11
ANALISA PENGARUH PENGELASAN GMAW TERHADAP PERUBAHAN MIKROSTRUKTUR, TEGANGAN SISA DAN DISTORSI PADA ALUMINIUM DENGAN VARIABEL HEAT INPUT YANG BERBEDA Catur Indra Sukmana (1) , Murdjito (2) , Gatot Dwi Winarto (3) (1) Mahasiswa Teknik Kelautan (2),(3) Staf Pengajar Teknik Kelautan ABSTRAK Fiber adalah salah satu material yang digunakan dalam pembuatan kapal cepat. Keuntungan dari fiber adalah selain harganya yang relatif murah, bobotnya juga ringan. Sedangkan kekurangan dari bahan ini adalah sifatnya yang tidak bisa didaur ulang sehingga dapat menimbulkan masalah pada lingkungan. Untuk mengantisipasi hal tersebut, maka sebagai alternatif pengganti bahan ini adalah menggunakan aluminium. Selain ringan (mass jenisnya 2.65 gr/cm 3 ) bahan ini juga tahan terhadap korosi air laut. Pada kapal tersebut nantinya juga diperlukan adanya konstruksi, terutama konstruksi pengelasan. Pengelasan adalah proses penyambungan dua atau lebih material yang mempunyai komposisi yang sama maupun berbeda dengan menggunakan masukan energi panas (heat input). Parameter yang perlu diperhatikan dalam pengelasan adalah arus listrik, tegangan listrik, dan kecepatan pengelasan. Karena pengelasan erat hubungannya dengan pengaruh panas, maka hal tersebut nantinya akan berpengaruh terhadap sifat karakteristik dari material yang dilas. Maka dari itu, penelitian kali ini akan membahas tentang pengaruh pengelasan GMAW terhadap perubahan mikrostruktur, tegangan sisa, dan distorsi pada aluminium dengan variabel heat input. Material yang digunakan adalah aluminium seri 5083 dengan dimensi 300 mm x 150 mm x 12 mm. perubahan mikrostruktur dan distorsi diamati di laboratorium sedangkan perhitungan tegangan sisa menggunakan metode elemen hingga. Pada hasil akhir penelitian didapatkan adanya hubungan yang signifikan antara pengaruh heat input dengan perubahan mikrostruktur, tegangan sisa, dan distorsi. Kata kunci : GMAW, Aluminium 5083, mikrostruktur, Tegangan sisa, dan distorsi. 1. PENDAHULUAN Proses pengelasan banyak digunakan untuk fabrikasi dalam aplikasi engineering, misalnya untuk pesawat terbang, otomotif, dan industry perkapalan (Gery, dkk. 2005). Salah satu metode pengelasan yang sering dipakai oleh masyarakat umum, yaitu metode GMAW (Gas Metal Arc Welding). Pengelasan ini juga disebut MIG karena menggunakan gas inert dimana elektroda yang digunakan tidak di coating dan dan dapat mensuplai terus karena berbentuk gulungan (Semih, 2007). Proses pengelasan, pada dasarnya memiliki tujuh macam sambungan, yaitu: butt joint, backing joint, T joint, Cross joint, overlap joint, corner joint, dan edge joint. Sambungan-sambungan tersebut memiliki karakteristik sendiri-sendiri tergantung kondisi material yang dikerjakan. Sedangkan untuk posisi pengelasan ada beberapa jenis, yaitu: flat, horizontal, vertical, dan overhead (ASME section IX, 2001). Selama pengelasan, daerah di bawah logam las akan mengalami pemuaian, sedangkan daerah di bawahnya

Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

Citation preview

Page 1: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

ANALISA PENGARUH PENGELASAN GMAW TERHADAP PERUBAHAN

MIKROSTRUKTUR, TEGANGAN SISA DAN DISTORSI PADA ALUMINIUM DENGAN

VARIABEL HEAT INPUT YANG BERBEDA

Catur Indra Sukmana

(1), Murdjito

(2), Gatot Dwi Winarto

(3)

(1)Mahasiswa Teknik Kelautan (2),(3)Staf Pengajar Teknik Kelautan

ABSTRAK

Fiber adalah salah satu material yang digunakan dalam pembuatan kapal cepat. Keuntungan dari fiber adalah

selain harganya yang relatif murah, bobotnya juga ringan. Sedangkan kekurangan dari bahan ini adalah sifatnya

yang tidak bisa didaur ulang sehingga dapat menimbulkan masalah pada lingkungan. Untuk mengantisipasi hal

tersebut, maka sebagai alternatif pengganti bahan ini adalah menggunakan aluminium. Selain ringan (mass

jenisnya 2.65 gr/cm3) bahan ini juga tahan terhadap korosi air laut. Pada kapal tersebut nantinya juga diperlukan

adanya konstruksi, terutama konstruksi pengelasan. Pengelasan adalah proses penyambungan dua atau lebih

material yang mempunyai komposisi yang sama maupun berbeda dengan menggunakan masukan energi panas

(heat input). Parameter yang perlu diperhatikan dalam pengelasan adalah arus listrik, tegangan listrik, dan

kecepatan pengelasan. Karena pengelasan erat hubungannya dengan pengaruh panas, maka hal tersebut nantinya

akan berpengaruh terhadap sifat karakteristik dari material yang dilas. Maka dari itu, penelitian kali ini akan

membahas tentang pengaruh pengelasan GMAW terhadap perubahan mikrostruktur, tegangan sisa, dan distorsi

pada aluminium dengan variabel heat input. Material yang digunakan adalah aluminium seri 5083 dengan dimensi

300 mm x 150 mm x 12 mm. perubahan mikrostruktur dan distorsi diamati di laboratorium sedangkan perhitungan

tegangan sisa menggunakan metode elemen hingga. Pada hasil akhir penelitian didapatkan adanya hubungan yang

signifikan antara pengaruh heat input dengan perubahan mikrostruktur, tegangan sisa, dan distorsi.

Kata kunci : GMAW, Aluminium 5083, mikrostruktur, Tegangan sisa, dan distorsi.

1. PENDAHULUAN Proses pengelasan banyak digunakan untuk fabrikasi

dalam aplikasi engineering, misalnya untuk pesawat

terbang, otomotif, dan industry perkapalan (Gery,

dkk. 2005). Salah satu metode pengelasan yang sering

dipakai oleh masyarakat umum, yaitu metode

GMAW (Gas Metal Arc Welding). Pengelasan ini

juga disebut MIG karena menggunakan gas inert

dimana elektroda yang digunakan tidak di coating dan

dan dapat mensuplai terus karena berbentuk gulungan

(Semih, 2007). Proses pengelasan, pada dasarnya

memiliki tujuh macam sambungan, yaitu: butt joint,

backing joint, T joint, Cross joint, overlap joint,

corner joint, dan edge joint. Sambungan-sambungan

tersebut memiliki karakteristik sendiri-sendiri

tergantung kondisi material yang dikerjakan.

Sedangkan untuk posisi pengelasan ada beberapa

jenis, yaitu: flat, horizontal, vertical, dan overhead

(ASME section IX, 2001).

Selama pengelasan, daerah di bawah logam las akan

mengalami pemuaian, sedangkan daerah di bawahnya

Page 2: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

mencoba menahannya. Bagian yang memuai itu akan

mengalami tegangan tekan sedangkan daerah

dibawahnya melawan dengan tegangan tarik.

Sebaliknya, selama proses pendinginan, daerah di

bawah logam las mengalami tegangan tarik dan

daerah di bawahnya melawannya dengan tekanan.

Tegangan – tegangan yang terjadi pada pelat yang

dilas ini terus ada hingga temperatur kamar.

Tegangan yang demikian ini disebut tegangan sisa

atau residual stress (Sonawan, dkk. 2003). Selain

tegangan sisa, akibat dari pengaruh panas yang lain

adalah adanya perubahan struktur mikro dari logam

tersebut.

Karena pengaruh heat input terhadap material sangat

siginifikan terhadap kualitas hasil lasan, maka dalam

tugas akhir kali ini akan dilakukan analisa tegangan

sisa distorsi dan metallographic pada aluminium seri

5083 dengan proses pengelasan GMAW. Untuk

analisa tegangan sisa dan distorsi, menggunakan

bantuan software ANSYS 11 sedangakan untuk

metallographic dapat menggunakan mikroskop

elektron. Pada akhir analisa di dapatkan pengaruh

heat input yang berbeda terhadap tegangan sisa,

distorsi dan mikrostruktur pada hasil lasan

2. DASAR TEORI 2.1. Aluminium Aluminium dan paduan aluminium termasuk logam

ringan yang mempunyai kekuatan tinggi, tahan

terhadap korosi dan merupakan konduktor listrik

yang cukup baik. Logam ini dipakai secara luas

dalam bidang kimia, listrik, bangunan, transportasi

dan alat – alat penyimpanan.

Paduan aluminium dapat diklasifikasikan dalam tiga

cara, yaitu berdasarkan pembuatan, dengan klasifikasi

paduan cor dan paduan tempa, berdasarkan perlakuan

panas dengan klasifikasi dapat dan tidak dapat

diperlaku – panaskan dan cara ketiga yang berdaskan

unsur – unsur paduan yaitu : Al murni, Al-Cu, Al-

Mn, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Si, dan Al-Zn.

Paduan yang dapat diperlaku-panaskan adalah paduan

di mana kekuatannya dapat diperbaiki dengan

pengerasan dan penemperan, sedangkan paduan yang

tidak dapat diperlaku-panaskan kekuatannya hanya

dapat diperbaiki dengan pengerjaan dingin. Logam

paduan yang termasuk dalam kelompok yang tidak

dapat diperlaku-panaskan adalah jenis Al murni, Al-

Mg ,Al-Si, dan Al-Mn. Sedang kelompok yang dapat

diperlaku-panaskan masih dibagi lagi dalam jenis

perlakuan panasnya yaitu anil-temper (O-temper),

pengerasan regang (H-temper), pengerasan alamiah

dan pengerasan buatan.

2.1.1. Struktur Mikro Aluminium

Susunan atom – atom yang teratur dalam tiga dimensi

menurut suatu pola tertentu dinamakan kristal. Proses

pembentukan kristal disebut dengan kristalisasi yang

terjadi pada saat pembekuan, perubahan dari fase cair

ke fase padat. Dilihat dari mekanismenya kristalisasi

terjadi melalui dua tahap :

1. Pembentukan inti (nucleation)

2. Pertumbuhan kristal (kristal growth)

Dalam keadaan cair atom-atom tidsak memilki

susunan teratur tertentu, selalu / mudah bergerak.

Dalam keadaan cair, temperaturnya relatif tinggi dan

atom memiliki energy cukup banyak sehingga mudah

bergerak, tidak ada pengaturan letak atom relatih

terhadap atom lain.

Dengan turunnya temperature maka energy atom

makin rendah dan makin sulit bergerak dan mulai

Page 3: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

mencari kedudukan relative terhadap atom lain, mulai

membentuk kisi ruang. Ini terjadi pada tempat yang

relative lebih dingin dimana sekelompok atom

menyusun diri membentuk inti Kristal.

Inti-inti ini akan menjadi pusat dari proses kristalisasi

selanjutnyas. Dengan makin turunnya temperatur

makin banyak atom yang ikut bergabung dengan inti

yang sudah ada atau membentuk inti baru. Setiap inti

akan tumbuh dengan menarik atom-atom lain dari

cairan atau dari inti yang tidak sempat tumbuh, untuk

mengisi tempat kosong pada lattice yang akan

dibentuk. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada

gambar 2.1.

Gambar 2.1 Struktur mikro AA5083 pada suhu

(a) 525°C, (b) 550°C, (c) 660°C, (d) 625°C

(Katsas, 2005)

Pertumbuhan ini berlangsung dari tempat yang lebih

dingin menuju tempat yang lebih panas. Pertumbuhan

ini tidak bergerak lurus saja, tetapi mulai membentuk

cabang-cabang dan ranting-ranting, struktur ini

disebut struktur dendrite. Dendrit ini terus tumbuh ke

segala arah, sehingga cabang/ranting dendrite hampir

bersentuhan dan sisa cairan yang terakhir akan

membeku di sela-sela dendrite ini.

Pertemuan satu dendrit Kristal dengan lainnya

dinamakan batas butir Kristal (grain boundary) yang

merupakan bidang yang membatasi antara dua Kristal

(gambar 2.2 dan gambar 2.3). Batas butir adalah

tempat dimana terdapat ketikdak-teraturan susunan

atom di samping juga biasanya mengandung unsur-

unsur ikutan (impurity) lebih banyak.

Gambar 2.2 Dendrit 2D

Gambar 2.3 Dendrit 3D

2.2. Gas Metal Arc Welding (GMAW)

Nama lain dari proses pengelasan ini adalah metal

inet gas (MIG) dimana kawat elektroda yang

Page 4: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

digunakan tidak terbungkus dan sifat suplainya yang

terus-menerus. Daerah lasan terlindung dari

atmosphere melalui gas yang dihasilkan dari alat las

tersebut,seperti terlihat pada gambar 2.4. (Genculu,

2007). Gas pelindung yang digunakan adalah gas

Argon, helium atau campuran dari keduanya. Untuk

memantapkan busur kadang-kadang ditambahkan gas

O2 antara 2 sampai 5% atau CO2 antara 5 sampai 20%

(Wiryosumarto, 1996).

Gambar 2.4 Pengelasan GMAW atau MIG

(Genculu, 2007)

2.3. Heat Input Kualitas hasil pengelasan dipengaruhi oleh energi

panas yang berarti dipengaruhi juga oleh arus las,

tegangan dan kecepatan pengelasan. Hubungan antara

ketiga parameter itu menghasilkan energi pengelesan

yang dikenal dengan HEAT INPUT. Persamaan heat

input dapat dituliskan sebagai berikut :

HI = Teg. Las x Arus Las

Kec. Pengelasan

2.4. Tegangan Sisa

Dalam proses penglesan, bagian yang dilas menerima

panas pengelasan setempat dan selama proses

berjalan suhunya berubah terus sehingga distribusi

suhu tidak merata. Karena panas tersebut, maka pada

bagian yang dilas terjadi pengembangan termal.

Sedangkan bagian yang dingin tidak berubah

sehingga terbentuk penghalangan pengembangan. Hal

inilah yang menimbulkan tegangan sisa. Tegangan

sisa yang terjadi karena pengelasan ini dapat dibagi

dalam dua kelompok, yaitu : tegangan sisa pada

bagian konstruksi yang bebas dan tegangan sisa oleh

adanya halangan dari luar (Wiryosumarto, 1996).

Gambar 2.5 Pembentukan Tegangan Sisa

(Wiryosumarto, 2007)

2.4.1. Perhitungan Tegangan Sisa

Kita dapat menghitung besarnya tegangan sisa pada

material yang telah dilas secara dua dimensi dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut.:

Dengan: σx = Tegangan tegak lurus garis las σx = Tegangan searah garis las εx = Regangan tegak lurus garis las εy = Regangan searah garis las v = Angka perbandingan poison

Page 5: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

2.5. Distorsi pada Pengelasan

Pada proses pengelasan, sambungan pada material

menerima beban panas yang tinggi. Distribusi panas

yang timbulkan tidak merata ke semua bagian.

Sehingga suhu pada daerah lasan dan HAZ lebih

tinggi daripada logam induk yang tidak terkena

pengaruh panas. Selama proses pendinginan, daerah

lasan akan menjadi padat dan menyusut sehingga

terjadi tegangan tarik disekitar lasan dan HAZ.

Jika tegangan tarik yang dihasilkan melebihi

tegangan yield dari logam induk, maka hal ini bisa

menimbulkan deformasi plastis pada material.

Deformasi plastis ini nantinya akan menyebabkan

perubahan dimensi dan penyimpangan material. Hal

inilah yang disebut dengan distorsi. Beberapa jenis

distorsi dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Macam-macam Distorsi dalam

Pengelasan (Wiryosumarto, 2007)

2.6. Metallographic Test Metalografi merupakan suatu metode untuk

menyelidiki struktur logam dengan menggunakan

miroskop optis dan mikroskop electron. Sedangkan

struktur yang terlihat pada mikroskop tersebut

tersebut disebut mikrostruktur. Pengamatan tersebut

dilakukan terhadap spesimen yang telah diproses

sehingga bisa diamati dengan pembesaran tertentu.

Gambar 2.7 berikut menjelaskan contoh pengamatan

pada aluminium.

Gambar 2.7 Struktur Mikro Aluminium

Uji metalographi dilakukan dengan cara mengamati

hasil lasan dengan bantuan mikroskop. Ada beberapa

hal yang dapat diketahui dari pengamatan ini, antara

lain :

1. Mengetahui kondisi hasil lasan

2. Jumlah pass dari pengelasan yang

digunakan.

3. Struktur metalurgi pada lasan dan fusion

zone.

4. Luas dan struktur metalurgi pada heat

affected zone

5. Lokasi dan kedalaman dari hasil lasan

2.7. Metode Elemen Hingga Untuk menghitung besarnya tegangan sisa yang

dihasilkan dalam proses pengelasan, dapat

menggunakan program ANSYS Multiphysic. Pada

program ini diawali dengan pembuatan model.

Setelah pemodelan selesai, maka tahap selanjutnya

adalah proses pembebanan. Jenis pembebanan yang

Page 6: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

digunakan adalah beban thermal. Dari pembebanan

tersebut, nantinya akan didapatkan hasil berupa

distribusi panas, tegangan sisa, dan regangan (gambar

2.8).

Gambar 2.8 Hasil Running Program ANSYS

3. PENGERJAAN 3.1. Pembuatan Spesimen Spesimen yang digunakan adalah aluminium 5083

yang memiliki ketebalan 12 mm (gambar 3.1).

Sedangkan jenis bevel yang digunakan adalah single

V groove yang dibuat dengan menggunakan grinda.

Jumlah spesimen yang dibuat sebanyak lima buah.

Proses pembuatan bevel seperti terlihat pada gambar

di bawah ini. Peralatan yang diperlukan untuk

pembuatan spesimen ini adalah gerinda, meja kerja,

penjepit benda kerja dan meteran.

Gambar 3.1 Pembuatan Spesimen

3.2. Proses Pengelasan GMAW Pengelasan kali ini menggunakan las jenis GMAW

dengan gas pelindung yang digunakan adalah jenis

gas Argon dan menggunakan jenis elektroda ER5356

1.2 mm. Parameter yang dirubah pada proses

pengelasan kali ini adalah arus listrik sedangkan

tegangan yang digunakan adalah 21 Volt. Variasi arus

listrik yang digunakan adalah : 100 A, 115 A, 135 A,

150 A, dan 165 A. Adapun peralatan yang digunakan

dalam proses pengelasan GMAW (gambar 3.2)

Gambar 3.2 Perlengkapan Proses Pengelasan

Proses pengelasan diawali dengan pembuatan tack

weld pada ujung – ujung material sebagai

penyambung material agar tidak bergeser saat

dilakukan pengelasan full length seperti terlihat pada

gambar 3.3.

Gambar 3.3 Proses Pengelasan

3.3. Pengukuran distorsi Setelah proses pengelasan selesai, dilakukan

pengkuran penyimpangan pada masing – masing

Page 7: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

spesimen. Peralatan yang dibutuhkan dalam

pengukuran distorsi adalah dial gauge, jangka

sorong, dan penggaris.

Gambar 3.4 Dial Gauge

Gambar 3.5 Pengukuran Penyimpangan

Setelah proses perhitungan penyimpangan selesai,

dilakukan perhitungan distorsi denga menggunakan

Autocad.

Gambar 3.6 Pengukuran Distorsi

3.4. Uji metallographic Pada tahap analisa metallographic, langkah yang

harus dilakukan adalah :

Cutting : pemotongan sampel spesimen

dengan ukuran 60 mm x 10 mm x 12 mm.

Grinding : meratakan dan menghaluskan

permukaan sampel dengan cara

menggosokkan pada kertas amplas.

Polishing : bertujuan untuk mendapatkan

permukaan sampel yang mengkilat seperti

cermin dengan cara menggosokkan pada kain

halus yang sebelumnya sudah ditaburi

polishing powder.

Etching : dengan cara mencelupkan pada

larutan kimia tertentu selama beberapa detik.

Melakukan pengamatan menggunakan

mikroskop electron dengan pembesaran 200

x.

Pembaaan ukuran butir dengan menggunakan

software grain size.

3.5. Analisa Tegangan Sisa dan Distorsi Ada beberapa langkah untuk melakukan analisa

tegangan sisa pada program ANSYS, yaitu :

Pembuatan model

Memasukkan material properties (poisson

ratio, yield strenght, modulus Young,

densitas, thermal conductivity, dll)

Meshing

Pembebanan thermal yang menghasilkan

output thermal stress

Pemodelan structural dengan memasukkan

thermal stress sebagai beban dinamis.

Output akhir yang diperoleh adalah residual

stress dan distorsion

Page 8: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

Gambar 3.7 Pemodelan Spesimen

4. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengelasan

Tabel 4.1 Hasil Pengelasan

Kemudian dari data-data diatas dapat dihitung besarnya masing - masing Heat Input untuk tiap layer pengelasan seperti pada tabel berikut :

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Heat Input

4.2 Pengukuran distorsi

Dengan mengguanakan dial gauge, kita dapat

mengetahui penyimpangan yang terjadi pada tiap

spesimen.

Tabel 4.3 Tabel Pengukuran Penyimpangan

Kemudian dengan menggunakan Autocad, dapat kita

ketahui nilai deformasi yang terjadi.

Tabel 4.4 Tabel Nilai Deformasi

4.3. Pengamatan Struktur Mikro Setelah pengmatan dengan menggunakan mikroskop electron selesai, hasilnya nanti akan dianalisa menggunakan software grain size yang nantinya akan didaptakan hasil ukuran grain size untuk masing – masing spesimen. Lokasi pengukuran ada Sembilan titik

Gambar 4.1 Pengamatan dengan Software Grain

Size

Page 9: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

Tabel 4.5 Grain Size pada Base Metal

Tabel 4.6 Grain Size pada HAZ

Tabel 4.7 Grain Size pada Weld Metal

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Heat Input

dengan Grain Size pada Aluminium

Pada gambar 4.6 dapat kita ketahui bahwa semakin besar heat input, maka semakin besar pula Grain Size yang tercipta. Secara teori, ketika beban panas yang

diberikan semakin besar maka suhu pada material juga mengalami peningkatan. Atom – atom akan bergerak lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi. Namun, ketika proses pembebanan panas sudah selesai maka akan terjadi proses pendinginan yang membuat atom – atom yang semula bergerak cepat menjadi lebih lambat. Kemudian atom - atom tadi akan membentuk ikatan dengan atom yang ada di sampingnya yang disebut dendrite. Kemudian dendrit ini akan terhubung dengan dendrit – dendrit yang lain sehingga terbentuk grain. Jadi semakin tinggi suhu material, maka akan semakin lama laju pendinginannya yang mengakibatkan denrit dan grain yang terbentuk akan semakin besar 4.4. Perhitungan Tegangan Sisa Dua Dimensi Berdasarkan persamaan 2.1 dan 2.2 maka tegangan sisa dua dimensi dapat dihitung.

Tabel 4.8 Tegangan Sisa Searah Sumbu X

Catatan : εy diabaik

4.4. Pemodelan Ansys

Pada pemodelan numeris, model diberikan beban panas secara merata pada kampuh lasan. Setelah proses pembebanan selesai, maka nantinya akan dihasilkan output berupa distorsi dan tegangan sisa. Hasil dari pembebanan pada spesimen dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 4.3 Tegangan Sisa Arah Sumbu X

Page 10: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

Gambar 4.4 Deformasi Searah Sumbu x

4.5. Grafik Perbandingan Hasil Eksperimen dengan Pemodelan

4.5.1. Distorsi

Tabel 4.13 Perbandingan Distorsi Eksperimen dan

Numeris

Gambar 4.5 Perbandingan Distorsi Eksperimen

dan Numeris

Dari gambar di atas dapat kita ketahui bahwa seiring dengan bertambahnya heat input, baik

secara eksperimen maupun numeris distorsi yang dihasilkan sama – sama menunjukkan nilai yang semakin besar meskipun pada hasil eksperimen ada penurunan nilai. Pertambahan nilai distorsi secara numeris lebih signifikan daripada secara eksperimen. Hal ini dikarenakan pada eksperimen, proses distorsi masih terpengaruh oleh keadaan lingkungan yang tidak teratur. Sedangkan pada pemodelan kondisi yang berbeda hanya pada proses pemberian beban panas sehingga perubahan distorsi yang terjadi lebih teratur.

Hasil pengukuran distorsi secara eksperimen mempunyai nilai yang lebih besar daripada secara numeris. Hal ini dikarenakan pengukuran distorsi secara eksperimen menggunakan dial gauge yang membutuhkan ketelitian. Jadi hasil yang diperoleh tidak bisa tepat 100%. Sedangkan pada pemodelan numeris, software secara otomatis mengukur besarnya distorsi setelah kita memberikan beban panas.

4.5.2. Tegangan Sisa

Tabel 4.14 Perbandingan Tegangan Sisa

Eksperimen dan Numeris

Gambar 4.6 Perbandingan Tegangan Sisa

Eksperimen dan Numeris

Page 11: Analisa Pengaruh Pengelasan GMAW Terhadap Perubahan Mikrostruktur Tegangan Sisa Dan Distorsi Pada Aluminium Dengan Variabel Heat Input

Heat Input mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap tegangan sisa yang dihasilkan. Semakin tinggi beban panas yang diberikan, maka daerah lasan akan menerima panas dan tegangan tekan yang lebih besar. Sehingga pada saat proses pendinginan berlangsung daerah lasan akan menghasilkan tegangan sisa yang lebih besar karena terjadi tegangan tarik yang besar dan lebih lama. Hal ini terlihat pada gambar 4.6 dimana tegangan sisa semakin besar seiring dengan bertambahnya heat input, baik pada hasil eksperimen maupun pada hasil numeris. Hal ini sesuai dengan eksperimen yang dilakukan oleh Futichah. Bahwa semakin tinggi arus las yang digunakan maka tegangan sisa yang dihasilkan juga akan semakin besar karena arus las berbanding lurus dengan heat input 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN Bedasarkan hasil analisa dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya mengenai pengaruh variasi Heat input terhadap perubahan mikrostruktur, tegangan sisa dan distorsi yang terjadi pada material aluminium 5083, maka dapat disimpulkan : 1. Heat input mempunyai pengaruh yang signifikan

terhadap perubahan mikrostruktur. Semakin besar heat input yang diberikan maka grain size yang terbentuk pada Base Metal, HAZ dan Weld

Metal juga akan naik secara linier. 2. Pada pemodelan numeris dan hasil ekperimen,

besarnya tegangan sisa naik secara linier seiring dengan pertambahan heat input . Besarnya teganan sisa yang dihasilkan antara pemodelan numeris dengan ekperimen mempunyai perbedaan sebesar + 0.57%.

3. Distorsi yang terbentuk pada hasil pemodelan numeris dan ekperimen mengalami peningkatan secara linier seiring dengan bertambahnya heat input. Besarnya distorsi yang dihasilkan antara pemodelan numeris dengan ekperimen mempunyai perbedaan sebesar + 0.86%

3.2. SARAN Saran yang dapat diberikan dari kajian Tugas Akhir ini adalah:

1. Untuk mendapatkan hasil eksperimen yang lebih akurat, hendaknya jumlah spesimen ditambah agar mendapatkan data yang lebih banyak dan akurat.

2. Pada pemodelan numeris, agar hasil analisa lebih akurat hendaknya jumlah elemen diperbanyak.

3. Untuk penelitian selanjutnya, dapat melakukan variasi pada tegangan listrik,

kecepatan pengelasan, atau tebal plat. Selain itu juga dapat dilakukan DT pada tiap spesimen.

DAFTAR PUSTAKA

Anam, Muhammad Saiful. 2009. Analisa Perilaku

Tegangan SisA Dan Sudut Distorsi Pada

Sambungan Fillet Dengan Variasi Tebal Pelat

Menggunakan Metode Elemen Hingga.

Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh

Nopember.

ASME section II. 2001. “Materials”. New York :

The American Society of Mechanical Engineers

New York.

ASME section IX. 2001. “Qualification Standard

For Welding And Brazing Procedures,

Welders, Brazers, And Welding And Brazing

Operators”. New York : The American Society

of Mechanical Engineers New York.

ASTM E3. “Standard Guide for Preparation of

Metallographic Specimens”. United States :

American Society For Testing and Material.

ASTM E7. “Standard Terminology Relating to

Metallography”. United States : American

Society For Testing and Material.

B. Bandriyana, B. 2006. “Perhitungan Distribusi

Tegangan Sisa Dalam Pengelasan Sambungan–T

Pada Sistem Pemipaan”. Prosiding Semiloka

Teknologi Simulasi dan Komputasi serta

Aplikasi.