PRESENTASI LAPORAN TUGAS AKHIR STUDI EKSPERIMEN DAN PENDEKATAN ELEMEN HINGGA UNTUK MENENTUKAN JARAK OPTIMAL ANTAR MANIK LAS PADA PENGELASAN RSW BAJA SPCD Disusun Oleh : Antony Rizky Allesa NRP. 2104 100 041 Dosen Pembimbing Ir. Hari Subiyanto,MSc
ABSTRAK Dunia industri, baik dalam skala besar maupun kecil banyak memanfaatkan teknologi pengelasan dalam proses produksinya. Penggunaanya antara lain, penyambungan komponenkomponen automotive, pemotongan logam dan sebagainya. Pada penelitian ini akan dikaji pengaruh jarak antara manik las terhadap kekuatan sambungan, dimana variasi jarak antara manik las sebesar : 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm. Parameter pengelasan yang digunakan: arus listrik 8.000 Ampere dan 9.000 Ampere. Dari hasil perhitungan yang diperoleh dengan pengujian tarik dan analisa dengan metode elemen hingga maka nilai untuk tegangan geser bahwa dengan jarak yang bervariasi dan arus listrik yang bervariasi akan didapatkan, jarak optimal dari titik-titik las yang mampu menahan beban maksimum pada plat baja SPCD dan arus listrik yang sesuai untuk plat baja tersebut. Kata kunci : Pengelasan titik, Jarak titik-titik las, Analisa ANSYS, Baja SPCD.
LATAR BELAKANG Perkembangan teknologi ini dapat dilihat dengan semakin kompleksnya proses penyambungan logam dengan pengelasan. Seperti pada proses pengelasan titik untuk pada baja karbon AISI 1045 dan proses pengelasan titik dari dua baja yang berbeda jenis,yaitu baja SPCD dan baja SSPDX. Penelitian ini akan menentukan dan menganalisa jarak optimal antar titik-titik las yang dapat memberikan nilai tegangan geser yang paling besar sehingga dengan hasil jarak tersebut dapat digunakan untuk menentukan jarak antar titik-titik las sebelum pengelasan dilakukan dengan hanya mengetahui tebal platnya. Hasil tersebut diperoleh dengan melakukan pengujian tarik untuk mendapatkan tegangan gesernya pada masing-masing variasi jarak titik las. Kemudian hasil tersebut diverifikasi dengan hasil pengujian menggunakan metode elemen hingga (software ANSYS).
RUMUSAN MASALAH Adapun beberapa hal yang menjadi permasalahan dalam proses penelitian ini antara lain : 1. Jarak optimal titik-titik lasan yang mampu menghasilkan nilai tegangan geser maksimum pada material baja SPCD. 2. Dengan pendekatan metode elemen hingga (menggunakan ANSYS 11), di dapat nilai tegangan geser, apakah hasil yang diperoleh mendekati hasil dari pengujian tarik, yaitu tegangan tarik untuk masing-masing jarak titik las yang dipakai.
BATASAN MASALAH Beberapa batasan masalah yang dipakai dalam penelitian sehingga tidak menyimpang dari pembahasan selanjutnya antara lain : 1. Pengaruh lingkungan saat penarikan material pada pengujian tarik dianggap sama dan seragam pada semua spesimen uji. 2. Kekasaran permukaan dari setiap spesimen uji sebelum dilakukan proses pengelasan dianggap sama.
TUJUAN PENELITIAN Tujuan yang hendak dicapai dari pengerjaan proposal tugas akhir tentang pengelasan titik ini antara lain : 1. Mengetahui perbandingan antara hasil pengujian tarik dan hasil pengujian yang menggunakan pendekatan dengan elemen hingga (ANSYS). 2. Mengetahui jarak optimal titik las yang dapat menghasilkan tegangan tarik yang paling besar sehingga dengan jarak titik las yang optimal tersebut dapat diperoleh lasan dengan kekuatan yang tinggi dan mampu menahan beban yang maksimum.
MANFAAT PENELITIAN Beberapa hal yang bisa dijadikan manfaat dalam proses pengelasan titik dengan menentukan jarak titik-titik las optimal antara lain : 1. Memperoleh jarak antar titik las pada pengelasan titik sehingga dengan jarak tersebut selanjutnya dapat menjadi info dalam proses pengelasan titik, berapa jarak optimal yang disyaratkan mampu menahan beban yang diinginkan dalam konstruksi tersebut. 2. Membuktikan pengujian dengan elemen hingga (ANSYS 11) dapat digunakan sebagai pendekatan untuk menentukan jarak optimal titik-titk las.
PENELITIAN TERDAHULU 1. Jalu Atindriya P. (2010), meneliti tentang sambungan las pada pengelasan titik untuk menentukan jarak optimal titik las pada baja karbon AISI 1045 dengan tebal plat 3 mm. 2. Muhyin (1997),meneliti pengelasan titik dari baja SPCD dan baja SSPDX.
LAS RESISTANSI LISTRIK
SIKLUS TIPE PENGELASAN TITIK
GAMBAR MESIN SPOT
SHUNTING Dimana shunting adalah perubahan diameter pada nugget dari pengelasan titik yang pertama,kepada pengelasan titik yang kedua atau pengelasan titik yang selanjutnya,hal tersebut dikarenakan adanya arus listrik yang berpindah dari diameter nugget yang pertama atau diameter yang sebelumnya.
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
MATERIAL UJI Dalam penelitian ini, spesimen uji yang digunakan adalah baja SPCD Gambar contoh spesimen untuk pengelasan titik
PENGUJIAN TARIK Pengujian tarik biasanya digunakan dalam pabrikan karena mudah dalam pengoperasiannya dan ekonomis.pada test uji tarik ini dilakukan untuk mengetahui tegangan geser yg diinginkan.
GAMBAR MESIN UJI TARIK
PEMODELAN UJI TARIK DALAM ANSYS Gambar pemodelan untuk Pengujian Tarik
PEMODELAN DENGAN ANSYS
HASIL PENGUJIAN TARIK Jarak antara titik - titik las (mm) 10 15 20 25 30 Posisi titik ke - Posisi titik ke - Posisi titik ke - Posisi titik ke - Posisi titik ke - No.1 No.2 No.1 No.2 No.1 No.2 No.1 No.2 No.1 No.2 8000 Ampere D awal 4,06 3,86 4,2 4,03 3,3 3,12 3,21 3,07 3,4 3,28 Diameter Nugget (mm) 9000 Ampere 8000 Ampere D awal D rata - rata 4,11 4,02 4,02 3,79 4,5 4,2 4,5 4,3 4,4 4,24 3,96 4,11 3,21 3,14 3,34 Luasan Nugget Beban (Kgf) Tegangan Geser (Kgf/mm²) 9000 Ampere D rata - rata 4 3,9 4,35 4,4 4,32 8000 Ampere 15,68 16,93 10,3 9,85 11,15 9000 Ampere 16,52 15,24 18,92 19,36 18,66 8000 Ampere 423 524 507 716 691 9000 Ampere 382 415 487 633 539 8000 Ampere 3 2,7 2,98 2,93 2,8 9000 Ampere 2,6 2,7 2,6 2,54 2,47
GRAFIK UJI TARIK ANTARA JARAK ANTAR TITIK TERHADAP TEGANGAN GESER UNTUK ARUS 8000 AMPERE
GRAFIK UJI TARIK ANTARA JARAK ANTAR TITIK TERHADAP TEGANGAN GESER UNTUK ARUS 9000 AMPERE
HASIL ANSYS jarak titik las (mm) 10 15 20 25 30 8000 Ampere 3,9 3,1 2,9 2,9 3,3 Teg. Geser (KN) 9000 Ampere 3,5 2,8 2,7 3 3
GRAFIK PERBANDINGAN JARAK TITIK LAS TERHADAP TEGANGAN GESER UNTUK PEMBEBANAN 30 KN
HASIL SIMULASI ANSYS
PERBANDINGAN HASIL DARI PENGUJIAN TARIK DAN HASIL ANSYS Teg. Geser (kgf/mm2) jarak antara titik las (mm) 10 15 20 25 30 8000 Ampere 3,9 3,1 2,9 2,9 3,3 Ansys 9000 Ampere 3,5 2,8 2,7 3 3 3 2,7 2,9 8 2,9 3 2,8 Uji Tarik 8000 Ampere 2,6 2,7 2,6 2,5 4 2,47 9000 Ampere Mektek 20,36 18, 48 12, 11 10, 65 8,73
HASIL PENGUJIAN TARIK DAN ANSYS
HASIL PERHITUNGAN UNTUK MOMEN YANG TERJADI TERHADAP VARIASI JARAK TITIK jarak antara titik las (mm) 10 15 20 25 30 Teg. Geser (kgf/mm2) 20,36 18,48 12,11 10,65 8,73
HASIL PERHITUNGAN MEKTEK
DISTRIBUSI GAYA GESER DAN MOMEN YANG TERJADI AKIBAT BEBAN MERATA YANG DIPENGARUHI JARAK ANTARA TUMPUAN
PENGUJIAN KEKERASAN MICROHARDNESS Kekerasan (hardness) didefinisikan sebagai kemampuan bahan untuk tahan terhadap penggoresan, pengikisan, indentasi atau penetrasi. Pengujian kekerasan menggunakan Micro Vickers HV Dimana : L = Gaya tekan (kg) d = Panjang diagonal tapak tekan rata-rata (mm)
PENGUJIAN KEKERASAN
GARAFIK HASIL KEKERASAN PADA DAERAH LOGAM INDU, HAZ, LOGAM LAS
Arus Jarak titik las(mm) Lokasi Kekerasan (HV) rata-rata 10 Logam induk 224 219 216 253 HAZ 223 210 213 208 Logam las 240 226 231 229 15 Logam induk 241 238 233 221 HAZ 230 219 224 225 Logam las 250 247 246 243 20 Logam induk 210 206 204 198 HAZ 224 8 Ampere 218 221 221 Logam las 261 253 254 249 25 Logam induk 245 238 242 243 HAZ 230 226 229 231 Logam las 280 274 272 264 30 Logam induk 271 261 263 259 HAZ 236 248 238 231 Logam las 279 263 275 285
Arus Jarak titik las(mm) Lokasi Kekerasan (HV) rata-rata 10 Logam induk 169 161 167 173 HAZ 159 157 159 163 Logam las 254 248 253 259 15 Logam induk 197 199 199 203 HAZ 194 173 181 177 Logam las 287 284 289 297 20 Logam induk 152 150 150 148 HAZ 170 9 Ampere 164 166 166 Logam las 180 174 175 171 25 Logam induk 179 171 176 180 HAZ 173 169 170 170 Logam las 185 179 179 174 30 Logam induk 187 179 182 182 HAZ 182 177 179 179 Logam las 259 248 253 253
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Hasil pengujian tarik menghasilkan tegangan geser maksimum yaitu 2,7 kgf/mm 2 pada jarak titik-titik pengelasan 15 mm, arus 9000 ampere sedangkan pengujian dengan ANSYS diperoleh tegangan geser maksimum yaitu 3,5 kgf/mm 2 pada jarak 10 mm, arus 9000 ampere sehingga didapatkan jarak optimal titik-titik pengelasan dan arus optimal untuk pengelasan titik pada penelitian ini yaitu pada jarak 10 mm dan 15 mm dengan arus 9000 ampere. 2. Hasil pengujian tarik menghasilkan tegangan geser maksimum yaitu 3 kgf/mm 2 pada jarak titiktitik pengelasan 10 mm, arus 8000 ampere sedangkan pengujian dengan Ansys diperoleh tegangan geser maksimum yaitu 3,9 kgf/mm 2 pada jarak 10 mm, arus 8000 ampere sehingga didapatkan jarak optimal titik-titik pengelasan dan arus optimal untuk pengelasan titik pada penelitian ini yaitu pada jarak 10 mm dengan arus 8000 ampere. Jadi bisa diambil kesimpulan bahwa, pada setiap perubahan jarak pengelasan untuk masing-masing arus, diperoleh kualitas nugget yang paling bagus, yaitu pada arus 8000 ampere. 3. Hasil yang diperoleh dengan pengujian Ansys relatif mendekati dengan hasil eksperimen, hal ini dikarenakan hasil pengujian ansys diperoleh setelah data diproses dengan algoritma menggunakan software lain sehingga hasilnya mendekati hasil eksperimen. Error yang terjadi berkisar 3-4% dari hasil pengujian tarik (eksperimen).
SARAN 1. Pengamatan makro dan mikro harus didetailkan lagi karena merupakan sumber yang amat penting dalam mendukung analisa, perbaikan dari segi alat-alat lab harus lebih detail lagi. 2. Software untuk simulasi pengujian alangkah baik dilakukan pengembangan lebih lanjut, tidak melulu Ansys dan Matlab saja tetapi disesuaikan dengan perkembangan dunia industri. 3. Perlu diadakan pelatihan software dalam lingkungan lab. Metalurgi karena dalam permintaan suatu industri yang mengedepankan atau mengikutkan software dalam setiap analisa suatu permasalahan teknik.
MOHON SARAN DAN MASUKAN DEMI KESEMPURNAAN PENELITIAN TUGAS AKHIR INI TERIMAKASIH