TUGAS AKHIR PENGARUH JENIS ELEKTRODA PADA HASIL PENGELASAN PELAT BAJA St 32 DENGAN KAMPUH V TUNGGAL TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKUATAN TARIKNYA Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Srata Satu pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh: MOH FAHAD NIM D 200 030 150 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2008 i
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dewasa ini penggunaan baja semakin meningkat sebagai bahan industri. Hal ini sebagian ditentukan oleh nilai ekonominya, tetapi yang paling penting adalah karena sifat-sifat dari logam jenis ini yang bervariasi, yaitu bahwa bahan tersebut mempunyai sifat dari yang paling lunak dan mudah dibuat sampai yang paling keras dan tajam misalnya untuk pisau pemotong, bahkan bentuk-bentuk yang lebih rumit dapat dibuat dengan pengecoran. Oleh sebab itu, baja sering disebut bahan yang kaya dengan sifat-sifat. Pada kenyataan aplikasi di lapangan, struktur atau konstruksi yang terbentuk dari baja seringkali menggunakan proses penyambungan dengan cara pengelasan. Berdasarkan dari DIN (Deutche Industrie Normen) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dari definisi tersebut, dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las adalah sambungan setempat dari beberapa logam dengan menggunakan energi panas. Untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik diperlukan juru las yang berkualifikasi, jenis sambungan yang sesuai, jenis pengelasan, serta elektroda yang digunakan. Hal yang paling memungkinkan dari akibat proses pengelasan adalah timbulnya lonjakan tegangan yang lebih besar jika dibandingkan dengan sambungan pada mur baut atau paku keling. Hal ini disebabkan karena terjadinya perubahan sifat-sifat bahan pada sambungan terutama pada daerah terpengaruh panas atau HAZ (Heat Affected Zone), karena daerah tersebut adalah daerah logam yang bersebelahan dengan daerah logam las yang selama proses mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat. Kemungkinan yang lain adalah penurunan kekuatan mekanis pada sambungan 1
las, yang terjadi akibat terlalu banyak atau terlalu sedikitnya unsur pada kawat pengisi (filler) sehinggga dapat mengakibatkan timbulnya keretakan. Berdasarkan uraian di atas, salah satu yang menjadi perhatian adalah pengaruh dari jenis elektroda yang digunakan dalam proses pengelasan terhadap sifat fisis dan mekanis dari logam yang dilas. Untuk mengetahuinya, maka dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanis, yang dalam hal ini dilakukan pada logam baja karbon dari hasil pengelasan dengan dua jenis elektroda yang berbeda. Sehingga dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis mengambil judul PENGARUH JENIS ELEKTRODA PADA HASIL PENGELASAN PELAT BAJA St 32 DENGAN KAMPUH V TUNGGAL TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKUATAN TARIKNYA. 1.2. Rumusan Masalah Proses pengelasan sangat sering digunakan untuk penyambungan baja, sehingga diharapkan untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik dan maksimal. Pengetahuan dari jenis pengelasan, cara pengelasan, jenis sambungan dan elektroda yang digunakan akan menentukan hasil dari pengelasan, dimana hal-hal tersebut penentuannya didasarkan oleh material atau logam yang akan dilas. Berdasar uraian tersebut, yang menjadi perhatian adalah pengaruh jenis elektroda pengelasan terhadap stuktur mikro dan kekuatan tarik logam yang dilas. Selanjutnya untuk mengetahui apakah hasil dari pengelasan tersebut benar-benar baik dan maksimal sehingga dapat untuk diterapkan dalam penggunaan, maka diperlukan pengujian hasil lasan. 1.3. Batasan Masalah Mengingat sangat kompleknya penelitian dalam pengelasan, maka penulis membatasi permasalahan agar pembahasannya dapat lebih terfokus. Adapun batasan-batasan masalahnya adalah sebagai berikut: 2
1. Material logam yang digunakan adalah pelat baja karbon St 32. 2. Elektroda yang digunakan adalah jenis E6013 dan E7016 standar ASTM (American Society for Testing Material) yang didasarkan pada standar asosiasi las Amerika Serikat AWS (American Welding Society). 3. Proses pengelasan yang digunakan adalah las dengan elektroda terbungkus atau SMAW (Shielded Metal Arc Welding). 4. Jenis kampuh untuk spesimen lasnnya adalah V tunggal. 5. Pengujian yang dilakukan: a. Pengujian komposisi kimia, dilakukan untuk spesimen tanpa pengelasan (raw material). b. Pengujian struktur mikro, dilakukan untuk spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E6013 dan spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E7016. c. Pengujian tarik, dilakukan untuk spesimen tanpa pengelasan (raw material), spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E6013 dan spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E7016. 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui kandungan unsur atau komposisi kimia dari logam baja karbon St 32 dan jenisnya berdasarkan kandungan karbonnya. 2. Mengetahui struktur mikro spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E6013 dan E7016. 3. Mengetahui kekuatan tarik maksimum, kekuatan luluh, regangan patah total, regangan patah plastis, regangan patah elastis, modulus elastisitas dan ketangguhan dari logam baja karbon St 32 serta spesimen hasil pengelasan dengan elektroda E6013 dan E7016. 4. Mengetahui jenis elektroda mana yang baik dan cocok digunakan dalam pengelasan baja karbon St 32 dengan kampuh V tunggal. 3
1.5. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Pengembangan Akademis a. Dengan penelitian ini penulis dapat menerapkan ilmu dan pengetahuan yang telah dipelajari sehingga dapat mengetahui secara teknis tentang pengelasan baja. b. Penulis dapat memberikan hasil penelitian yang telah dilakukan, yang diharapkan akan dapat menambah pengetahuan ilmu logam, khususnya tentang pengelasan jenis elektroda terbungkus menggunakan kampuh V tunggal pada baja karbon St 32. 2. Pengembangan Industri Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan konstribusi pada dunia pengelasan logam, khususnya untuk logam baja karbon St 32, yang pada akhirnya dapat bermanfaat untuk kemajuan dunia industri dan teknologi. 1.6. Metode Penelitian Dalam pelaksanaan penelitiannya, digunakan metode sebagai berikut: 1. Tahap Studi Literatur dan Studi Lapangan Tahap ini dilakukan untuk mengenal masalah yang dihadapi serta untuk menyusun rencana kerja yang akan dilakukan 2. Tahap Penyiapan Bahan dan Alat Kerja Pada tahap ini dilakukan penyiapan bahan dan peralatan yang akan digunakan. 3. Tahap Pembuatan Spesimen Pada tahap ini dilakukan pembuatan spesimen las, proses pengelasan dan pembuatan spesimen untuk pengujian. 4. Tahap Pelaksanaan Pengujian Pada tahap ini dilakukan pengujian dengan standar yang berlaku. 4
5. Tahap Pengambilan Data Hasil Pengujian Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data-data hasil dari pengujian yang dilakukan, selanjutnya dianalisa dan dapat ditarik kesimpulannya. 1.7. Sistematika Penulisan Laporan penelitian Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI Berisi tentang tinjauan pustaka dan uraian teori-teori tentang; baja karbon, pengelasan, metalurgi dalam pengelasan, pengujian komposisi kimia, pengamatan struktur mikro dan pengujian tarik. BAB III METODE PENELITIAN Berisi tentang diagram alir dan uraian tahap-tahap dalam penelitian, yaitu; tahap studi literatur dan studi lapangan, tahap penyiapan bahan dan alat kerja, tahap pembuatan spesimen, tahap pelaksanaan pengujian dan tahap pengambilan data hasil pengujian BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA Berisi tentang data-data hasil pengujian komposisi kimia, struktur mikro dan uji tarik. Kemudian menganalisa data-data tersebut sesuai jenis pengujiaannya. Analisa dan pembahasan dilakukan berdasarkan referensi dari buku dan kenyataan teknis di lapangan. BAB V PENUTUP Berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan pembahasan data hasil pengujian yang telah dilakukan. Selanjutnya penulis dapat memberikan saran yang membangun. 5