ANALISIS VARIASI KONFIGURASI SAMBUNGAN LAS TERHADAP ...repository.ppns.ac.id/2539/1/0715040055 - Zein Ahmad Budiarta... · 1.1 Latar belakang Pada umumnya pengelasan tidak lepas dari

i

TUGAS AKHIR (607408A)

ANALISIS VARIASI KONFIGURASI SAMBUNGAN LAS TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN HEAT AFFECTED ZONE PADA BAJA KARBON ZEIN AHMAD BUDIARTA

NRP. 0715040055

DOSEN PEMBIMBING :

MOHAMMAD THORIQ WAHYUDI, ST., MM.

HENDRI BUDI KURNIYANTO, S.ST., MT.

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN

JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

ii

TUGAS AKHIR (607408A)

ANALISIS VARIASI KONFIGURASI SAMBUNGAN LAS TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN HEAT AFFECTED ZONE PADA BAJA KARBON

ZEIN AHMAD BUDIARTA

NRP. 0715040055

DOSEN PEMBIMBING:

MOHAMMAD THORIQ WAHYUDI, S.T., M.M.

HENDRI BUDI KURNIYANTO, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN

JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

iii

LEMBAR PENGESAHAN

iv

HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN

v

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

vi


vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang senantiasa melimpahkan

rahmat dan hidayah-Nya sehingga dapat terselesaikan Tugas Akhir yang berjudul

“ANALISIS VARIASI KONFIGURASI SAMBUNGAN LAS TERHADAP

STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN HEAT AFFECTED ZONE PADA

BAJA KARBON”.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan

yang tak terhingga atas segala sesuatu yang diberikan kepada penulis khususnya

kepada :

1. Orang Tua saya yang selalu mendukung, mendoakan, memotivasi, dan juga

membimbing dengan sabar.

2. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc. FRINA. selaku Direktur Politeknik Perkapalan

Negeri Surabaya.

3. Bapak Ruddianto, ST., MT., MRINA. selaku Ketua Jurusan Teknik Bangunan

Kapal.

4. Bapak Moh. Ari, S.T., MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Pengelasan.

5. Bapak Mohammad Thoriq Wahyudi, ST., MM. selaku dosen pembimbing I

yang dengan kesabaran memberikan petunjuk, bimbingan dan arahan.

6. Bapak Hendri Budi Kurniyanto, S.ST, MT. selaku dosen pembimbing II

yang dengan kesabaran memberikan petunjuk, bimbingan dan arahan.

7. Bapak Wahyudin selaku Manager QA/QC PT. Meindo Elang Indah.

8. Bapak Hamonangan selaku Koordinator QC YY Project PT. Meindo Elang

Indah.

9. Bapak Heri Utomo selaku QC YY Project PT. Meindo Elang Indah.

10. Bapak Hendra Rachman selaku QC YY Project PT. Meindo Elang Indah.

11. Bapak Fischer selaku Dokument Control YY Project PT. Meindo Elang

Indah.

12. Bapak Inggit selaku Dokument Control PRRP Project PT. Meindo Elang

Indah.

13. Keluarga besar dari perusahaan tempat saya On The Job Training yang telah

memberikan saya kesempatan untuk belajar dan berbagi pengalaman kerja.

viii

14. Mirna Dhanika Putri selaku teman yang selalu setia menemani penulis

menyusun penelitian sampai akhir.

15. Keluarga besar Sukarlan dan Sumariono yang selalu mengingatkan penulis

beribadah, do’a untuk kesuksesan di masa yang akan datang.

16. Teman-teman dekat penulis di kosan MEB kususnya Riyan, Hilmy, Arya

yang telah memberi semangat lebih untuk menyelesaikan penelitian.

17. Seluruh teman di kelas TL-8 B yang selalu menemani susah senang selama 4

tahun di Teknik Pengelasan angkatan 2015.

18. Seluruh pihak yang telah mendukung dan mendoakan atas kelancaran dalam

mengerjakan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,

dikarenakan keterbatasan ilmu pengetahuan yang dimiliki. Oleh karena itu penulis

berharap adanya kritik guna menyempurnakan Tugas Akhir ini. Penulis berharap

Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk banyak pihak.

Surabaya, 15 Juli 2019

Penulis

ix

ANALISIS VARIASI KONFIGURASI SAMBUNGAN LAS

TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN HEAT

AFFECTED ZONE PADA BAJA KARBON

Zein Ahmad Budiarta

ABSTRAK

Pengelasan tidak lepas dari penyebaran panas yang terjadi. Hal ini dapat

menyebabkan deformasi, dan lain-lain. Penelitian tentang pengelasan baja karbon

rendah dengan variasi konfigurasi sambungan las ini dilakukan karena terdapat

perbedaan dalam penentuan temperatur preheat yang mana perbedaan tersebut

terdapat pada tebal material terbesar dan kombinasi tebal material yang dijadikan

acuan. Penelitian ini bertujuan mengetahui perbedaan kekerasan dan struktur

mikro yang terbentuk pada setiap konfigurasi pengelasan yang diteliti. Pengelasan

ini menggunakan pengelasan SMAW dan GMAW dengan parameter pengelasan

yang sama agar pengujian dapat terarah dan dampak yang terjadi murni karena

konfigurasi pengelasan yang berbeda. Hasil penelitian menunjukkan kekerasan

daerah HAZ secara umum jenis sambungan cruciform memiliki kekerasan paling

tinggi yang diikuti dengan sambungan tee, lap, dan butt. Nilai yang didapat secara

berurutan sebesar 120.65 HVN, 118.30 HVN, 111.27 HVN, dan 104.09 HVN

untuk plat tebal 5 mm sedangkan untuk plat dengan tebal 10 mm adalah 181.72

HVN, 169.39 HVN, 165.57 HVN, dan 158.71 HVN. Sedangkan untuk struktur

mikro di daerah HAZ berubah menjadi lebih halus mulai dari butt joint, lap joint,

tee joint, dan cruciform joint yang berbanding lurus dengan nilai kekerasan yang

meningkat dari konfigurasi sambungan las tersebut.

Kata kunci : penyebaran panas, konfigurasi sambungan, kekerasan, struktur mikro,

baja karbon rendah, HAZ.

x


xi

ANALYSIS VARIATION CONFIGURATION OF WELD JOINT

TO MICROSTRUCTURE AND HARDNESS OF HEAT

AFFECTED ZONE IN CARBON STEEL

Zein Ahmad Budiarta

ABSTRACT

Welding can not be separated from the spread of heat. This can lead to

deformation, etc. Research on welding of low carbon steel with variations of

welding configuration cause there is a difference in determining the preheat

temperature where the difference is in the largest material thickness and thick

combination of material being used as reference. This research aims to determine

the differences in the hardness and microstructures formed in each of the welding

configurations examined. This welding uses SMAW and GMAW welding with the

same welding parameters in order for the testing to be directional and the impact

that occurs purely due to the different welding configurations. The results showed

that the general HAZ region hardness of cruciform connection has the highest

hardness followed by tee, lap, and butt joints. The obtained values in sequence of

120.65 HVN, 118.30 HVN, 111.27 HVN, and 104.09 for a 5 mm thick plate

whereas for a plate with a thickness of 10 mm is 181.72 HVN, 169.39 HVN,

165.57 HVN, and 158.71 HVN. As for the micro structure in the HAZ area, it

changes to become smoother, starting from the butt joint, lap joint, tee joint, and

cruciform joint which are directly proportional to the increased hardness value of

the weld joint configuration.

Keywords: Heat distribution, welding configurations, hardness, micro structures,

low carbon steel, HAZ.

xii


xiii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ...................................................................... v

KATA PENGANTAR ........................................................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................................. ix

ABSTRACT ............................................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xvii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xix

BAB 1 PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar belakang ............................................................................................ 1

1.2 Perumusan masalah .................................................................................... 2

1.3 Tujuan penelitian ....................................................................................... 2

1.4 Manfaat ...................................................................................................... 2

1.5 Batasan penelitian ...................................................................................... 2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1 Baja karbon ................................................................................................ 5

2.1.1 Spesifikasi material uji ......................................................................... 5

2.2 Pengelasan ................................................................................................. 6

2.2.1 Pengelasan SMAW ............................................................................... 6

2.2.2 Pengelasan GMAW ............................................................................... 7

2.3 Kodefikasi elektroda .................................................................................. 8

2.4 Aliran panas pengelasan ......................................................................... 10

2.4.1 Distribusi temperature pengelasan ..................................................... 11

2.5 Metalurgi pengelasan ............................................................................... 13

xiv

2.5.1 Diagram fasa iron-iron carbide (Fe-Fe3C) ........................................ 15

2.5.2 Isothermal transformation diagrams ................................................. 17

2.5.3 Panas pengelasan................................................................................ 20

2.5.4 Kekerasan daerah HAZ .................................................................... 21

2.6 Sifat mekanik dan pengujiannya .............................................................. 22

2.6.1 Hardness test ...................................................................................... 23

2.6.3 Metalography test .............................................................................. 25

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 27

3.1 Diagram alir penelitian ............................................................................. 27

3.2 Identifikasi dan perumusan masalah ........................................................ 28

3.3 Studi literatur............................................................................................ 28

3.4 Persiapan material .................................................................................... 28

3.5 Persiapan logam pengisi........................................................................... 29

3.6 Proses pengelasan .................................................................................... 31

3.7 Pengujian .................................................................................................. 33

3.7.1 Uji kekerasan ( Hardness test ) .......................................................... 34

3.7.2 Metalography test .............................................................................. 35

3.8 Pengumpulan dan pengolahan data .......................................................... 37

3.9 Analisis..................................................................................................... 38

3.10 Kesimpulan .............................................................................................. 38

BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN ........................................................... 39

4.1 Pengujian makro ...................................................................................... 39

4.2 Pengujian mikro ....................................................................................... 53

4.3 Pengujian kekerasan ................................................................................. 59

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 67

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 67

xv

5.2 Saran ........................................................................................................ 68

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 69

xvi


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Mechanical Properties SA 572 Grade 50 ............................................... 6

Tabel 2.2 Chemical Compotition Baja SA 572 Grade 50 ....................................... 6

Tabel 2.3 Efisiensi Proses Pengelasan .................................................................. 21

Tabel 3.4 Unsur kimia pada elektroda E7016 ....................................................... 30

Tabel 3.5 Mechanical propesties elektroda E7016 ............................................... 30

Tabel 3.6 Unsur kimia pada elektroda E70S-6 ...................................................... 30

Tabel 3.7 Mechanical propesties elektroda E70S-6 .............................................. 30

Tabel 3.8 Parameter Pengelasan Spesimen Penelitian SMAW ............................. 33

Tabel 3.9 Parameter Pengelasan Spesimen Penelitian GMAW ............................ 33

Tabel 4.1 Hasil Uji Makro Plat 5 mm .................................................................. 41

Tabel 4.2 Hasil Uji Makro Plat 10 mm ................................................................. 47

Tabel 4.3 Luas HAZ rata-rata ................................................................................ 52

Tabel 4.4 Hasil Uji Mikro Plat 5 mm .................................................................... 53

Tabel 4.5 Hasil Uji Mikro Plat 10 mm .................................................................. 56

Tabel 4.6 Hasil Uji Kekerasan Plat SMAW 5 mm ................................................ 60

Tabel 4.7 Hasil Uji Kekerasan Plat GMAW 5 mm ............................................... 61

Tabel 4.8 Hasil Uji Kekerasan Plat SMAW 10 mm.............................................. 62

Tabel 4.9 Hasil Uji Kekerasan Plat GMAW 10 mm ............................................. 63

Tabel 4.10 Rata-Rata Hasil Uji Kekerasan ........................................................... 64

xviii


xix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema proses SMAW .......................................................................... 7

Gambar 2.2 Skema proses GMAW ......................................................................... 8

Gambar 2.3 Kurva distribusi Waktu-Temperatur untuk fillet welded joint .......... 11

Gambar 2.4 Three-dimensional flow selama pengelasan dari benda kerja semi tak

terbatas ................................................................................................................... 11

Gambar 2.5 Hasil perhitungan dari penyelesaian aliran panas tiga dimensi

Rosenthal`s: (a) thermal cycle; (b) isotherms. Welding speed: 2.4 mm/s; heat

input: 3200 W; material: 1018 steel ...................................................................... 11

Gambar 2.6 Carbon steel weld: (a) HAZ: (b) Phase diagram .............................. 22

Gambar 2.7 Diagram fasa iron-iron carbide ......................................................... 24

Gambar 2.8 Photomicrographs dari (a) feritte (90X) dan (b) austenite (325X) ... 27

Gambar 2.9 Demonstrasi bagiamana isothermal transformation diagram ........... 27

Gambar 2.10 Isothermal transformation diagram untuk eutectoid iron-carbon

alloy, dengan kurva superimposed isothermal heat treatment .............................. 27

Gambar 2.11 Photomicrographs dari (a) coarse pearlite dan (b) fine pearlite

(3000X) .................................................................................................................. 27

Gambar 2.12 Isothermal transformation diagram untuk 1.13 wt% C iron carbon

alloy; A, austenite; C, proeutectoid cementite; P, pearlite ................................... 20

Gambar 2.13 Perbedaan kekerasanpada bagian lasan : (a) pearlite free steel, (b)

low carbon steel ..................................................................................................... 27

Gambar 2.14 Metode pengujian kekerasan vickers ............................................... 27

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ( flowchart ) ................................................. 28

Gambar 3.2 Jenis konfigurasi sambungan las ....................................................... 29

Gambar 3.3 Fitting up sebelum pengelasan .......................................................... 31

Gambar 3.4 Pengelasan butt joint .......................................................................... 32

Gambar 3.5 Pengelasan tee joint ........................................................................... 32

Gambar 3.6 Pengelasan cruciform joint ................................................................ 32

Gambar 3.7 Pengelasan lap joint ........................................................................... 34

Gambar 3.8 Cutting plan untuk spesimen uji ........................................................ 34

xx

Gambar 3.9 Titik pengambilan kekerasan pada spesimen uji ............................... 35

Gambar 4.1 Sketsa pengujian makro ..................................................................... 39

Gambar 4.2 Grafik nilai kekerasan pada HAZ plat 5 mm ..................................... 64

Gambar 4.3 Grafik nilai kekerasan pada HAZ plat 10 mm ................................... 65

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Pada umumnya pengelasan tidak lepas dari ekspansi panas atau

penyebaran panas. Panas yang berlebih akan membuat nilai kekerasan naik

dan menurunkan nulai kuat tarik suatu material. Dalam menanggulangi hal

tersebut salah satu cara yaitu dilakukan preheat pada material yang akan

dilakukan pengelasan. Preheat mempunyai tujuan salah satunya adalah untuk

menurunkan kecepatan pendinginan suatu material yang diharapkan material

tersebut memiliki sifat mekanik yang baik. Preheat dilakukan sebelum

pengelasan dimulai. Untuk menghitung berapa suhu preheat yang dibutuhkan,

perlu dilakukan perhitungan carbon equivalen, mengetahui tebal material, dan

kondisi lingkungan yang akan dilakukan pengelasan. Namun terdapat

perbedaan dalam menentukan suhu preheat, ada yang menyebutkan bahwa

tebal material terbesar yang dijadikan acuandan ada juga yang menyebutkan

bahwa kombinasi tebal material yang dijadikan acuan. Sehingga perlu

diadakan penelitian lebih lanjut tentang hal tersebut, maka dibuatlah penelitian

tentang pengaruh konfigurasi las terhadap kekerasan dan struktur mikronya.

Penelitian tentang pengaruh konfigurasi las ini dilakukan karena dalam desain

sambungan las butt joint, lap joint, tee joint, dan cruciform joint tebal

materialnya berbeda bila dilihat dari 2 (dua) penentuan tebal material di atas.

Dengan adanya dasar yang telah dijelaskan, peneliti ingin melakukan

riset dan percobaan tentang pengaruh konfigurasi pengelasan yang mana

dalam berbagai jenis konfigurasi pengelasan terdapat perbedaan kecepatan

pendinginan dan perhitungan tebal materialnya, sehingga kekerasan yang

dihasilkan berbeda. Penelitian ini menggunakan material baja karbon rendah

dengan parameter pengelasan yang sama sehingga penelitian ini benar-benar

terarah dan bila terjadi perbedaan hasil uji yang dihasilkan memang benar-

benar murni karena pengaruh konfigurasi pengelasan.

2

1.2 Perumusan masalah

Permasalahan yang akan diteliti adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh variasi jenis sambungan butt, lap, tee, dan criciform

terhadap struktur mikro daerah HAZ pada baja karbon.

2. Bagaimana pengaruh variasi jenis sambungan butt, lap, tee, dan criciform

terhadap kekerasan daerah HAZ pada baja karbon.

1.3 Tujuan penelitian

Adapan tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui pengaruh variasi jenis sambungan butt, lap, tee, dan

cruciform terhadap struktur mikro daerah HAZ pada baja karbon.

2. Untuk mengetahui pengaruh variasi jenis sambungan butt, lap, tee, dan

criciform terhadap kekerasan daerah HAZ pada baja karbon.

1.4 Manfaat

Manfaat penelitian ini adalah :

1. Sebagai sarana penerapan teori yang pernah didapatkan selama perkuliahan

khususnya berkaitan dengan pengaruh konfigurasi sambungan lasterhadap

hasil pengelasan.

2. Sebagai pedoman, referensi dan bukti bahwa konfigurasi sambungan las

berpengaruh terhadap struktur mikro dan nilai kekerasan pada daerah HAZ.

3. Sebagai tambahan dan informasi tentang konfigurasi sambungan lasyang

berbeda akan berpengaruh terhadap struktur mikro dan kekerasan pada daerah

HAZ.

1.5 Batasan penelitian

Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Proses pengelasan adalah SMAW dan GMAW

2. Material induk adalahLow Carbon Steel:ASTM SA 572 Grade 50.

3. Ukuran material induk 200 X 70 X 5mm dan 100 X 70 X 10 mm.

4. Parameter pengelasan yang digunakan disesuaikan dan sama pada setiap

spesimen.

5. Elektroda yang dipakai adalah E7016 Ø 2.6 mm dan ER70S-6 Ø 1.2 mm.

3

6. Menggunakan gas pelindung CO2.

7. Konfigurasi las yang diteliti adalah butt joint, tee joint, cruciform joint, dan

lap joint.

8. Posisi pengelasanyang digunakan yaitu 1G dan 1F.

9. Menggunakan 48 spesimen uji

a. Pengelasan butt joint : 12 spesimen

b. Pengelasan tee joint : 12 spesimen

c. Pengelasan cruciform joint : 12 spesimen

d. Pengelasan lap joint : 12 spesimen

10. Pengujian yang akan digunakan adalah uji kekerasan metode vickers, dan uji

metalografi.

11. Pengkodean spesimen

a. Butt joint : TP-BX-X

b. Tee joint : TP-TX-X

c. Cruciform joint : TP-CX-X

d. Lap joint : TP-LX-X

4


5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Baja karbon

Baja termasuk logam non ferro yang merupakan campuran dari besi (Fe)

dan Karbon (C), dimana unsur karbon (C) menjadi dasar, disamping unsur Fe

dan C, baja juga mengandung unsur campuran lain seperti sulfur (S), fosfor (P),

silikon (Si), dan mangan (Mn) yang jumlahnya dibatasi. Baja karbon sedang dan

baja karbon tinggi mengandung banyak karbon dan unsur lain yang dapat

meningkatkan kekerasan pada baja (R.S Parmar, 1997).

Baja karbon adalah baja yang mengandung karbon berkisar antara 0,1 % -

2%. Berdasarkan tingkatan banyaknya kadar karbon, baja digolongkan menjadi

beberapa tingkatan yaitu :

1. Baja karbon rendah

Adalah baja yang mengandung karbon kurang dari 0,30%. Baja karbon

rendah dalam perdagangan dibuat dalam bentuk pelat, profil, batangan untuk

keperluan tempa, pekerjaan mesin, dan lain-lain.

2. Baja karbon sedang

Merupakan baja karbon yang memiliki kandungan karbon antara 0,3-

0,8%. Diperdagangan biasanya dipakai sebagai alat – alat perkakas, baut,

poros engkol, roda gigi, ragum, pegas dan lain – lain.

3. Baja karbon tinggi

Baja karbon yang mengandung karbon antara 0,8% - 2%, baja ini

biasanya digunakan untuk keperluan alat – alat kontruksi yang berhubungan

dengan panas yang tinggi atau dalam penggunaannya akan menerima atau

mengalami paas, misalnya landasan, palu, gergaji, pahat, kikir dan lain

sebagainya.

2.1.1 Spesifikasi material uji

Material yang akan digunakan ini adalah baja karbon rendah

ASTM SA572 Grade 50, material ini merupakan jenis baja karbon yang

banyak digunakan dalam dunia industri karena proses fabrikasi yang

6

mudah. Baja ASTM SA 572 Grade 50 termasuk dalam golongan baja

karbon rendah karena kandungan (C) kurang dari 0.3%. menurut ASME

Section II-A dipastikan bahwa mechanical properties dan chemical

compotition-nya seperti yang pada table di bawah ini.

Tabel 2.1 Mechanical Properties SA 572 Grade 50

Material

Minimum Yield Point /

Strength

Ksi (MPa)

Tensile Strength

Ksi (MPa)

SA572 Grade

50 50 (345) 65 (450)

Sumber : Asme Section II-A

Pada table di atas bisa dilihat minimum yield point baja SA 572 Grade 50

adalah sebesar 50 ksi atau 345 MPa. Sedangkan untuk tensile strength-

nya sebesar 65 ksi atau 450 MPa (ASME II-A, 2015).

Tabel 2.2 Chemical Compotition Baja SA 572 Grade 50

Chemical Compotition Percentage,

max, %

Carbon 0.23

Manganese 1.35

Phosphorus 0.03

Sulfur 0.03

Silicon 0.40

Sumber : Asme Section II-A

Pada Tabel 2.2 di atas menjelaskan bahwa kandungan karbon

sebesar 0.23% dan juga unsur-unsur lain yang terdapat pada baja SA 572

Grade 50 yaitu Phosporus, Sulfur, dan Silicon. Tabel di atas sesuai dari

sumber ASME section IX (ASME II-A, 2015).

2.2 Pengelasan

2.2.1 Pengelasan SMAW

Pada pengelasan SMAW, logam induk mengalami pencairan akibat

pemanasan dari busur listrik yang timbul antara ujung elektroda dan

7

permukaan benda kerja. Elektroda yang dipakai berupa kawat yang

dibungkus oleh pelindung berupa fluks. Elektroda ini selama pengelasan

akan mengalami pencairan besama-sama dengan logam induk yang

menjadi bagian kampuh las. Dengan adanya pencairan ini maka kampuh

las akan terisi oleh logam cair yang berasal dari elektroda dan logam

induk. Selain mencairkan kawat las yang nantinya membeku menjadi

logam las, busur listrik juga ikut mencairkan fluks. Karena massa jenisnya

yang lebih kecil dari logam las maka fluks ini berada di atas logam las saat

cair. Kemudian setelah membeku, fluks cair ini menjadi terak yang

menutupi logam las. Dengan demikian, fluks cair akan melindungi

kubangan las selama mencair dan terakmelindungi logam las selama

pembekuan. Berikut adalah skema dari proses SMAW :

2.2.2 Pengelasan GMAW

Gas metal arc welding (GMAW) dalam prosesnya menggunakan

kawat terumpan dengan diameter 0.8 sampai 2.4 mm dan dalam bentuk

gulungan, yang mana diumpankan pada kecepatan yang telah ditentukan

melalui torch yang telah dikoneksikan dengan aliran listrik dan gas

pelindung. Busur yang kontak langsung antara elektroda dan benda kerja

dijaga pada panjang yang konstan oleh parameter listrik. Sumber yang

digunakan selalu dari tipe DC. Keduanya, tegangan konstan dan arus

konstan yang digunakan.

Tergantung pada benda kerja, gas pelindung dapat berupa argon,

helium, nitrogen, karbon dioksida, dan campurannya. Ketika gas pelindung

Gambar 2.1 Skema proses SMAW

(Sumber : Sindo Kou, 2003)

8

inert digunakan, proses ini lebih dikenal sebagai pengelasan MIG (metal

inert gas) dan ketika CO2 digunakan sebagai gas pelindung maka disebut

pengelasan MAG (metal active gas).

GMAW adalah proses pengelasan semi-otomatis pada semua posisi

pengelasan. Proses pengelasan GMAW semi-otomatis dapat dilihat pada

Gambar 2.2 berikut (Sindo Kou, 2003).

2.3 Kodefikasi elektroda

Seperti : E XXXX

E : Menyatakan elektroda busur listrik

XX : (dua angka) sesudah E menyatakan kekuatan tarik deposit las

dalam ribuan lb/in.

X : (angka ketiga) menyatakan posisi pengelasan. Angka 1 untuk

pengelasan semua posisi. Angka 2 untuk pengelasan posisi datar

di bawah tangan.

X : (angka keempat) menyatakan jenis selaput dan jenis arus yang

cocok dipakai untuk pengelasan.

Pengaruh Unsur-Unsur Kimia Terhadap Sifat Logam

a. Karbon (C)

Karbon adalah unsur pengerasan yang utama pada baja,

penambahan korban akan meningkatkan kekerasan dan kekuatan tarik

baja diiringi dengan penurunan harga kekuatan impaknya. Jika kadar

Gambar 2.2 Skema proses GMAW

(Sumber: Sindo Kou, 2003)

9

karbon meningkat sampai di atas 0.85% kekuatan cenderung akan turun

meskipun kekerasan relatif tetap.

b. Mangan (Mn)

Unsur mangan biasanya ada pada seluruh baja komersial yang

berperan dalam meningkatkan kekuatan dan kekerasan, menurunkan

laju pendinginan kritis sehingga menjadi keras, serta dapat

meningkatkan ketahanan terhadap abrasi.

Baja paduan mangan sangat rentan terhadap overheating karena

butiran mudah menjadi kasar. Keberadaan unsur mangan dapat

memperbaiki kualitas permukaan karena mengan dapat mengikat

belerang sehingga memperkecil terbentuknya sulfida besi yang dapat

menimbulkan hot shortness atau kerentanan terhadap timbulnya retak

pada saat dikerjakan panas.

c. Silicon (Si)

Si dan Mn adalah unsur yang selalu ada dalam logam. Keberadaan

Si pada logam-logam meningkatkan kekerasan dan elastisitas tetapi

menurunkan kekuatan tarik dan keuletannya. Jika di keraskan dan di

temper logam silikon akan memiliki kekuatan yang tinggi disertai

keuletan dari ketahanan terhadap beban yang tiba-tiba.

d. Chromium (Cr)

Chrom merupakan unsur paduan yang penting setelah unsur

karbon, chrom dapat membentuk karbida (tergantung pada jenis

perlakuan yang diterapkan dan kadarnya). Chrom terdapat pada baja

konstruksi dan baja perkakas grade yang tinggi. Pada baja tahan karat

dan baja tahan panas, chrom meningkatkan ketahanan korosi Karena

chrom dapat membentuk lapisan oksida chrom dipermukaan baja,

kekuatan tarik, ketangguhan dan ketahanan abrasi.

e. Nikel (Ni)

Nikel merupakan salah satu unsur paduan yang penting untuk

meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja dengan cara

mempengaruhi proses transformasi fasa. Jika berada dalam jumlah yang

memadai nikel dapat memperbaiki sifat mekanik. Jika jumlah nikel

10

relatif bayak maka austenite pada baja akan stabil sampai suhu kamar.

Nikel merupakan suhu eutectoid bahkan dapat menurunkan sampai ke

suhu yang efektif untuk proses quench. Nikel tidak membentuk karbida

dan tidak berpengaruh terhadap kekerasan. Nikel memperbaiki

ketahanan korosi baja paduan nikel digunakan sebagai material

konstruksi dan teknik.

f. Molidenum (Mo)

Molidenum sangat besar sekali pengaruhnya terhadap kemampuan

kerasnya dibandingkan dengan paduan lainya (kecuali Mn). Akibat

penambahan molibdenum didalamnya pengerjaan dari baja akan

meningkat laju pendinginan kritiknya menurun. Jika berkombinasi

dengan unsur lainya akan meningkatkan ketangguhandan ketahanan

mulur dan juga meningkatkan ketahanan baja pada suhu tinggi.

Keberadaan molibdenum dapat menurunkan embrittlement pada baja.

Molibdenum dapat membentuk karbida sehingga dapat meningkatkan

ketahanan terhadap keausan, meningkatkan ketangguhan dan kekuatan

pada suhu tinggi (M. Thoriq W., M. Faozan, 2011).

2.4 Aliran panas pengelasan

Semua sambungan pengelasan melibatkan aliran panas selama pengelasan

untuk mencapai sambungan yang diingingkan. Tergantung pada pemanasan dan

laju pendinginan yang terlibat akan mempengaruhi stuktur mikro dan HAZ. Ini

akan membentuk variasi mechanical properties dari zona yang berbeda pada

daerah pengelasan, maka diharuskan melakukan PWHT (post weld heat

treatment) untuk menyeragamkan strukturnya dan perlakuan lainnya. Selain dari

efek metalurgi dari penyebaran panas di pengelasan ada beberapa fenomena lain

yaitu distortion, residual stresses, physical chages, dan chemical modifications.

Demikian, untuk menghasilkan pengelasan yang diinginkan sesuai spesifikasi

perlu diketahui efek dari panas selama pengelasan (R.S. Parmar, 1997).

11

2.4.1 Distribusi temperature pengelasan

Distribusi temperatur pengelasan tergantung pada proses

pengelasan yang diambil, tipe dari sumber polaritas, energi input per waktu,

konfigurasi dari sambungan las (linear butt welds atau circular butt welds),

tipe joint (butt, fillet, dll.), physical properties material yang dilas., dan

kondisi sekitarnya yaitu di atas permukaan atau di bawah air.

Sebagai contohnya analisis aliran panas pada T-type fillet weld

untuk mengasumsikan bahwa total panas yang diberikan dari distribusi arc

yang sama pada masing masing tebal materialnya. Berikut adalah gambar

grafik distribusi panas pada fillet wleds.

Dari Gambar 2.2 di atas dijelaskan, bahwa dalam T-type fillet Plat

bagian plat vertikal menerima panas yang paling tinggi. Berbeda dengan

plat horizontal yang menerima panas paling rendah. Kondisi ini membuat

fillet weld sensitif terdahap suhu tinggi yang menyebabkan distorsi dan

ketidak seragaman perubahan metallurgical dibandingkan dengan butt

welded joint (R.S. Parmar, 1997).

Menurut (Shindo Kou, 2003) Solusi analitis oleh Rosenthal untuk

aliran panas tiga dimensi dalam benda kerja semi tak terbatas selama

pengelasan, Gambar 2.4, adalah sebagai berikut :

(2.1)

Gambar 2.3 Kurva distribusi Waktu-Temperatur untuk fillet welded joint

(Sumber : RS. Parmar, 1997)

12

Dimana R adalah jarak radial dari titik asal, yaitu (x2 + y2 + z2)1/2. Untuk

material dan kondisi pengelasan, isoterm T yang diberikan x memiliki jari-

jari R. Dengan kata lain, persamaan (2.1) menyiratkan bahwa pada

potongan melintang melintang dari semua isoterm, termasuk batas fusi dan

batas luar heat affedted zone, berbentuk setengah lingkaran (semicircular).

Persamaan (2.1) dapat digunakan untuk menghitung suhu kondisi T(x, y, z),

berkenaan dengan sumber panas yang bergerak, di lokasi mana pun di

benda kerja (x, y, z), misalnya, pada x = 1 cm, y = 4 cm, dan z = 0 cm,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4 berikut. Suhu di lokasi lain

sepanjang y = 4 cm juga bisa ditentukan dan distribusi temperatur

sepanjang y = 4 cm dapat ditentukan.

Penyelesaian (2.1) dapat digunakan untuk menghitung distribusi

temperatur di benda kerja selama pengelasan. Distribusi temperatur dalam

arah pengelasan untuk contohnya, kurva T-x pada Gambar 2.5, merupakan

hal yang menarik. Mereka dapat dengan mudah diubah menjadi plot suhu-

waktu, yaitu siklus termal, dengan mengubah jarak x ke dalam waktu t

melalui t = (x - 0) / V. Gambar 2.5 menunjukkan siklus termal dan

distribusi suhu yang dihitung di permukaan atas (z = 0) dari baja 1018 yang

tebal. Suhu puncak tak hingga pada titik asal sistem koordinat adalah hasil

dari masalah singularitas di penyelesaian Rosenthal`s yang disebabkan oleh

asumsi sumber titik panas. Meskipun penyelesaian analitis Rosenthal`s

Gambar 2.4 Three-dimensional flow selama pengelasan dari benda kerja semi

takterbatas (Sumber : Shindo Kou, 2003)

13

berdasarkan banyak asumsi penyederhanaan, namun mudah digunakan dan

telah sangat dihargai oleh industri pengelasan. Berikut adalah Gambar 2.5.

2.5 Metalurgi pengelasan

HAZ dalam baja karbon dapat berhubungan dengan Diagram fase Fe-C,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6, jika efek kinetik pemanasan cepat

selama pengelasan pada fasetransformasi diabaikan. HAZ dapat dianggap sesuai

dengan area dalam benda kerja yang dipanaskan antara bagian bawah suhu A1

(suhu eutektoid) dan suhu peritektik. Demikian pula, PMZ dapat dianggap sesuai

dengan daerah antara suhu peritektik dan suhu cair, dan zona fusike daerah di

atas suhu cair.Diagram fase Fe-C dan Continuous-cooling transformation (CCT)

Diagram untuk perlakuan panas baja karbon dapat berguna untuk pengelasan

juga, tetapi beberapa perbedaan mendasar antara pengelasan dan perlakuan panas

harusdiakui. Proses termal selama pengelasan dan perlakuan panasbaja karbon

berbeda satu sama lain secara signifikan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar

2.6. Pertama,dalam pengelasan suhu puncak di HAZ dapat mendekati 1500°C.

Dalam perlakuan panas, namun, suhu maksimum adalah sekitar 900°C, yang

tidak banyak di atas suhu kritis atas A3 diperlukan Austenite (γ) untuk terbentuk.

Gambar 2.5 Hasil perhitungan dari penyelesaian aliran panas tiga dimensi Rosenthal`s:

(a) thermal cycles; (b) isotherms. Welding speed: 2.4 mm/s; heat input: 3200 W;

material: 1018 steel. (Sumber : Shindo Kou, 2003)

14

Kedua, tingkat pemanasan tinggi dan waktu retensi di atas A3 pendekselama

sebagian besar proses pengelasan (pengelasan elektroslag menjadi pengecualian

penting). Dalam perlakuan panas, di sisi lain, tingkat pemanasan jauh lebih

lambat danwaktu retensi di atas A3 jauh lebih lama. Pada suhu A1 dan A3 selama

pemanasan sering disebut sebagai suhu Ac1 dan Ac3.

Efek dari tingkat pemanasan menjadi lebih jelas. Hal ini karena tingkat

difusi elemen tersebut besarnya lebih rendah daripada karbon dan juga karena

mereka menghambat difusi karbon. Akibatnya, fase transformasi yang tertunda

untuk tingkat yang lebih besar. Kombinasi tingkat pemanasan yang tinggi dan

waktu retensi yang singkat di atas Ac3 dalam pengelasan dapat mengakibatkan

pembentukan Inhomogen Austenite selama pemanasan. Hal ini karena tidak

cukup waktu untuk atom karbon di Austenite berdifusi dari koloni pearlite dari

kandungan karbon tinggi ke koloni ferrite dari karbon rendah. Setelah

pendinginan yang cepat, yang pertama dapat berubah menjadi koloni martensite

karbon tinggi sementara lainnya menjadi koloni ferrite karbon rendah.

Akibatnya, microhardness di HAZ dapattersebar di berbagai range yang terjadi

dengan tingkat pemanasan yang tinggi. Sebagai hasil dari suhu puncak yang

tinggi selama pengelasan, grain growth tumbuh di dekat batas fusi. Semakin

lambat laju pemanasan, semakin lama retensi waktu di atas Ac3 dan karenanya

grain growth semakin banyak. Namun, dalam perlakuan panas, suhu maksimum

Gambar 2.6 Carbon steel weld: (a) HAZ: (b) Phase diagram

(Sumber : Sindo Kou, 2003)

15

yang digunakan hanya sekitar 900°C untuk menghindari grain growth (Sindo

Kou, 2003).

2.5.1 Diagram fasa iron-iron carbide (Fe-Fe3C)

Sebagian dari diagram fasa besi-karbon disajikan dalam Gambar

2.7. Besi murni, setelah pemanasan, mengalami dua perubahan dalam

struktur kristal sebelum mencair. Di suhu kamar bentuk stabil, disebut

ferrite, atau α iron, memiliki struktur kristal BCC. Ferrite mengalami

transformasi polimorfik untuk FCC austenite, atau γ iron, di 912°C

(1674°F). Orang austenite ini masih berada di 1394°C (2541°F), di mana

dengan temperatur FCC austenite kembali ke fase BCC yang dikenal

sebagai δ ferrite, yang akhirnya mencair di 1538°C (2800°F). Semua

perubahan ini terlihat di sepanjang kiri sumbu vertikal diagram fasa.

Sumbu komposisi dalam Gambar 2.7 hanya sampai 6,70 wt% C;

di konsentrasi senyawa menengah besi karbida, atau cementite (Fe3C),

yang terbentuk, yang diwakili oleh garis vertikal pada diagram fasa.

Dengan demikian, besi – sistem karbon dapat dibagi menjadi dua

bagian: bagian iron-rich, seperti pada Gambar 2.7; dan yang lainnya

(tidak ditampilkan) untuk komposisi antara 6,70 dan 100 wt% C (grafit

murni). Dalam prakteknya, Semua baja dan besi cor memiliki kandungan

karbon kurang dari 6,70 wt% C; oleh karena itu, kami hanya

mempertimbangkan sistem iron-iron carbide. Gambar 2.7 akan lebih

Gambar 2.7 Diagram fasa iron-iron carbide

Sumber : (William D. Callister, Jr. 2001)

16

tepat diberi label Fe-Fe3C phase diagram, karena Fe3C sekarang dianggap

sebagai komponen. Konvensi dan kenyamanan mendikte bahwa posisi

masih dinyatakan dalam “wt% C” daripada “wt% Fe3C”; 6,70 wt% C

corre- sponds untuk 100 wt% Fe3C.

Karbon adalah interstitial interstitial dalam besi dan berbentuk

padat dan juga dengan austenite, seperti yang diindikasikan oleh bidang

fasa α, δ, dan γ dalam Gambar 2.7. Dalam BCC α ferrite, hanya

konsentrasi kecil karbon dapat larut; Kelarutan maksimum adalah 0,022

wt% pada 727°C (1341°F). Batasan kelarutan dijelaskan oleh bentuk dan

ukuran posisi interstisial BCC, yang membuatnya sulit untuk

mengakomodasi atom karbon. Meskipun ada dalam konsentrasi relatif

rendah, karbon secara signifikan mempengaruhi mechanical properties

ferrite. Tentu saja fasa iron-carbon relatif lembut, mungkin bersifat

magnetik pada suhu di bawah 768°C (1414°F), dan memiliki kepadatan

7,88 g/cm3 Gambar 2.8 adalah photomicrograph α ferrite.

Austenite, atau fase γ besi, ketika berpaduan dengan hanya karbon,

tidak stabil di bawah 727°C (1341°F), seperti ditunjukkan pada gambar

2.6. Kelarutan maksimum karbon di austenite, 2,14 wt%, terjadi pada

1147°C (2097°F).

Kelarutan ini lebih besar 100 kali daripada maksimum untuk BCC

ferrite, sejak FCC posisi interstitial yang lebih besar dan oleh karena itu,

strain yang dikenakan pada atom besi sekitarnya jauh lebih rendah.

Gambar 2.8 Photomicrographs dari (a) ferrite (90X) dan (b) austenite (325X)

(Sumber : William D. Callister, Jr. 2001)

17

Sebagai diskusi yang mengikuti demonstrasi, transformasi fase yang

melibatkan austenite sangat penting di perlakuan panas baja. Secara

sepintas, harus disebutkan bahwa austenite tidak magnetik. Gambar 2.6 b

menunjukkan photomicrograph fase austenite ini. δ feritte hampir sama

dengan α feritte, kecuali untuk kisaran temperatur yang masing-masing.

Karena feritte stabil hanya pada relatif suhu tinggi, itu tidak ada teknoligi

yang mendukung dan tidak dibahas lebih lanjut. Cementite (Fe3C)

terbentuk ketika batas kelarutan karbon di ferrite melebihi 727°C

(1341°F) (untuk komposisi dalam wilayah fase α + Fe3C). Seperti yang

ditunjukkan pada gambar 2.5, Fe3C juga akan muncul dengan fase γ

antara 727 dan 1147°C (1341 dan 2097°F). Secara mekanis, cementite

sangat keras dan rapuh; kekuatan beberapa baja sangat berubah oleh

kehadirannya (William D. Callister, Jr. 2001).

2.5.2 Isothermal transformation diagrams

Sebuah cara yang mewakili baik waktu dan suhu yang mewakili

transformasi ini berada di bagian bawah Gambar 2.9. Disini, sumbu

vertikal dan horizontal adalah suhu dan logaritma waktu. Dua kurva padat

diplot; satu mewakili waktu yang diperlukan pada setiap inisiasi atau

dimulainya transformasi; yang lainnya adalah untuk kesimpulan

tranformasi. Kurva putus sesuai dengan 50% selesainya transformasi.

Kurva ini dihasilkan dari serangkaian plot dari persentase transformasi

versus logaritma waktu yang diambil selama rentang suhu. Bentuk S

dalam kurva [untuk 675°C (1247°F)], di bagian atas Gambar 2.9,

mengilustrasikan transfer data dilakukan.

18

Pertama, plot ini hanya berlaku untuk paduan besi-karbon dari

komposisi eutektoid; Untuk Komposisi lain, kurva akan memiliki

konfigurasi yang berbeda. Selain itu, Plot ini hanya akurat untuk

transformasi di mana suhu paduan berlangsung konstan sepanjang durasi

reaksi. Kondisi suhu konstan disebut isotermal; dengan demikian, Plot

seperti Gambar 2.9 dirujuk sebagai sebagai isothermal transformation

diagram atau sebagai time-temperature-transformation (atau T-T-T).

Sebuah kurva perlakuan panas isotermal aktual (ABCD)

ditumpangkan pada isothermal transformation diagram untuk eutectoid

iron-carbon alloy di Gambar 2.10. Pendinginan yang sangat cepat dari

austenite ke suhu ditunjukkan oleh garis vertikal dekat AB, dan perlakuan

isotermal pada suhu ini diwakili oleh segmen horisontal BCD. Tentu saja,

waktu meningkat dari kiri ke kanan sepanjang garis. Transformasi

austenite ke pearlite dimulai di persimpangan, titik C (setelah sekitar 3,5

s), dan telah mencapai penyelesaian sekitar 15 s, sesuai dengan ke titik D.

Gambar 2.10 juga menunjukkan mikrostruktur skematik pada berbagai

waktu selama perkembangan reaksi.

Gambar 2.9 Demonstrasi bagaimana isothermal transformation diagram


19

Rasio ketebalan lapisan feritte dan cementite dalam pearlite secara

matang 8 sampai 1. Namun, ketebalan lapisan tergantung pada suhu di

mana transformasi isotermal diperbolehkan terjadi. Pada suhu hanya di

bawah eutectoid, lapisan yang relatif tebal dari kedua fase α ferrite dan

Fe3C terbentuk; mikrostruktur ini disebut sebagai pearlite kasar (coarse

pearlite), dan wilayah di mana bentuknya ditunjukkan disebelah kanan

kurva penyelesaian pada Gambar 2.8. Pada saat ini temperatur, tingkat

difusi relatif tinggi, sehingga selama transformasi atom karbon dapat

menyebar jarak yang relatif jauh dalam pembentukan lamellae yang tebal.

Dengan penurunan suhu, karbon tingkat difusi menurun dan lapisan

menjadi semakin tipis. Stuktur layer tipis yang terjadi di sekitar 540°C

disebut fine pearlite; ini adalah juga ditunjukkan pada Gambar 2.8.

Photomicrographs coarse dan fine pearlite untuk komposisi eutectoid

yang ditunjukkan pada gambar 2.11.

Untuk komposisi lain iron-carbon alloy, fase proeutectoid (baik

feritte atau cementite) akan berdampingan dengan pearlite. Sehingga

kurva tambahan yang sesuai dengan transformasi proeutectoid juga harus

Gambar 2.10 Isothermal transformation diagram untuk eutectoid iron-carbon alloy,

dengan kurva superimposed isothermal heat treatment (ABCD) Sumber : (William D.

Callister, Jr. 2001)

20

termasuk pada isothermal transformation diagram. Salah satu diagram

untuk 1,13 wt% paduan C ditunjukkan pada gambar 2.12.

2.5.3 Panas pengelasan

Hery (dalam Suratman, 2003) menjelaskan bahwa dalam

pengelasan, untuk mencairkan logam induk dan logam pengisi diperlukan

energi yang cukup. Energi yang dihasilkan dalam operasi pengelasan

berasal dari bermacam-macam sumber tergantung pada proses

pengelasannya. Pada pengelasan busur listrik, sumber energi berasal dari

listrik yang diubah menjadi energi panas. Energi panas ini sebenarnya

hasil kolaborasi dari parameter arus las, tegangan las dan kecepatan

Gambar 2.11 Photomicrographs dari (a) coarse pearlite dan (b) fine pearlite 3000X

(Sumber : William D. Callister, Jr. 2001)

Gambar 2.12 Isother-mal transformation diagram untuk 1.13 wt % C iron carbon

alloy: A, austenite; C, proeutectoid cementite; P, pearlite.


21

pengelasan. parameter ketiga yaitu kecepatan pengelasan ikut

mempengaruhi energi pengelasan karena proses pemanasannya tidak

diam ditempat, akan tetapi bergerak dengan kecepatan tertentu.

Kualitas hasil pengelasan dipengaruhi oleh energi panas yang

berarti dipengaruhi juga oleh arus las, tegangan dan kecepatan

pengelasan. hubungan antara ketiga parameter tersebut menghasilkan

energi pengelasan yang disebut heat input (masukan panas). Persamaan

masukan panas dapat dituliskan sebagai berikut:

Heat input = V x I / ν (2.2)

Dimana : V = Tegangan (Volt)

I = Arus pengelasan (Ampere)

ν = Kecepatan pengelasan (mm/s)

Untuk memperoleh masukan panas yang sebenarnya dari suatu

proses pengelasan, persamaan masukan panas di atas dikalikan dengan

efisiensi proses (η) sehingga persamaan tersebu menjadi :

Heat input = η x V x I / ν (2.3)

Dimana : η = Efisiensi pengelasan (%)

Efisiensi masing-masing proses pengelasan adalah :

Tabel 2.3 Efisiensi Proses Pengelasan

Proses pengelasan Efisiensi (%)

SAW (Submerged Arc Welding) 90 – 99

GMAW (Gas Metal Arc welding) 65 – 85

FCAW (flux core arc welding) 65 – 85

SMAW (Shielded Metal Arc Welding) 50 – 85

GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) 20 – 50

Sumber : Hery. Suratman, 2003

2.5.4 Kekerasan daerah HAZ

Mikro sruktur dari zona grain growth, zona lain di HAZ

menentukan properties dari sambungan pengelasan. Untuk memprediksi

properties dari zona ini dibutuhkan untuk mengetahui jumlah dan luasan

dari zona grain growth dan thermal cycle. Luasan dari zona grain growth

ini penting untuk menentukan panjang maksimum yang mana mudah

mengalami retak menjalar yang berhubungan dengan fracture toughness.

22

Pengetahuan tentang thermal cycle penting dalam menentukan luasan dari

graint growth dan kecepatan pendinginan.

Untuk melunakkan bisa dipanaskan pada temperatur sekitar A1,

untuk melakukan tempering dari struktur mikro dan pengkristalan ulang.

Dalam beberapa kasus, heat input yang spesifik dari proses pengelasan

telah diberi batasan untuk menjaga lebar dari zona tempered sesempit

mungkin. Dalam pengelasan plat tebal dengan ESW, zona untuk

melunakkan mendekati temperatur A3 seperti struktur di zona ini yang

mengkristal ulang ke feritic.

Di HAZ dengan temperatur di atas A3 dan khususnya di zona

underbead baik pengerasan butir austenitic terjadi yang menyebabkan

penurunan kekuatan atau perubahan struktural terjadi yang menghasilkan

mikrostruktur bainit-martensitik jenuh yang mana mengarah ke kekuatan

HAZ dibandingkan dengan logam induk. Berikut adalah gambar

perbedaan kekerasan dari bagian lasan (R.S Parmar, 1997).

2.6 Sifat mekanik dan pengujiannya

Sifat mekanik adalah suatu sifat yang sangat penting pada material,karena

sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (tentunya juga komponen

yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban atau gaya atau energi

tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan tersebut. Sifat mekanik material

biasanya dinyatakan dalam nilai yang memiliki satuan.

Gambar 2.13 Perbedaan Kekerasan pada Bagian Lasan : (a) pearlite free steel, (b) low

carbon steel. (Sumber : R.S. Parmar, 1997)

23

2.6.1 Hardness test

Kekerasan (hardness) suatu bahan boleh jadi merupakan sifat

mekanik yang paling penting, karena pengujian ini dapat digunakan untuk

menguji homogenitas suatu material. Selain itu kekerasan dapat

digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik yang lain. Bahkan nilai

kekuatan tarik yang dimiliki suatu material dapat dikonversi dari

kekerasannya. Beberapa sifat bahan yang berhubungan dengan kekerasan

ditunjukkan pada gambar (M.M. Munir, 2000).

Istilah kekerasan (hardness) sebenarnya sangat sulit untuk

didefinisikan secara tepat, karena setiap bidang ilmu memberikan

definisinya sendiri-sendiri sesuai persepsi dan keperluan yang melatar

belakangi. Meskipun demikian dalam tinjauan teknik (engineering) yang

menyangkut logam, satu definisi yang cukup mewakili menyatakan

bahwa kekerasan adalah kemampuan suatu bahan untuk tahan terhadap

indentasi atau penetrasi atau abrasi.

Ada beberapa metode pengujian kekerasan yang digunakan untuk

menguji kekerasan logam, yaitu :

1. Metode Pengujian Kekerasan Brinell

2. Metode Pengujian Kekerasan Vickers

3. Metode Pengujian Kekerasan Rockwell

Pada dasarnya metode pengujian kekerasan Vickers hampir sama

denganBrinell, hanya indentornya saja yang berbeda (M.M. Munir, 2000).

Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada metode pengujian kekerasan

Vickers adalah sebagai berikut :

1. Spesimen harus memenuhi persyaratan :

a. Rata dan halus (sangat sensitif terhadap kekasaran

permukaan)

b. Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan uji harus

horisontal.

2. Indentor yang digunakan adalah intan yang berbentuk piramida

beralas bujur sangkar dengan sudut puncak antra dua sisi yang

berhadapan 136° seperti yang ditunjukan pada gambar 2.14.

24

a. Indentor piramida intan b. Tapak indentasi c. Pengukuran diagonal

indentasi pada layar

3. Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali untuk pelat

yang tipis harus digunakan beban yang ringan sehingga tidak

terjadi anvile effect.

4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan

dengan menekankan indentor pada permukaan spesimen selama

15 - 30 detik.

5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan DPH

(Vickers Diamond Pyramidal Hardness) yang dihitung

berdasarkan diagonal indentasi dengan persamaan sebagai

berikut :

DPH = [2P sin (α/2)]/d2. ( 2.3)

Untuk α = 136°

DPH = 1,854 P/d2 ( 2.4)

Dimana : P = gaya tekan (kgf)

d = diagonal indentasi (mm)

= (d1+d2)/2

6. Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut : 150 DPH

150/10.

Dimana : 150 = nilai kekerasan

DPH = metode pengujian Vickers

150 = Gaya pembebanan (N)

10 waktu pembebanan (detik)

Gambar 2.14 Motode Pengujian Kekerasan Vickers

(Sumber : M.M. Munir, 2000)

25

2.6.3 Metalography test

Metalografi merupakan suatu metode untuk mengamati struktur

logam dengan menggunakan mikroskop. Pengamatan metalografi secara

garis besar terbagi dua, yaitu :

1. Makro etsa

2. Mikro Etsa

1. Makro etsa ( Macroscopic examination )

Yang dimaksud dengan pemeriksaan makro adalah

pemeriksaan bahan dengan mata kita langsung atau memakai kaca

pembesar dengan pembesaran rendah (a low magnification).

Kegunaannyauntuk memeriksa permukaan yang terdapat celah-

celah, lubang-lubang pada struktur logam yang sifatnya rapuh,

bentuk-bentuk patahan benda uji bekas pengujian mekanis yang

selanjutnya dibandingkan dengan beberapa logam menurut bentuk

dan strukturnya antara satu dengan yang lain menurut

kebutuhannya. Angka pembesaran pemeriksaan makro antara 0,5

kali sampai 50 kali. Pemeriksaan secara makro biasanya untuk

bahan-bahan yang memiliki struktur kristal yang tergolong besar

dan kasar, sepertimisal logam hasil coran atau tuangan, serta bahan-

bahan yang termasuk non metal (M.M. Munir, 2000).

2. Mikro etsa ( Microscopic examination )

Yang dimaksud dengan pemeriksaan mikro ialah pemeriksaan

bahan logam di mana bentuk kristal logam tergolong halus sehinga

diperlukan angka pembesaran lensa mikroskop antara 50 kali

sampai 3000 kali atau lebih dengan menggunakan mikroskop

industri.

26


27

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram alir penelitian

Metode dan langkah-langkah penelitian digambarkan secara skematis

dalam bentuk flowchart, Gambar 3.1 berikut ini merupakan flowchart penelitian

yang dilakukan :

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian (flowchart)

(Sumber : Dokumentasi Pribadi)

28

3.2 Identifikasi dan perumusan masalah

Pada tahap ini dilakukan identifikasi beberapa permasalahan yang

didapatkan pada saat melakukan pengamatan sehingga bisa dilakukan sebuah

penelitian. Kemudian dilakukan penetapan tujuan tentang apa yang ingin dicapai

dan manfaatnya bagi pihak terkait serta bagi penelitian selanjutnya. Tahap ini

merupakan dasar tentang apa yang dilakukan selama penelitian.

3.3 Studi literatur

Tahap ini dilakukan pengumpulan teori – teori yang berhubungan dengan

penelitian ini yang nantinya akan digunakan sebagai acuan dalam penelitian ini.

Dalam penelitian ini teori–teori yang diangkat adalah semua teori yang

berhubungan dengan proses pengelasan SMAW dan GMAW, tipe sambungan

las, dan material.

3.4 Persiapan material

Tahap persiapan material merupakan langkah pertama dalam pelaksanaan

penelitian ini. Pengelasan dan pemotongan spesimen dilakukan pada tahap ini.

Untuk selanjutnya dilakukan serangkaian pengujian untuk pengambilan data

penelitian.

Langkah – langkah yang dikerjakan pada tahap persiapan material adalah

sebagai berikut :

1. Pemotongan material plat baja karbon ASTM A573 Grade 50 dengan ukuran

200 x 70 x 5 mm sebanyak 24 buah dan 100 x 70 x 10 mm sebanyak 24 buah.

2. Pembuatan spesimen sebanyak 4 konfigurasi pengelasan yaitu : butt joint, tee

joint, cruciform joint, dan lap joint seperti ditunjukkan pada Gambar 3.2.

a. Butt joint b. Lap joint c. Tee joint d. Cruciform joint

Gambar 3. 2 Jenis konfigurasi sambungan las


29

3. Fitting up material sebelum dilakukan proses pengelasan seperti ditunjukkan

pada Gambar 3.7 untuk tebal material 5 mm dan 10 mm.

3.5 Persiapan logam pengisi

Pemilihan elektroda sebagai logam pengisi pada proses pengelasan dipilih

berdasarkan base metal yang akan disambung ditunjukkan pada elektroda yang

digunakan :

e. Elektroda E7016

Penggunaan elektroda E7016 dengan diameter 2.6 mm sebagai logam

pengisi dimana elektroda ini dugunakan untuk pengelasan carbon steel

dengan kandungan kimia yang terlihat pada Tabel 3.4 sebagai berikut.

Gambar 3.3 Fitting up sebelum pengelasan


a) Butt joint

b) tee joint

d) Cruciform joint

c) Lap joint

30

Tabel 3. 4 Unsur kimia pada elektroda E7016

Komposisi

Kimia C Mn Si P S Ni Cr Mo V

Persentase

(%) 0.15 1.60 0.75 0.035 0.035 0.30 0.20 0.30 0.08

Sumber :(ASME IIC, 2015)

Selain itu elektroda E7016 mempunyai mechanical properties yang

dapat dilihat pada Tabel 3.5 di bawah ini.

Tabel 3. 5 Mechanical propesties elektroda E7016

SFA/AWS Yield

(MPa)

Tensile

(MPa) Elongation (%)

CVN at -30°C

(joules)

A5.1/E7016 400 490 22 27


b. Elektroda E70S-6

Penggunaan elektroda E70S-6 dengan diameter 1.2 mm sebagai logam

pengisi dimana elektroda ini dugunakan untuk pengelasan carbon steel

dengan kandungan kimia sebagai berikut yang terlihat pada Tabel 3.6

sebagai berikut.

Tabel 3. 6 Unsur kimia pada elektroda E70S-6

Komposisi

Kimia C Mn Si P S Ni Cr Mo V

Persentase

(%)

0.06-

0.15

1.40-

1.85

0.80-

1.15 0.025 0.035 0.15 0.15 0.15 0.03

Sumber : (ASME IIC, 2015)

Selain itu elektroda E70S-6 mempunyai mechanical properties yang

dapat dilihat pada Tabel 3.7 di bawah ini.

Tabel 3. 7 Mechanical propesties elektroda E70S-6

SFA/AWS Yield

(MPa)

Tensile

(MPa) Elongation (%)

CVN at -30°C

(joules)

A5.1/E7016 400 480 22 27


31

3.6 Proses pengelasan

Proses pengelasan dilakukan dengan proses las SMAW dan GMAW

dengan parameter yang sama untuk setiap spesimen agar dampak yang dihasilkan

murni karena konfigurasi pengelasan yang berbeda. Pada proses pengelasan

dipenelitian ini berjumlah 48joint. Berikut adalah tahap pengelasan spesimen:

1. Melakukan persiapan elektroda.

2. Melakukan persiapan dengan parameter pengelasan yang telah ditentukan

yang terdapat pada Tabel 3.3.

3. Melakukan fitting up material yang terdapat pada Gambar 3.3.

4. Proses pengelasan menggunakan polaritas DC (+) dengan pengelasan SMAW

dan GMAW pada semua spesimen menggunakan elektroda E7016 dan

ER70S-6.

5. Melakukan proses pengelasan yang dapat dijelaskan sebagai berikut :

c. Pengelasan spesimen butt joint

Pengujian spesimen dapat diterangkan pada Gambar 3.4 berikut :

d. Pengelasan spesimen tee joint

Pengujian spesimen dapat diterangkan pada Gambar 3.5 berikut :

Gambar 3. 4 Pengelasan butt joint

Sumber : (Dokumentasi Pribadi)

32

e. Pengelasan spesimen cruciform joint

Pengujin spesimen dapat diterangkan pada Gambar 3.6 berikut :

f. Pengelasan spesimen lap joint

Pengujin spesimen dapat diterangkan pada Gambar 3.7 berikut :

Gambar 3.5 Pengelasan tee joint


Gambar 3. 6 Pengelasan cruciform joint


Gambar 3. 7 Pengelasan lap joint


33

Di bawah ini tabel yang dijadikan acuan parameter pengelasan pada

spesimen penelitian.

Tabel 3. 8 Parameter Pengelasan Spesimen Penelitian

Jumalah

Passes

Elektroda Parameter pengelasan Travel

Speed

(mm/min)

Positions Heat Input

(Kj/mm) Tipe Ø Polaritas Ampere Voltase

1 E7016 2.6mm DCEP 70 – 100 20 – 30 50 – 100 1G, 1F 0.84 – 1.62

Tabel 3. 9 Parameter Pengelasan Spesimen Penelitian

Jumalah

Passes

Elektroda Parameter pengelasan Wire

Speed

(m/min)

Positions

Tipe Ø Polaritas Ampere Voltase

1 E70S-6 1.2mm DCEP 120 - 380 18 – 34 2.5 – 15 1G, 1F

Sumber : ( ESAB Handbook, 2015)

3.7 Pengujian

Untuk mengetahui bagaimana hasil dari metode di atas dan dapat

membandingkan hasil diantaranya serta mengetahui pengaruh apa saja yang

terjadi pada lowcarbon steel ASTM A572 Grade 50 terhadap konfigurasi

sambungan las yang berbeda ini maka dilakukan pengujian pada hasil lasan

spesimen penelitian. Jenis dari pengujian yang dilakukan adalah pengujian

merusak atau destructive test. Sebelum dilakukan pengujian, cutting plan harus

ditentukan sebelum material dipotong untuk membagi sesuai ukuran dari tiap

spesimen uji sesuai pada standard yang diacu. Dalam hal ini menggunakan

cutting plan dari ASME IX, 2015 namun karena pengujiannya terbatas pada

dimensi material maka dilakukan modifikasi seperti Gambar 3.8 berikut.

34

Adapun uraian langkah pengujian dan jenis-jenis pengujian yang digunakan

adalah sebagai berikut:

3.7.1 Uji kekerasan ( Hardness test )

Dari pengujian ini yang didapat adalah nilai kekerasan HAZ material uji

yang sudah dilakukan proses pengelasan pada berbagai variasi yang ada.

Pengujian kekerasan ini menggunakan metode Vickers.Titik pengambilan sampel

dapat dilihat pada Gambar 3.9 berikut.

a. Peralatan

1. Mesin uji kekerasan

2. Mesin polisher

3. Kertas gosok (grid 60, 240, 800, dan 1000)

4. Driyer (pengering)

5. Larutan Nital 2% (Alkohol 98 ml + HNO3 2 ml)

Gambar 3.8 Cutting plan untuk spesimen uji


b) Lap joint a) Butt joint

d) Tee joint c) Crusiform joint

35

b. Prosedur pengujian

1. Memoles atau menggosok spesimen dengan kertas amplas pada

mesin polisher.

2. Melakukan etching dengan Larutan Nital 2% (Alkohol 98 ml +

HNO3 2 ml) untuk melihat secara visual daerah lasan, HAZ, dan

daerah base metal.

3. Setelah itu dilanjutkan memberi 3 titik pada daerah HAZ sebagai

daerah uji kekerasan. Untuk daerah HAZ diuji pada jarak 1mm dari

fusion line.

4. Memasang spesimen pada ragum mesin uji kekerasan.

5. Memberikan beban 5 kgf dengan waktu pembebanannya 15 detik.

6. Hasil diagnose dan kekerasannya akan tampak pada layar mesin uji

kekerasan secara otomatis.

3.7.2 Metalography test

Metalography test merupakan salah satu pengujian yang bertujuan untuk

mengetahui microstructure dari suatu material. Metalography mempunyai dua jenis

pengujian yakni macro test, dan micro test. Macro test merupakan salah satu jenis

pengujian metalographi yang didalam proses pengambilan gambar dapat

menggunakan bantuan kamera digital karena base metal, HAZ, dan weld metal tidak

Gambar 3.9 Titik pengambilan kekerasan pada spesimen uji


b) Lap joint a) Butt joint

d) Tee joint c) Cruciform joint

36

dapat terlihat dengan jelas tanpa pembesaran lensa. Sedangkan micro test merupakan

salah satu pengujian metalography yang dalam prosesnya membutuhkan bantuan

mikroskop karena untuk melihat microstructure dari material tersebut.

Berikut ini merupakan alat dan bahan yang digunakan dalam proses

metalografi baik macro maupun micro test :

a. Bahan

1. Potongan spesimen

2. Kertas gosok (grid 600, 800, 1000, 1200, dan 1500)

3. Kain wool

4. Bubuk alumina

5. Larutan Nital 2% (Alkohol 98 ml + HNO3 2 ml )

6. Kain bersih

b. Peralatan

1. Polishing machine

2. Cawan kimia

3. Pipet

4. Mikroskop

5. Dryer

c. Langkah kerja

1. Grinding

a) Mengambil kertas gosok grid 320 yang telah disesuaikan dengan

bentuk piringan mesin polishing.

b) Melakukan polishing dengan air yang mengalir sampai halus pada

permukaannya. Amati permukaannya dan pastikan arah goresan

searah dan tidak ada yang tidak searah.

c) Bila goresan sudah searah, ganti dengan kertas gosok dengan grid

lebih tinggi (320, 400, 600, 800, 1000, 1200, dan 1500). Ulangi

seperti langkah di atas.

d) Perhatikan arah goresan pada setiap pergantin kertas gosok harus

tegak lurus dengan orientasi penggosokan sebelumnya.

37

2. Polishing

a) Pasang kertas kain wool pada mesin polishing, nyalakan

mesinpolishing dan nyalakan sedikit air.

b) Benda yang akan di-polishing dicelupkan terlebih dahulu kedalam

serbuk alumina, setelah itu polishing dan beri sedikit tekanan di atas

kain wool tersebut sampai benda uji halus.

c) Amati permukaan benda uji tersebut apakah masih ada goresan yang

terlihat, jika belum maka harus di-polishing lagi sampai tidak ada

goresan.

d) Proses polishing selesai jika sudah tidak ada goresan dari proses

grinding (grid 1500) dan halus seperti cermin.

e) Untuk membersihkan sisa-sisa polishing powder, spesimen dicuci

dengan air dan alcohol lalu dikeringkan dengan dryer atau dengan soft

tissue.

3. Etching

a) Menyiapkan alat-alat yang diperlukan seperti pipet, cawan kimia, dan

dryer yang telah dibersihkan terlebih dahulu.

b) Mengambil 2 ml larutan HNO3 dengan pipet dan menuangkan ke

cawan kimia.

c) Kemudian mencapur HNO3 dengan alcohol 98 ml.

d) Oleskan spesimen dengan larutan secara merata pada permukaan yang

akan di etsa dan segera siram dengan air dan alkohol.

e) Mengeringkan spesimen tersebut dengan dryer.

3.8 Pengumpulan dan pengolahan data

Setelah pengujian seluruh spesimen, pengumpulan data berupa data

kuantitatif dan kualitatif. Untuk data kuantitatif akan disajikan dalam bentuk

tabel dan grafik sehingga memudahkan dalam proses membandingkan dan

analisis pengaruhnya.

38

3.9 Analisis

Setelah data terkumpul maka analisis dilakukan melalui acceptance criteria

sesuai standard yang digunakan dan pembahasan pengaruh-pengaruh yang saling

berkaitan. Selain itu juga dilakukan pembandingan pada setiap konfigurasi las

yang ditentukan oleh peneliti.

3.10 Kesimpulan

Penarikan kesimpulan didapatkan setelah analisis data dan hasil pengujian

dilakukan. Saran diberikan oleh peneliti atau penulis apabila dalam penelitiannya

terdapat kekurangan dan keterbatasan yang menyebabkan hasil tidak sesuai

denganyangdiinginkan.

39

BAB 4

ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian makro

Pengujian ini dilakukan untuk melihat area – area internal dari hasil

proses pengelasan dengan fokus membandingkan luas HAZ dari proses

pengelasan pada variasi konfigurasi sambungan las butt joint, lap joint, tee joint,

dan cruciform joint dengan proses pengelasan SMAW dan GMAW pada plat

dengan tebal 5 mm dan 10 mm. Hasil pengujian makro dapat dijelaskan dengan

Gambar 4.1 dan hasil perbandingan dari uji makro pada variasi tersebut dapat

dilihat pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 berikut ini :

Gambar 4.1 Sketsa foto pengujian makro

(Sumber : Dokumentasi Pribadi. 2019)

40

Tabel 4.1 Hasil Uji Makro Plat 5 mm

(Sumber : Dokumentasi Pribadi, 2019)

Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-BS

-1

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

23.4

mm2

22.9

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-BS

-2

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 27.6

mm2

24.4

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-BS

-3

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

25.3

mm2

26.7

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-BG

-1

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

16.3

mm2

13.3

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

41

Tabel 4.1 Hasil Uji Makro Plat 5 mm ( lanjutan )


Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-BG

-2

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

15.7

mm2

14.0

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-BG

-3

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

14.7

mm2

16.6

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-LS

-1

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

10.5

mm2

14.1

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

TP

-LS

-2

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Lebar HAZ

10.2

mm2

13.2

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

42



Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-LS

-3

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 26.3

mm2

17.4

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1.5 mm

Remark Accepted

TP

-LG

-1

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

5.3

mm2

6.8

mm2

Discontinuity

Type

Incomplete

Fusion

Remark Rejected

TP

-LG

-2

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

6.3

mm2

7.2

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

TP

-LG

-3

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

6.0

mm2

7.1

mm2

Discontinuity

Type

Undercut

1 mm

Remark Accepted

43

Tabel 4.1 Hasil Uji MakroPlat 5 mm ( Lanjutan )


Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-TS

-1

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 13.2

mm2

20.8

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-TS

-2

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

23.2

mm2

22.2

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-TG

-1

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

3.7

mm2

10.3

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

TP

-TG

-2

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 5.1

mm2

11.7

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

44



Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-TG

-1

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

3.7

mm2

10.3

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

TP

-TG

-2

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 5.1

mm2

11.7

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

TP

-TG

-3

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

5.1

mm2

15.3

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

TP

-CS

-1

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ

6.8

mm2

25.6

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

45



Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-CS

-2

(SM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 5.6

mm2

28.3

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-CG

-1

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 3.5

mm2

14.2

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

TP

-CG

-2

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 3.4

mm2

15.6

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

TP

-CG

-3

(GM

AW

Th

k 5

mm

)

Luas HAZ 3

mm2

14.4

mm2

Discontinuity

Type

Concavity

1 mm

Remark Accepted

46

Tabel 4.2 Hasil Uji Makro Plat 10 mm


Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-BS

-4

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

31.6

mm2

35.5

mm2

Discontinuity

Type

Linear

Indication 1

mm

Remark Rejected

TP

-BS

-5

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

35.0

mm2

31.8

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-BS

-6

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ 29.8

mm2

37.1

mm2

Discontinuity

Type

Undercut 1

mm

Remark Accepted

TP

-BG

-4

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

19.8

mm2

19.8

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

47



Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-BG

-5

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ 14

mm2

13.2

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-BG

-6

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

17.3

mm2

19.4

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-LS

-4

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

7.1

mm2

19.4

mm2

Discontinuity

Type

Undercut

< 1mm

Remark Accepted

TP

-LS

-5

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

7.2

mm2

19.0

mm2

Discontinuity

Type

Different leg

length 3 mm

Remark Accepted

48



Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-LS

-6

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

7.2

mm2

19.3

mm2

Discontinuity

Type

Undercut

< 1 mm

Remark Accepted

TP

-LG

-4

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

7.9

mm2

11.5

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-LG

-5

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ 5.2

mm2

16.3

mm2

Discontinuity

Type

Incomplete

Fusion

Remark Rejected

TP

-LG

-6

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ 7.2

mm2

17.8

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

49



Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-TS

-4

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

6.4

mm2

25.6

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-TS

-5

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ 10.4

mm2

20.4

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-TS

-6

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m) Luas HAZ

5.1

mm2

9.2

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-TG

-4

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

5.5

mm2

13.4

mm2

Discontinuity

Type

Incomplete

Fusion

Remark Rejected

50



Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-TG

-5

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

4.7

mm2

14.5

mm2

Discontinuity

Type

Linear

Indication

0.5 mm

Remark Accepted

TP

-TG

-6

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

6

mm2

10.0

mm2

Discontinuity

Type

Linear

Indication

0.5 mm

Remark Accepted

TP

-CS

-4

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

6.4

mm2

10.2

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-CS

-5

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

9.3

mm2

13.6

mm2

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

51



Sp

esim

en

Foto Makro Item

Keterangan

A B

TP

-CS

-6

(SM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

7.5

mm

12.9

mm

Discontinuity

Type -

Remark Accepted

TP

-CG

-4

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ 6

mm

9.7

mm

Discontinuity

Type

Incomplete

Fusion

Remark Rejected

TP

-CG

-5

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

7.7

mm

9.0

mm

Discontinuity

Type

Incomplete

Fusion

Remark Rejected

TP

-CG

-6

(GM

AW

Th

k 1

0 m

m)

Luas HAZ

7.5

mm

12.0

mm

Discontinuity

Type

Incomplete

Fusion

Remark Rejected

52

Dari hasil pengamatan makro etsa dengan etsa yang baik akan memudahkan

untuk menganalisa lebar HAZ anatara kedua base metal yang dapat dilihat pada

Tabel 4.3. Dari hasil pengamatan di atas didapatkan hasil sebagai berikut :

Tabel 4.3 Luas HAZ Rata-rata

Tebal

(mm) Proses

Rata-rata (mm2)

Butt Lap Tee Cruciform

5 SMAW 21.3 15.3 19..9 16.6

GMAW 15.1 6.5 8.5 9.0

10 SMAW 33.5 13.2 12.9 10.0

GMAW 17.3 11.0 9.0 8.7

(Sumber : Hasil penelitian, 2019)

1. Spesimen dengan jenis sambungan butt menghasilkan lebar HAZ yang

paling lebar antara material uji. Hal ini bisa terjadi karena perambatan

panas saat proses pengelasan material uji sama besarnya antara kedua

material pada butt joint.

2. Spesimen dengan jenis sambungan lap, dan tee menghasilkan lebar HAZ

yang lebih sempit secara berurutan diantara spesimen uji lainnya. Hal ini

dapat terjadi karena penyebaran panas yang terjadi lambat dan kondisi ini

membuat fillet weld rentan terhadap perubahan metalurgi yang tidak

seragam dibandingan dengan butt weld (R.S. Parmar, 1997).

3. Sedangkan untuk sambungan cruciform memiliki lebar HAZ paling

sempit daripada spesimen uji lainnya. Hal ini disebabkan oleh penyebaran

panas yang lebih lama daripada sambungan lap dan tee karena luasan

yang ditempuh panas untuk menyebar lebih luas.

4. Menurut (M. Dzauqi Adam, 2014) perubahan ukuran HAZ disebabkan

oleh proses pendinginan dari suatu material itu sendiri. Jadi, pada

penelitian ini dapat disimpulkan bahwa perubahan ukuran HAZ

disebabkan oleh perbedaan kecepatan pendinginan dari setiap variasi

konfigurasi sambungan las yang terjadi karena perbedaan luas permukaan

yang mana semakin besar luas permukaan maka semakin cepat

pendinginan yang terjadi.

53

4.2 Pengujian mikro

Uji mikro dilakukan pengambilan gambar dengan perbesaran 200X dan

500X pada tiap – tiap spesimen variasi konfigurasi las dengan proses pengelasan

SMAW dan GMAW pada plat dengan tebal 5 mm dan 10 mm. Titik pengambilan

gambar yaitu pada daerah base metal¸ heat affected zone, dan weld metal. Hasil

gambar dari uji mikro dapat dilihat pada Tabel 4.3 berikut :

Tabel 4.4 Hasil Uji Mikro Plat 5mm


Area Base Metal

Sp

esim

en

t

Perbesaran

200X 500X

Bu

tt J

oin

t

La

p J

oin

t

Tee

Jo

int

Cru

cif

orm

Jo

int

α

pearlite

α

pearlite

α

pearlite

α

pearlite

54

Tabel 4.4 Hasil Uji Mikro Plat 5mm ( Lanjutan )


Area HAZ

Sp

esim

en

t

Perbesaran

200X 500X

Bu

tt J

oin

t

La

p J

oin

t

Tee

Jo

int

Cru

cif

orm

Jo

int

Ket

era

ng

an

Fasa :

(α + Fe3C) pearlite (berwarna gelap)

(α) ferrite (berwarna terang)

α

pearlite

α

pearlite

α

pearlite

α

pearlite

55

Tabel 4.4 Hasil Uji Mikro Plat 5mm ( Lanjutan )


Area Weld Metal

Sp

esim

en

t Perbesaran

200X 500X

Bu

tt J

oin

t

La

p J

oin

t

Tee

Jo

int

Cru

cif

orm

Jo

int

α

pearlite

α

pearlite

α

pearlite

α

pearlite

Documents

ANALISIS VARIASI KONFIGURASI SAMBUNGAN LAS TERHADAP ...repository.ppns.ac.id/2539/1/0715040055 - Zein Ahmad Budiarta... · 1.1 Latar belakang Pada umumnya pengelasan tidak lepas dari