuk Patahan Yang Terjadi Pada Metal DaSar Pengujian Tarik Spesimen Las Original Perpatahan Pada Spesimen Las Original Daerah Pengaruh Panas (HAZ) Pada Spesimen Las Original Pengujian Tarik Spesimen Las Diikuti Dengan Perlakuan Hardening Bentuk Patahan Yang Terjadi Pada Spesimen Las Diikuti Dengan Perlakuan Hardening Daerah Pengaruh Panas (HAZ) Pada Spesimen Las Diikuti Dengan Perlakuan Hardening Pengujian Tarik Spesimen Las Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing Bentuk Patahan Yang Terjadi Pada Spesimen Las Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing Daerah Pengaruh Panas (HAZ) Pada Spesimen Las Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing BAB 5. DISKUSI Kekuatan Maksimum (Ultimate Strength) Tiap Spesimen Kekuatan Luluh (Yield Strength) Tiap Spesimen Pertambahan Panjang (Elongation) Tiap Spesimen Batas Proporsional (Proportional Limit) Tiap Spesimen Analisis Penyebab Terjadinya Perbedaan Nilai Pengukuran Pada Spesimen... 62

7 BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Hubungan Diameter Elektroda Dengan Arus Pengelasan Tabel 3.1 Daftar Keterangan Dimensi Gambar Tabel 3.2 Hubungan Antara Material Dasar Dan Tipe Elektroda Yang Dipakai Tabel 3.3 Spesifikasi Elektroda Terbungkus Dari Baja Lunak Tabel 4.1 Komposisi Kimia Baja ST Tabel 4.2 Mechanical Properties Baja ST Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Metal Dasar (Tanpa Las) Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Material Dilas Tanpa Heat Treatment Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Material Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Hardening Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Material Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing Tabel 5.1 Perbandingan Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Setiap Kondisi Perlakuan Kelompok Benda Uji Tabel 5.2 Data Hasil Pengujian Tarik Ultimate Strength Tiap Spesimen Tabel 5.3 Data Hasil Pengujian Tarik Yield Strength Tiap Spesimen Tabel 5.4 Data Hasil Pengujian Tarik Elongation Tiap Spesimen Tabel 5.5 Data Hasil Pengujian Tarik Prop. Limit Tiap Spesimen... 61

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Las Busur Dengan Elektroda Terbungkus Gambar 2.2 Elektroda Las... 9 Gambar 2.3 Daerah Las Gambar 2.4 Siklus Termal Las Gambar 2.5 Jenis Sambungan yang Biasa Digunakan dalam Proses Pengelasan Gambar 2.6 Diagram Keseimbangan Fe-Fe 3 C Gambar 2.7 Kurva Pendinginan Pada Diagram TTT Gambar 2.8 Kurva Tegangan-Regangan Gambar 3.1 Spesimen Uji Tarik Gambar 3.2 Mesin Gerinda Potong Gambar 3.3 Baja ST 37 Yang Akan Dilas Gambar 3.4 Mesin Las Gambar 3.5 Elekroda Gambar 3.6 Mesin Gerinda Tangan Gambar 3.7 Mesin Milling Gambar 3.8 Tungku Pemanas Gambar 3.9 Tang penjepit Gambar 3.10 Wadah Pendingin Oli Gambar 3.11 Spesimen yang telah didinginkan dalam furnace Gambar 3.12 Spesimen Uji Tarik Gambar 3.13 Alat Uji Tarik Gambar 3.14 Spesimen Setelah Mengalami Uji Tarik Gambar 3.15 Proses Uji Tarik Dipantau Pada Monitor Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian Gambar 4.1 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Metal Dasar Gambar 4.2 Bentuk Penampang Patahan Pada Metal Dasar Gambar 4.3 Tahapan Terjadinya Perpatahan Ulet Pada Sampel Uji Tarik Pada Metal Dasar Gambar 4.4 Diagram Ultimate Strength Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Tanpa Heat Treatment... 40

10 Gambar 4.5 Diagram Yield Strength Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Tanpa Heat Treatment Gambar 4.6 Diagram Elongation Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Tanpa Heat Treatment Gambar 4.7 Diagram Prop. Limit Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Tanpa Heat Treatment Gambar 4.8 Bentuk Penampang Patahan Pada Baja Dilas Tanpa Heat Treatment.. 42 Gambar 4.9 Tahapan Terjadinya Perpatahan Ulet Pada Sampel Uji Tarik Pada Baja Dilas Tanpa Heat Treatment Gambar 4.10 Diagram Ultimate Strength Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Hardening Gambar 4.11 Diagram Yield Strength Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Hardening Gambar 4.12 Diagram Elongation Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Hardening Gambar 4.13 Diagram Prop. Limit Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuanl Hardening Gambar 4.14 Bentuk Penampang Patahan Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Hardening Gambar 4.15 Tahapan terjadinya perpatahan ulet pada sampel uji tarik pada baja dilas diikuti dengan perlakuan hardening Gambar 4.16 Diagram Ultimate Strength Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing Gambar 4.17 Diagram Yield Strength Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing Gambar 4.18 Diagram Elongation Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing Gambar 4.19 Diagram Prop. Limit Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing Gambar 4.20 Bentuk Penampang Patahan Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing... 55

11 Gambar 4.21 Tahapan Terjadinya Perpatahan Ulet Pada Sampel Uji Tarik Pada Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing Gambar 5.1 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Ultimate Strength Tiap Spesimen Gambar 5.2 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Yield Strength Tiap Spesimen.. 59 Gambar 5.3 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Elongation Tiap Spesimen Gambar 5.4 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Prop. Limit Tiap Spesimen... 61