BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian mengenai sifat mekanik pengaruh arus pengelasan, waktu pengelasan dan pengaruh penambahan filler serbuk pada sambungan las titik dengan material feritik Stainless Steel mm dan Aluminium seri 619 pada penelitian ini didapat hasil dari pengujian yang meliputi uji geser, dan uji kekerasan micro Vickers. Dari pengujian ini dilakukan analisis dan pembahasan guna mendapat kesimpulan yang sesuai dengan tujuan penelitiaan 4.1 Pengujian Beban Tarik-Geser (Tensile Shear Load) A. Analisis Grafis Cara umum untuk mengetehui sifat mekanik pada suatu material yaitu dengan cara melakukan pengujian beban tarik-geser. Pada pengujian beban tarik-geser ini diberikan beban gaya statik yang meningkat ara perlahan sehingga membuat material terputus. Dilihat dari hasil rata-rata beban tarik-geser yang terdiri dari 2 sempel setiap variasinya dengan mengunakan standar pengujian ASME IX didapat hasil kekuatan las sebagai berikut 45
Tensile shear load bearing capacity (N) 1 8 6 4,2,3,4 welding time(secon) ARUS 6 ARUS 7 ARUS 8 ARUS 6 ARUS 7 ARUS 8 Grafik 4.1 Pengaruh welding time terhahap kekuatan sambungan las titik pada material yang mengunakan filler serbuk. (garis kontinyu menunjukkan spesimen dengan filler; garis putus-putus menunjukkan spesimen tanpa filler). Dari grafik diatas menunjukan bahwa pengaruh welding time terhadap sambungan las menunjukan semakin besar welding time dan arus akan menyebabkan panas yang sangat besar, dan panas yang ditimbulkan terlalu besar membuat filler serbuk tersebut menguap. Ketika filler serbuk Zn menguap bukanya menjadi perantara melaikan menjadi foit yang mengakibatkan kekuatan sambungan las tersebut menurun. Dari grafik diatas menjelaskan bahwa pada arus 6A dengan waktu,2;,3;,4 detik memiliki kemampuan daya beban dukung sebesar 81,495N; 692,835N; 524,835N. Arus 7A waktu,2;,3;,4 detik memiliki kemampuan daya beban dukung sebesar 73,16N; 62,93N; 547,55N. Sedangkan arus 8A sebesar 757,63N; 573,53N; 349,77N. Pada grafik diatas menunjukan bahwa adanya penurunan yang sangat signifikan. 46
Tensile shear load bearing capacity (N) Dari grafik hasil pengujian tarik geser sambungan las tanpa menggunakan filler diatas dapat diketahui bahwa pada arus 6A bahwa pada welding time,2;,3;,4 detik memiliki kekuatan sebesar 346,34N; 485,385N; 651,38N. Arus 7A pada welding time,2;,3;,4 memliki kekuatan sebesar 422,16N; 735,55N; 815,12N.dan pada arus 8A memiliki kekuatan sebesar 541,81N; 43,8N; 869,265N. 1 8 6 4 6 7 8 Ampere (A) WT,2 WT,3 WT,4 WT,2 WT,3 WT,4 Grafik 4.2 Pengaruh besar arus terhahap kekuatan sambungan las titik pada material tanpa mengunakan filler. (garis kontinyu menunjukkan spesimen dengan filler; garis putus-putus menunjukkan spesimen tanpa filler). Berbanding lurus dengan welding time semakin besar arus dan waktu yang digunakan maka pada material yang menggunakan filler serbuk mengalami penurunan. Berbeda dengan material yang tanpa filler semakin besar arus dan waktu maka kekuatnya semakin meningkat. Dari grafik diatas dapat dilihat penambahan kekuatan yang sangat jelas. Dari proses pengujian geser yang telah dilakukan,didapati satu jenis kegagalan sambungan las pada setiap variasi variasi parameter spesimen uji yaitu button pul out failur mode. Jenis kegagalan ini adalah 47
jenis kegagalan sambungan pada sambungan las tersebut. Hal ini menunjukan terdapatnya nilai daya beban dukung geser yang sangat tinggi pada sambungan las tersebut. B. Pembahasan Uji Tarik-Geser dan Mode Kegagalannya. Pada beberapa kasus yang terjadi pada pengujian beban geser sambungan las menerima pembebanan tarik maupun geser atau biasa disebut juga dengan Beban Tarik-Geser (Tensile Shear Load)Dari grafik 4.1 dan grafik 4.2 memperlihatkan pengaruh variasi welding time dan arus pada material yang ditembahi dengan serbuk filler seng bahwa sanya semakin besar arus dan bertambahnya waktu pengelasan maka berpengaruh pada kekuatan sambungan las yang menurun. Hal ini dikarenakan semakin panas hambatan yang dihasilkan maka serbuk seng akan mencair dan melebar dikarenakan tidak adanya lokator atau pembatas cairan sehingga menjadi lubang yang mengakibatkan kekuatan tarik gesernya menurun. Gambar 4.1 foto mikro nugget SS dan ZN yang menunjukan Banyak lubang Berbanding terbalik dengan material yang tanpa menggunakan filler yang dimana ditenggah spesimen tidak ada ganjalan berupa filler yang 48
mengakibatkan penampang rata, sehingga pada saat pengelasan tidak ada lubang yang muncul yang mengakibatkan kakuatan geser nya meningkat. Hal ini dapat dilihat pada grafik 4.1 dan grafik 4.2 diatas. Analisa pada grafis material tanpa filler menunjukan bahwa pengaruh arus terhadap kapasitas beban tarik geser dari sambungan las titik, dapat diketahui semakin besar arus yang diberikan maka semakin besar pula kapasitas beban tarik geser yang dihasilkan. Dari rumus heat input (H) H = I².R.t...(4.1) Kuadrat arus berbanding lurus terhadap masukan panas (heat input). Sehingga arus yang besar akan mengakibatkan logam mencair dan membentuk nugget yang lebar sehinnga mengakibatkan kekuatan kapasitas beban dukung tarik geser meningkat juga (Agustriyana L,dkk.211) Tipe atau pola kegagalan yang terjadi pada uji geser las titik ara umum ada 2 pola kegagalan yaitu interfacial failure (IF) dan Pull out failure (PF). Interfacial failure merupakan kegagalan dalam pengelasan titik dimana terjadi kerusakan atau keretakan pada zona fusi. Sedangkan Pull out failure merupakan kegagalan dimana terjadi kerusakan pada daerah sekitar zona fusi. (Pouranvari, M. 21) 49
A B Gambar 4.2 Pola kegagalan uji geser sambungan tanpa filler (A), Pola kegagalan uji geser sambungan menggunakan filler (B), Dari gambar 4.2 pola kegagalan yang terjadi dalam penelitian ini memiliki tipe kegagalan interfacial failure. Karena kegagalan sambungan las terjadi pada zona fusi. Pada penggunaan filler, juga terjadi tipe kegagalan interfacial failure 4.2 Pengujian Micro Vicrers A. Analisis Grafis Pengelasan titik menyebabkan logam mengalami perubahan sifat mekanik salah satunya nilai kekuatan tekan. Logam mengalami perubahan struktur mikro untuk daerah FZ (Fusion Zone) dan (Heat Affected Zone) akibat panas yang ditimbulkan oleh aliran listrik. Distribusi kekerasan logam pada daerah FZ (Fusion Zone) memiliki nilai hampir seragam. Semakin besar kuat arus berdampak meningkatnya diameter nugget. Akan tetapi meningkatnya diameter nugget tidak berpengaruh terhadap distribusi kekerasan logam ( Haikal.214) 5
Hardness Vickers (HV) Pada penelitian ini menggunakan standar pengujian AWS D8.9-97 untuk pengujian kekerasan micro hardness (micro Vickres). Dengan gaya penekanan gf (1,916 Newton) dan waktu tekan 1 detik dengan jarak indentasi,4mm. Hal yang terjadi pada penelitian adalah bahwa peningkatan arus mengakibatkan peningkatan kekerasan pada daerah nugget. Kekerasan tertinggi pada arus 6 ampere adalah 274,1HV, pada arus 7 ampere kekerasanya adalah 32,3HV, sedangkan pada arus 8 ampere memiliki nilai kekerasan 326,HV pada spesimen dengan filler serbuk. Hal ini bisa terjadi karena sebagiian seng melebur dan menyatu dengan stainlees stell, yang mengakibatkan struktur mikro pada daerah lasan berubah sehingga menggakibatkan kekerasan daerah lasan menjadi meningkat pada material yang menggunakan filler. 3 25 15 1 5 t=,2 t=,3 t=,4 Grafik 4.3 Nilai kekerasan pada arus 6 A dengan filler serbuk ZN 51
Hardness Vickers (HV) Hardness Vickers (HV) 4 35 3 25 15 1 5 Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 Grafik 4.4 Nilai kekerasan pada arus 6 A tanpa filler serbuk Zn 35 3 25 15 1 t=,2s t=,3s t=,4s 5 Grafik 4.5 Nilai kekerasan pada arus 7 A dengan filler serbuk Zn 52
Hardness Vickers (HV) Hardness Vickers (HV) 4 35 3 25 15 1 5 Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 Grafik 4.6 Nilai kekerasan pada arus 7 A tanpa filler serbuk Zn 35 3 25 15 1 t=,2s t =,3s t=,4s 5 Grafik 4.7 Nilai kekerasan pada arus 8 A dengan filler serbuk Zn 53
Hardness Vickers (HV) Hardness Vickers (HV) 45 4 35 3 25 15 1 5 Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 Grafik 4.8 Nilai kekerasan pada arus 8 A tanpa filler serbuk Zn 35 3 25 15 1 6 A 7 A 8 A 5 Grafik 4.9 Nilai kekerasan pada welding time,2 detik dengan filler serbuk Zn 54
Hardness Vickers (HV) Hardness Vickers (HV) 35 3 25 15 1 5 6 A 7 A 8 A Grafik 4.1 Nilai kekerasan pada welding time,2 detik tanpa filler serbuk Zn 35 3 25 15 1 5 6 A 7 A 7 A Grafik 4.11 Nilai kekerasan pada welding time,3 detik dengan filler serbuk Zn 55
Hardness Vickers (HV) Hardness Vickers (HV) 4 35 3 25 15 1 5 6 A 7 A 8 A Grafik 4.12 Nilai kekerasan pada welding time,3 detik tanpa filler serbuk Zn 35 3 25 15 1 6 A 7 A 8 A 5 Grafik 4.13 Nilai kekerasan pada welding time,4 detik dengan filler serbuk Zn 56
Hardness Vickers (HV) 45 4 35 3 25 15 1 5 6 A 7 A 8 A Grafik 4.14 Nilai kekerasan pada welding time,4 detik tanpa filler serbuk Zn Nilai kekerasan spesimen tanpa menggunakan filler maupun menggunakan filler pada semua parameter pengelasan di daerah logam induk relatif sama, hal ini dikarenakan pada logam induk tidak terkena input panas sama sekali sehingga nilai kekerasan dianggap konstan. Sedangkan nilai kekerasan pada daerah dan logam las (nugget) cenderung berbeda karena input panas yang diterima setiap spesimen berbeda pula. Nilai kekerasan daerah las pada tiap parameter ditunjukkan pada tabel-tabel dibawah ini. 57
Tabel 4.1 Nilai kekerasan daerah las pada parameter 6 A 6 A Nilai Kekerasan (HVN) Daerah Las Non Filler Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 Filler Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 BM SS 16,4 16,4 16,4 16,4 16,4 16,4 BM SS 166,6 166,6 166,6 166,6 166,6 166,6 14,6 182,9 194,4 119 138,9 161,2 SS 16,7 178,9 194,5 119,2 164 181 SS Nugget 26,8 264,3 274,1 17,6 241,7 244,5 SS Nugget ZN Nugget AL _ 44,7 88,2 14,5 56,6 68,5 14 48 57,3 58,5 41,2 44,3 45,9 38,7 43,7 45,2 AL 46,7 5,4 51,6 38,3 38,9 42,5 AL BM AL 43,4 43,4 43,4 43,4 43,4 43,4 BM AL 42,2 42,2 42,2 42,2 42,2 42,2 58
Tabel 4.2 Nilai kekerasan daerah las pada parameter 7 A 7 A Daerah Las Nilai Kekerasan (HVN) Non Filler Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 BM SS 16,4 16,4 16,4 BM SS 166,6 166,6 166,6 SS SS Nugget SS Nugget ZN Nugget AL AL AL 123,7 146,4 18,6 134,4 168,8 187,8 23,4 244,2 253 _ 57,8 94,1 156,3 4,6 43,1 45,3 39,2 39,6 43,8 BM AL 43,4 43,4 43,4 BM AL 42,2 42,2 42,2 Filler Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 16,4 16,4 16,4 166,6 166,6 166,6 167,5 159,4 21,2 188,7 21,5 22,9 271,4 287 32,3 88,4 143,2 189,1 5 51,3 52,6 43,8 45,4 5,7 47,1 48,9 51,4 43,4 43,4 43,4 42,2 42,2 42,2 59
Tabel 4.3 Nilai kekerasan daerah las pada parameter 8 A 8 A Nilai Kekerasan (HVN) Daerah Las Non Filler Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 BM SS 16,4 16,4 16,4 BM SS 166,6 166,6 166,6 SS SS Nugget SS Nugget ZN Nugget AL AL AL 151,6 182,9 25,8 212,7 211 226,2 294,4 35,3 335 _ 96,3 173,1 177,8 49 5,8 52,1 41 49,1 49,5 BM AL 43,4 43,4 43,4 BM AL 42,2 42,2 42,2 Filler Tw=,2 Tw=,3 Tw=,4 16,4 16,4 16,4 166,6 166,6 166,6 255,7 256,5 238,3 21,1 232,4 265,2 31,6 313,4 326 174,2 181,6 239,9 51,5 53,6 55,4 5,2 48,2 51,8 46,8 51,3 54,9 43,4 43,4 43,4 42,2 42,2 42,2 B. Pembahasan pengujian Micro Vicrers Dari grafik diatas menunjukan tingginya nilai kekerasan pada logam las disebabkan karena pada daerah ini merupakan daerah yang paling besar menerima masukan panas kemudian disusul daerah dan daerah logam induk yang tidak terkena panas. Diketahui bahwa daerah yang menerima panas tinggi dan pendinginan cepat akan mengalami perubahan fasa dan struktur mikro. 6
Nilai kekerasan yang tertinggi pada logam las terlihat pada spesimen yang menggunakan filler serbuk. Dikarenakan butiran struktur mikro pada material dengan filler lebih halus dibanding dengan material tanpa filler. Menurut Joko Waluyo ( 213 ) dengan menggunakan metode hyen semakin kecil butiran pada struktur mikro maka kekerasanya semakin besar bila dibandingkan dengan butiran yang besar. (B) (A) Gambar 4.3 Perbandingan foto mikro pada daerah logam las. (A) dengan filler, (B) tanpa filler Hasanbasoglu,A. Dkk (6) mengatakan bahwa keuletan merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi kualitas sambungan las titik. Sedangkan keuletan pada hasil pengelasan tahanan listrik ditentukan berdasarkan komposisi kimia logam induk material, pengaruh panas yang tinggi, dan kecepatan pendinginan pada komposisi material tersebut. Diagram Schaffler umumnya digunakan untuk memperkirakan struktur mikro logam las. 61
Gambar 4.4 Diagram Schaffler Diagram Schaffler (gambar 4.4) dapat digunakan untuk memperkirakan perubahan fase yang terjadi berdasarkan komposisi kimia. Diagram Schaffler menggunakan perhitungan khrom (Cr) ekuivalen dan Nikel (Ni) ekuivalen dalam menentukan titik awal fase dari logam induk masing-masing material. Dalam penelitian ini unsur khrom yang terkandung dalam baja tahan karat sebesar 16, 65755 %. dari diagram Schaffler (gambar 4.4) dapat dikatakan logam las baja tahan karat mendekati fasa ferrite. Amaya, S. (213). Pernah melakukan penelitian yang berfokus pada alumunium seri 6 Dalam penelitiannya tentang kekerasan berbagai seri paduan Aluminium, hasilnya dapat dilihat bahwa nilai kekerasan paling tinggi Aluminium seri 682 terdapat pada daerah fusion zone (nugget) kemudian disusul daerah dan Base Metal (logam induk). 62