BAB III PENELITIAN DAN ANALISA

BAB III PENELITIAN DAN ANALISA 3.1 Dimensi Benda Uji Spesifikasi benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Benda uji dibuat dengan ukuran Diameter pipa x Panjang (12 x 1350 mm) pada material ASTM A 106 Gr.B berbentuk pipa, sedangkan pada material ASTM A 36 memiliki ukuran Diameter x Panjang (12 x 16 mm) 2. Elektroda digunakan dalam pengelasan benda uji adalah E7016 berdiameter 2,6 mm sedangkan E6013 berdiameter 3,2 mm. 3. Posisi pengelasan dengan menggunakan posisi vertikal dimana sudut elektroda adalah 90 4. Arus pengelasan yang digunakan adalah 90A dan 130 A. 5. Kampuh yang digunakan jenis kampuh Single Beveled Tee, jarak celah plat 2,5-3 mm, tinggi akar 2 mm dan sudut kampuh 45. 51

52 3.2 Populasi dan Sampel Populasi adalah keseluruhan subyek penelitian (Suharsimi, 2002). Populasi dalam penelitian ini adalah semua hasil pengelasan material ASTM A36 dengan ASTM A 106 Gr.B las SMAW menggunakan elektroda E7016 dan E6013 dan variasi arus 90 Ampere dan 130 Ampere. Jumlah populasi dalam penelitian ini adalah 20 buah. Sampel adalah sebagian data atau wakil dari populasi yang akan diteliti (Suharsimi, 2002). Sampel dalam penelitian ini adalah hasil pengelasan material ASTM A36 dengan ASTM A 106 Gr.B las SMAW menggunakan elektroda E7016 dan E6013 dan variasi arus 90 Ampere dan 130 Ampere. Jumlah sampel dalam penelitian ini adalah masing-masing kelompok jenis elektroda dan arus pengelasan adalah 5 buah. 3.3 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan mulai bulan Juni tahun 2012. Adapun pelaksanaannya adalah sebagai berikut: 1. Pembuatan benda uji dilakukan di workshop PT. XYZ Tangerang 2. Proses pengelasan dilakukan di workshop PT. XYZ Tangerang 3.4 Pelaksanaan Penelitian 3.4.1. Persiapan Bahan Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah material ASTM A 106 Gr.B dengan ukuran ukuran Diameter pipa x Panjang (12 x 1350 mm) sebanyak

53 20 buah dan material ASTM A 36 yang memiliki ukuran Diameter x Panjang (12 x 16 mm) sebanyak 20 buah. Selain bahan berupa benda uji, juga dipersiapkan juga 2 jenis elektroda yang akan digunakan, yaitu elektroda jenis E7016 dengan diameter 2,6 mm dan jenis E 6013 dengan diameter 3,2 mm. 3.4.2 Persiapan Alat-alat a. Mesin Bubut beserta kelengkapannya (pahat potong). b. Mesin las oksigen c. Mesin las SMAW DC dan kelengkapannya(kabel dan holder) d. Alat bantu las SMAW (klem massa, palu, tang, dan sikat baja) e. Peralatan safety (kacamata las, pelindung muka, apron, sarung tangan las, dan sepatu safety) f. Kaca pembesar g. Penggaris h. Amplas i. Kikir j. Stopwatch k. Pengukur sudut l. Kaliper m. Spidol n. Lap/majun

54 3.4.3 Pembuatan Kampuh Single Bevel Tee Pembuatan kampuh Single Bevel Tee dengan menggunakan mesin bubut, pada material ASTM A 36 yang sebelumnya telah dipotong berbentuk bulat dengan ukuran diameter x panjang (12 x 16 mm) sebanyak 20 buah. Bahan yang telah dipersiapkan dibubut, dibuat chamfer sebesar 45. Sedangkan material ASTM A106 Gr.B berbentuk pipa 12 dipotong dengan las oksigen buat panjang 1350 mm sebanyak 20 buah. ASTM A36 ASTM A106 Gr.B Gambar 3.1. Kampuh Single Bevel Tee Dan Base Metal [2] 3.4.4 Jenis Filler Metal Jenis filler metal yang digunakan dalam pengelasan ini adalah AWS A5.1 E7016 dan AWS A5.1 E6013.

55 3.4.5 Proses Pengelasan Benda Langkah-langkah yang dilakukan dalam proses pengelasan adalah: 1. Mempersiapkan mesin las SMAW DC sesuai dengan pemasangan polaritas terbalik. 2. Mempersiapkan benda kerja yang akan dilas pada meja las. 3. Posisi pengelasan dengan menggunakan posisi pengelasan mendatar atau bawah tangan. 4. Kampuh yang digunakan jenis kampuh single beveled tee, dengan sudut 45 dengan lebar celah 2,5-3 mm. 5. Mempersiapkan elektroda jenis E7016 dengan diameter elektroda 2,6 mm dan menyetel ampere meter yang digunakan untuk mengukur arus pada posisi jarum nol, kemudian salah satu penjepitnya dijepitkan pada kabel yang digunakan untuk menjepit elektroda. Mesin las dihidupkan dan elektroda digoreskan sampai menyala. Ampere meter diatur pada angka 90 A. Selanjutnya mulai dilakukan pengelasan untuk spesimen dengan arus 90 A, bersamaan dengan hal itu dilakukan pencatatan waktu pengelasan. 6. Mempersiapkan elektroda jenis E7016 dengan diameter elektroda 2,6 mm dan menyetel ampere meter yang digunakan untuk mengukur arus pada posisi jarum nol, kemudian salah satu penjepitnya dijepitkan pada kabel yang digunakan untuk menjepit elektroda. Mesin las dihidupkan dan elektroda digoreskan sampai menyala. Ampere meter diatur pada angka 130 A. Selanjutnya mulai dilakukan pengelasan untuk spesimen

56 dengan arus 130 A, bersamaan dengan hal itu dilakukan pencatatan waktu pengelasan. 7. Mempersiapkan elektroda jenis E6013 dengan diameter elektroda 3,2 mm dan menyetel ampere meter yang digunakan untuk mengukur arus pada posisi jarum nol, kemudian salah satu penjepitnya dijepitkan pada kabel yang digunakan untuk menjepit elektroda. Mesin las dihidupkan dan elektroda digoreskan sampai menyala. Ampere meter diatur pada angka 90 A. Selanjutnya mulai dilakukan pengelasan untuk spesimen dengan arus 90 A, bersamaan dengan hal itu dilakukan pencatatan waktu pengelasan. 8. Mempersiapkan elektroda jenis E6013 dengan diameter elektroda 3,2 mm dan menyetel ampere meter yang digunakan untuk mengukur arus pada posisi jarum nol, kemudian salah satu penjepitnya dijepitkan pada kabel yang digunakan untuk menjepit elektroda. Mesin las dihidupkan dan elektroda digoreskan sampai menyala. Ampere meter diatur pada angka 130 A. Selanjutnya mulai dilakukan pengelasan untuk spesimen dengan arus 130 A, bersamaan dengan hal itu dilakukan pencatatan waktu pengelasan.

57 Untuk lebih jelasnya terkait prosedur penelitian dapat dilihat pada gambar 3.2. START PENGUMPULAN DATA MEMBUAT BENDA KERJA BERUPA ASTM A36 UNTUK DISK DAN ASTM A106 Gr.B UNTUK DRUM DENGAN JUMLAH 20 BUAH SERTA KAMPUH SINGLE BEVELED TEE PENGELASAN ELEKTRODA E 6013 ELEKTRODA E 7016 ARUS 90 A ARUS 130 A ARUS 90 A ARUS 130 A Penelitian sebanyak 5 kali Penelitian sebanyak 5 kali Penelitian sebanyak 5 kali Penelitian sebanyak 5 kali ANALISA Menganalisa hasil out put dari pengelasan, yaitu analisa apakah terdapat cacat las KESIMPULAN FINISH Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian

58 3.5 Analisa Hasil Pengujian 3.5.1 Perhitungan Kecepatan dan Masukan Panas Pengelasan 3.5.1.1 Perhitungan Elektroda E6013 Dengan Arus 90 Ampere Spesimen I Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,585 mm/s HI =1.305,99 = 1.305,99 J/mm Note: 1 Watt = 1 1 Watt. s = 1 Joule

59 Spesimen 2 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,76 mm/s HI =1.176,14 = 1.176,14 J/mm Spesimen 3 Dimana : Kecepatan Pengelasan

60 = 1,86 mm/s 1.112,9 =1.112,9 J/mm Spesimen 4 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,86 mm/s

61 1.112,9 =1.112,9 J/mm Spesimen 5 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,98 mm/s 1.045,45 =1.045,45 J/mm Dari data perhitungan diatas hasil pemasukan panas pada setiap layer ditunjukkan pada tabel 3.1.

62 Specimen Elektroda (Ø 3.2 mm) Tabel 3.1. Data Pengelasan Dengan Elektroda E6013 dan arus 90 A Arus (A) Tegangan (V) Waktu (Menit) Kecepatan (mm/menit) Masukan Panas (J/cm) 1 E6013 90 23 10 95.1 1305.99 2 E6013 90 23 9 105.67 1176,14 3 E6013 90 23 8,5 111.88 1112,9 4 E6013 90 23 8,5 111.88 1112,9 5 E6013 90 23 8 118.87 1045,45 Masukan Panas Rata-rata ( J/mm) 1150,676 Dari tabel 3.1. diperoleh masukan panas yang tertinggi terjadi pada spesimen 1 dan yang terendah masukan panas terjadi pada spesimen 5. 3.5.1.2 Perhitungan Elektroda E6013 Dengan Arus 130 Ampere Spesimen I Dimana : Kecepatan Pengelasan

63 = 1,98 mm/s 1.510,1 =1.510,1 J/mm Spesimen 2 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 2,11 mm/s

64 1.417,06 =1.417,06 J/mm Spesimen 3 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 2,26 mm/s 1.323 =1.323 J/mm

65 Spesimen 4 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 2,26 mm/s 1.323 =1.323 J/mm Spesimen 5 Dimana : Kecepatan Pengelasan

66 = 2,26 mm/s 1.323 =1.323 J/mm Dari data perhitungan diatas hasil pemasukan panas pada setiap layer ditunjukkan pada tabel 3.2. Specimen Elektroda (Ø 3.2 mm) Tabel 3.2 Data Pengelasan Dengan Elektroda E6013 dan Arus 130 A Arus (A) Tegangan (V) Waktu (Menit) Kecepatan (mm/menit) Masukan Panas (J/cm) 1 E6013 130 23 8 118,87 1510,1 2 E6013 130 23 7,5 126,8 1417,06 3 E6013 130 23 7 135,85 1323 4 E6013 130 23 7 135,85 1323 5 E6013 130 23 7 135,85 1323 Masukan Panas Rata-rata ( J/mm) 1.379,23

67 Dari tabel 3.2 diperoleh masukan panas yang tertinggi terjadi pada spesimen 1 dan yang terendah masukan panas terjadi pada spesimen 3, 4, dan 5. 3.5.1.3 Perhitungan Elektroda E7016 Dengan Arus 90 Ampere Spesimen I Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,32 mm/s HI =1.568,18 = 1.568,18 J/mm Note: 1 Watt = 1 1 Watt. s = 1 Joule

68 Spesimen 2 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,37 mm/s HI =1.510,9 = 1.510,9 J/mm Spesimen 3 Dimana : Kecepatan Pengelasan

69 = 1,37 mm/s HI =1.510,9 = 1.510,9 J/mm Spesimen 4 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,44 mm/s

70 1.437,5 =1.437,5 J/mm Spesimen 5 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,44 mm/s 1.437,5 =1.437,5 J/mm

71 Dari data perhitungan diatas hasil pemasukan panas pada setiap layer ditunjukkan pada tabel 3.3. Specimen Elektroda (Ø 3.2 mm) Tabel 3.3 Data Pengelasan Dengan Elektroda E7016 dan arus 90 A Arus (A) Tegangan (V) Waktu (Menit) Kecepatan (mm/menit) Masukan Panas (J/cm) 1 E7016 90 23 12 79,25 1.568.18 2 E7016 90 23 11,5 82,69 1.510,9 3 E7016 90 23 11,5 82,69 1.510,9 4 E7016 90 23 11 86,45 1.437,5 5 E7016 90 23 11 86,45 1.437,5 Masukan Panas Rata-rata ( J/mm) 1.492,99 Dari tabel 3.3 diperoleh masukan panas yang tertinggi terjadi pada spesimen 1 dan yang terendah masukan panas terjadi pada spesimen 4 dan 5. 3.5.1.4 Perhitungan Elektroda E7016 Dengan Arus 130 Ampere Spesimen I Dimana : Kecepatan Pengelasan

72 = 1,44 mm/s 2.076,3 =2.076,3 J/mm Spesimen 2 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,58 mm/s

73 1.892,4 =1.892,4 J/mm Spesimen 3 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,58 mm/s 1.892,4 =1.892,4 J/mm

74 Spesimen 4 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,58 mm/s 1.892,4 =1.892,4 J/mm Spesimen 5

75 Dimana : Kecepatan Pengelasan = 1,86 mm/s 1.607,5 =1.607,5 J/mm Dari data perhitungan diatas hasil pemasukan panas pada setiap layer ditunjukkan pada tabel 3.4

76 Specimen Elektroda (Ø 3.2 mm) Tabel 3.4 Data Pengelasan Dengan Elektroda E7016 dan Arus 130 A Arus (A) Tegangan (V) Waktu (Menit) Kecepatan (mm/menit) Masukan Panas (J/cm) 1 E7016 130 23 11 86,45 2.076,3 2 E7016 130 23 10 95,1 1.892,4 3 E7016 130 23 10 95,1 1.892,4 4 E7016 130 23 10 95,1 1.892,4 5 E7016 130 23 8,5 111,88 1.607,5 Masukan Panas Rata-rata ( J/mm) 1.872,2 Dari tabel 3.4 diperoleh masukan panas yang tertinggi terjadi pada spesimen 1 dan yang terendah masukan panas terjadi pada spesimen 5. Dari tabel 3.1, 3.2, 3.3 dan 3.4 dapat disimpulkan untuk masukan panas rata-rata yang tertinggi pada specimen yang menggunakan Elektroda E7016, dimana yang mempengaruhi tingginya masukan panas rata-rata pada masing spesimen yaitu arus, tegangan, waktu dan kecepatan pengelasan. Proses pengelasan pada penelitian ini perubahannya tidak terlalu mencolok dikarenakan keluaran panas yang diberikan oleh kedua elektroda tersebut hampir sama, hal ini dapat dilihat jelas pada tabel 3.5 dan grafik pada gambar 3.2. Tabel 3.5 Hasil Masukan Panas Rata-rata NO. DESKRIPSI MASUKAN PANAS RATA-RATA 1 E 6013 Dengan Arus 90 Ampere 1150,67 J/mm 2 3 4 E 6013 Dengan Arus 130 Ampere E 7016 Dengan Arus 90 Ampere E 7016 Dengan Arus 90 Ampere 1379,23 J/mm 1492,99 J/mm 1872,2 J/mm

77 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1150.67 E6013 Dengan 90 A 1379.23 E6013 Dengan 130 A 1492.99 E7016 Dengan 90 A 1872.2 E7016 Dengan 130 A Series1 Gambar 3.2 Grafik Masukan Panas Pengelasan Rata-rata Pada gambar 3.2 terlihat bahwa dengan menggunakan elektroda E 7016 masukan panas rata-rata lebih tinggi dibandingkan E 6013, karena waktu pencairan elektroda E 7016 lebih lama daripada E 6013, sehingga masukan panas yang terjadi sangat tinggi dibandingkan mengunakan Elektroda E6013. Jika arus listrik yang digunakan besar maka butiran logam cair yang terbawa menjadi halus, sebaliknya arus listrik yang kecil menyebabkan butiran logam cair yang terbawa menjadi kasar. Pola pemindahan logam cair mempengaruhi bentuk manik las dan kedalaman penetrasi. Sedangkan pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan komposisi bahan fluks yang digunakan. Hal ini menunjukkan bahwa kedua jenis elektroda yang digunakan yaitu E6013 dan E 7016 memang sesuai dan tepat digunakan untuk pengelasan SMAW pada material ASTM A106 Gr.B dan ASTM A36. Dimana hal ini membuktikan

78 bahwa kedua elektroda ini sesuai dengan rekomendasi AWS D1.1 yang meempatkan penggunaan jenis elektroda tersebut pada material Group I. 3.6 Hasil Pengelasan 3.6.1 Hasil Las Elektroda E6013 Dengan Arus 90 Ampere Penggunaan elektroda E6013 dengan arus 90 ampere pada sambungan material ASTM A106 gr.b dengan ASTM A36 pada pengujian amatan ditemukan cacat lasan. Cacat yang ditemukan yaitu rigi lasan yang terlalu tinggi(overlap). Cacat ini terjadi bukan karena pemilihan jenis elektroda yang salah, tetapi karena arus 90 Ampere yang diterapkan tidak mampu mencairkan elektroda dengan maksimal sehingga pemindahan logam cair sulit dilakukan dan berdampak pada tingginya rigi las, atau dengan kata lain bahwa arus 90 ampere terlalu rendah untuk pengelasan ini. 3.6.2 Hasil Las Elektroda E6013 Dengan Arus 130 Ampere Penggunaan elektroda E6013 dengan arus 130 Ampere pada sambungan material ASTM A106 gr.b dengan ASTM A36 pada pengujian amatan ditemukan cacat lasan. Cacat yang ditemukan yaitu undercutting dan weld spatter. Cacat undercutting terjadi bukan karena pemilihan jenis elektroda yang salah, tetapi karena arus 130 Ampere yang diterapkan terlalu besar sehingga bukan hanya elektroda yang mencair tapi bahkan logam induk (base metal) ikut mencair sepanjang tepi alur lasan. Sedangkan cacat weld cratter juga terjadi karena besarnya arus yang digunakan yang menyebabkan terjadi percikan-percikan kecil

79 pada ujung elektroda sehingga percikan tersebut jatuh di area sekitar lasan dan menempel menjadi cacat. 3.6.3 Hasil Las Elektroda E7016 Dengan Arus 90 Ampere Penggunaan elektroda E7016 dengan arus 90 ampere pada sambungan material ASTM A106 gr.b dengan ASTM A36 pada pengujian amatan tidak ditemukan adanya cacat las. Hal ini terlihat dari bentuk rigi dengan ketinggian 5 mm sehingga masuk dalam standard AWS D1.1. Selain itu juga tidak terlihat adanya undercut maupun spatter yang terjadi pada pengelasan SMAW. Dari pengujian amatan dapat disimpulkan bahwa arus 90 Ampere memang sesuai untuk elektroda E7016. 3.6.4 Hasil Las Elektroda E7016 Dengan Arus 130 Ampere Penggunaan elektroda E7016 dengan arus 130 Ampere pada sambungan material ASTM A106 gr.b dengan ASTM A36 pada pengujian amatan ditemukan cacat lasan. Cacat yang ditemukan sama dengan kondisi cacat pada pengelasan dengan elektroda E 6013 yang menggunakan arus 130 Ampere, yaitu undercutting dan weld spatter. Penyebab cacat ini diyakini juga sama yaitu bukan karena pemilihan jenis elektroda yang salah, tetapi karena arus 130 Ampere yang diterapkan terlalu besar sehingga bukan hanya elektroda yang mencair tapi bahkan logam induk (base metal) mencair sepanjang tepi alur lasan yang menimbulkan cacat undercutting. Sedangkan cacat weld cratter juga terjadi karena besarnya arus yang digunakan yang menyebabkan terjadi percikan-percikan kecil pada

80 ujung elektroda sehingga percikan tersebut jatuh di area sekitar lasan dan menempel menjadi cacat. Untuk lebih jelasnya terkait hasil pengelasan dapat dilihat pada tabel 3.6. Tabel 3.6 Data Hasil Pengelasan NO JENIS ELEKTRODA BESAR ARUS JENIS CACAT YANG DITEMUKAN 1 E 6013 90 A Overlap 2 E 6013 130 A Undercutting dan Weld Spatter 3 E 7016 90 A Tidak ditemukan cacat 4 E 7016 130 A Undercutting dan Weld Spatter