Cover

STUDI PENGARUH PERLAKUAN PANAS PADA HASIL PENGELASAN BAJA ST37 DITINJAU DARI

KEKUATAN TARIK BAHAN

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

IMBARKO NIM. 050401073

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2010

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas

segala karunia dan rahmatNya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga

dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana

Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Teknik Pengelasan,

yaitu “ Studi Pengaruh Perlakuan Panas Pada Hasil Pengelasan Baja ST37

Ditinjau Dari Kekuatan Tarik Bahan ”.

Dalam penulisan Skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala

kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh

dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen

Pembimbing.

Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua Orang Tua penulis, Ayahanda tercinta dan Ibunda tercinta yang terus

membimbing dan mengarahkan penulis.

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng selaku dosen pembimbing yang

telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis dalam

menyelesaikan Skripsi ini.

3. Bapak Dr.-Ing. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus,

ST. MT serta Bapak Ir. Tugiman, MT selaku Ketua dan Sekretaris serta

Koordinator Skripsi Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas

Teknik USU.

5. Kakak dan teman-teman tersayang, terima kasih atas segala bantuan yang telah

diberikan baik berupa moril dan materil selama kuliah hingga menyelesaikan

Skripsi ini.

6. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, terkhusus stambuk 2005 yang

tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, “ Solidarity Forever “.


Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi

penyempurnaan di masa mendatang.

Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini berguna bagi kita semua.

Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu menyertai kita.

Medan, Mei 2010 Penulis,

IMBARKO NIM. 05 0401 073


ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas yaitu pengerasan dan pelunakan pada hasil pengelasan baja ST37 ditinjau dari kekuatan tarik bahan. Proses pengerasan dan pelunakan dilakukan pada suhu 850 0C dan untuk proses pengerasan digunakan media pendingin Oli Mesran SAE 40. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental dengan menggunakan Baja ST37 produksi PT. KRAKATAU STEEL sebagai bahan spesimen uji tarik. Spesimen uji tarik disiapkan sesuai standard ASTM E8. Baja ST37 yang digunakan adalah dalam golongan low carbon steel dengan komposisi kimia C = 0,12 %, Si = 0,10 %, Mn = 0,50 %, S = 0,05 %, P = 0,04 %, Al = 0,02 %, Cu = 0,10, dan yang sisanya Fe. Logam sesuai geometri spesimen ASTM E8 dipotong dan dilas dengan arus 80 A menggunakan las SMAW DC elektroda E6013 diameter 2,6 mm dengan tipe sambungan yang digunakan adalah butt joint.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai kekuatan tarik pada metal dasar adalah sebesar 46,05 kg/mm2. Nilai kekuatan tarik paling rendah adalah 33,13 kg/mm2 terjadi pada perlakuan pelunakan yang berarti mengalami penurunan sebesar 28,06 % dari kelompok metal dasar. Sedangkan kekuatan tarik yang paling tinggi terjadi pada perlakuan pengerasan dengan media pendingin Oli Mesran SAE 40 sebesar 49,53 kg/mm2 yang berarti mengalami peningkatan kekuatan tarik sebesar 7,56 % dari metal dasar. Untuk nilai pertambahan panjang paling tinggi adalah 40,10 % terjadi pada metal dasar. Nilai pertambahan panjang paling rendah adalah 15,43 % terjadi pada perlakuan pengerasan yang berarti mengalami penurunan sebesar 61.52 % dari kelompok metal dasar. Bentuk penampang patahan yang terjadi dalam pengujian tarik baja ST37 pada spesimen original, spesimen las original, dan spesimen las diikuti dengan perlakuan pelunakan merupakan patahan ulet. Sedangkan bentuk penampang yang terjadi pada spesimen las diikuti dengan perlakuan pengerasan merupakan patahan getas.

Pada penelitian ini ada ditemui perbedaan nilai pengukuran pada setiap kelompok las tanpa perlakuan panas, kelompok las dengan perlakuan panas untuk pengerasan dan kelompok las dengan perlakuan panas untuk pelunakan. Perbedaan tersebut terjadi dipengaruhi akibat beberapa hal antara lain : geometri spesimen, distribusi panas daerah HAZ yang tidak merata, hasil las yang tidak merata, dan tegangan sisa pada hasil las. Kata kunci : E6013, SMAW, OLi SAE 40, Pengerasan, Pelunakan.


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................. i ABSTRAK .............................................................................................................iii DAFTAR ISI ........................................................................................................ .iv DAFTAR TABEL ............................................................................................ .... vii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ... viii BAB 1. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah/Batasan Masalah .................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian.................................................................................... 4

1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................. 4

1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................. 4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 6

2.1 Pengelasan ............................................................................................. 6

2.2 Las Busur Listrik ................................................................................... 6

2.3 Arus Pengelasan .................................................................................... 8

2.4 Elektroda ............................................................................................... 9

2.5 Pengelasan Baja Karbon ...................................................................... 10

2.6 Daerah Pengaruh Panas (HAZ) ............................................................ 11

2.7 Tipe Sambungan ................................................................................... 13

2.8 Perlakuan Panas.................................................................................... 14

2.9 Pengujian Tarik ................................................................................... 18

BAB 3. METODE PENELITIAN ..................................................................... 21

3.1 Populasi Dan Sampel ............................................................................ 21

3.2 Variabel Penelitian .............................................................................. 21

3.2.1 Variabel Bebas ................................................................................... 22

3.3.2 Variabel Terikat .................................................................................. 22

3.3.3 Variabel Control ................................................................................ 22

3.3 Metode Pengumpulan Data .................................................................. 22

3.3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian ........................................................... 22


3.3.2 Proses Pengumpulan Data ................................................................. 23

3.3.3 Dimensi Benda Uji ........................................................................... 24

3.3.4 Pelaksanaan Penelitian ...................................................................... 24

3.3.5 Proses Pengujian Tarik ..................................................................... 31

3.3.6 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 33

BAB 4. DATA HASIL PENELITIAN ................................................................ 34

4.1 Pengujian Tarik Spesimen Original ...................................................... 34

4.1.1 Bentuk Patahan Yang Terjadi Pada Metal DaSar ................................ 36

4.2 Pengujian Tarik Spesimen Las Original ................................................ 37

4.2.1 Perpatahan Pada Spesimen Las Original ............................................. 41

4.2.2 Daerah Pengaruh Panas (HAZ) Pada Spesimen Las Original ............... 42

4.3 Pengujian Tarik Spesimen Las Diikuti Dengan Perlakuan Hardening .... 45

4.3.1 Bentuk Patahan Yang Terjadi Pada Spesimen Las Diikuti Dengan

Perlakuan Hardening .......................................................................... 49

4.3.2 Daerah Pengaruh Panas (HAZ) Pada Spesimen Las Diikuti Dengan

Perlakuan Hardening .......................................................................... 50

4.4 Pengujian Tarik Spesimen Las Diikuti Dengan Perlakuan Full

Annealing .......................................................................................... 50

4.4.1 Bentuk Patahan Yang Terjadi Pada Spesimen Las Diikuti Dengan

Perlakuan Full Annealing .................................................................. 55

4.4.2 Daerah Pengaruh Panas (HAZ) Pada Spesimen Las Diikuti Dengan


BAB 5. DISKUSI ................................................................................................ 57

5.1 Kekuatan Maksimum (Ultimate Strength) Tiap Spesimen ..................... 57

5.2 Kekuatan Luluh (Yield Strength) Tiap Spesimen ................................... 58

5.3 Pertambahan Panjang (Elongation) Tiap Spesimen ................................ 60

5.4 Batas Proporsional (Proportional Limit) Tiap Spesimen ....................... 61

5.5 Analisis Penyebab Terjadinya Perbedaan Nilai Pengukuran Pada

Spesimen ............................................................................................ 62


BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 64

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... .64

5.2 Saran ................................................................................................... .65

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hubungan Diameter Elektroda Dengan Arus Pengelasan ................ ...... 8

Tabel 3.1 Daftar Keterangan Dimensi Gambar .................................................... 24

Tabel 3.2 Hubungan Antara Material Dasar Dan Tipe Elektroda Yang Dipakai ... 27

Tabel 3.3 Spesifikasi Elektroda Terbungkus Dari Baja Lunak ............................ 27

Tabel 4.1 Komposisi Kimia Baja ST37 ................................................................ 34

Tabel 4.2 Mechanical Properties Baja ST37 ........................................................ 35

Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Metal Dasar (Tanpa Las) ............... 35

Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Material Dilas Tanpa Heat

Treatment. .......................................................................................... 40

Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Material Dilas Diikuti Dengan

Perlakuan Hardening ......................................................................... 46

Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Material Dilas Diikuti Dengan


Tabel 5.1 Perbandingan Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Setiap Kondisi

Perlakuan Kelompok Benda Uji ......................................................... 57

Tabel 5.2 Data Hasil Pengujian Tarik Ultimate Strength Tiap Spesimen ............ 57

Tabel 5.3 Data Hasil Pengujian Tarik Yield Strength Tiap Spesimen ................. 58

Tabel 5.4 Data Hasil Pengujian Tarik Elongation Tiap Spesimen ....................... 60

Tabel 5.5 Data Hasil Pengujian Tarik Prop. Limit Tiap Spesimen ...................... 61


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Las Busur Dengan Elektroda Terbungkus ...................................... ...... 7

Gambar 2.2 Elektroda Las ....................................................................................... 9

Gambar 2.3 Daerah Las ........................................................................................ 11

Gambar 2.4 Siklus Termal Las ............................................................................... 12

Gambar 2.5 Jenis Sambungan yang Biasa Digunakan dalam Proses Pengelasan .... 13

Gambar 2.6 Diagram Keseimbangan Fe-Fe3C ........................................................ 16

Gambar 2.7 Kurva Pendinginan Pada Diagram TTT .............................................. 17

Gambar 2.8 Kurva Tegangan-Regangan ................................................................ 20

Gambar 3.1 Spesimen Uji Tarik ............................................................................ 24

Gambar 3.2 Mesin Gerinda Potong ........................................................................ 25

Gambar 3.3 Baja ST37 Yang Akan Dilas ................................................................ 25

Gambar 3.4 Mesin Las .......................................................................................... 26

Gambar 3.5 Elekroda ............................................................................................ 26

Gambar 3.6 Mesin Gerinda Tangan ....................................................................... 28

Gambar 3.7 Mesin Milling .................................................................................... 28

Gambar 3.8 Tungku Pemanas ............................................................................... 29

Gambar 3.9 Tang penjepit ..................................................................................... 29

Gambar 3.10 Wadah Pendingin Oli ........................................................................ 30

Gambar 3.11 Spesimen yang telah didinginkan dalam furnace ............................... 30

Gambar 3.12 Spesimen Uji Tarik ........................................................................... 31

Gambar 3.13 Alat Uji Tarik ................................................................................... 31

Gambar 3.14 Spesimen Setelah Mengalami Uji Tarik ............................................ 32

Gambar 3.15 Proses Uji Tarik Dipantau Pada Monitor ........................................... 32

Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 33

Gambar 4.1 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Untuk Metal Dasar ................... 36

Gambar 4.2 Bentuk Penampang Patahan Pada Metal Dasar ................................... 36

Gambar 4.3 Tahapan Terjadinya Perpatahan Ulet Pada Sampel Uji Tarik Pada

Metal Dasar ...................................................................................... 37

Gambar 4.4 Diagram Ultimate Strength Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja

Dilas Tanpa Heat Treatment .............................................................. 40


Gambar 4.5 Diagram Yield Strength Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas

Tanpa Heat Treatment ....................................................................... 40

Gambar 4.6 Diagram Elongation Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas


Gambar 4.7 Diagram Prop. Limit Dari Hasil Pengujian Tarik Pada Baja Dilas


Gambar 4.8 Bentuk Penampang Patahan Pada Baja Dilas Tanpa Heat Treatment .. 42


Baja Dilas Tanpa Heat Treatment ...................................................... 42


Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Hardening ..................................... 47


Diikuti Dengan Perlakuan Hardening .............................................. 47


Diikuti Dengan Perlakuan Hardening .............................................. 48


Diikuti Dengan Perlakuanl Hardening ............................................. 48

Gambar 4.14 Bentuk Penampang Patahan Pada Baja Dilas Diikuti Dengan

Perlakuan Hardening ...................................................................... 49

Gambar 4.15 Tahapan terjadinya perpatahan ulet pada sampel uji tarik pada baja

dilas diikuti dengan perlakuan hardening ......................................... 49


Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing .............................. 53


Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing ....................................... 53





Gambar 4.20 Bentuk Penampang Patahan Pada Baja Dilas Diikuti Dengan

Perlakuan Full Annealing ................................................................ 55



Baja Dilas Diikuti Dengan Perlakuan Full Annealing ....................... 55

Gambar 5.1 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Ultimate Strength Tiap

Spesimen ........................................................................................ 58

Gambar 5.2 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Yield Strength Tiap Spesimen .. 59

Gambar 5.3 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Elongation Tiap Spesimen ........ 60

Gambar 5.4 Diagram Data Hasil Pengujian Tarik Prop. Limit Tiap Spesimen ....... 61


Documents

Cover