17

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Studi Literatur

Persiapan Alat dan Bahan

Pengelasan SMAW sambungan

butt joint dengan kampuh V

Kuat Arus

65A

Kuat Arus

80 A

Kuat Arus

95A

Pembentukan Spesimen

Pengujian

Komposisi

Kimia

Pengujian

Tarik

ASTM-E8

Pengujian

Struktur

Mikro

Pengujian

Kekerasan

Vickers

Analisa dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

18

Langkah – langkah dalam proses penelitian (dilihat pada diagram alir

penelitian Gambar 3.1) adalah sebagai berikut :

1. Studi pustaka dan studi lapangan

Studi pustaka dilakukan guna mencari referenci mengenai las

Shielded Metal Arc Welding (SMAW), baja karbon rendah, pengujian

tarik, pengujian kekerasan dan pengujian struktur mikro baik dari jurnal,

buku teks, internet maupun tugas akhir terdahulu.

Studi lapangan dilakukan untuk mencari informasi dilapangan

mengenai material (spesimen) yang diperlukan dalam penelitian dan

mencari referensi mengenai pengujian dan alat uji yang akan

diperlukan.

2. Persiapan alat dan bahan

Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan sesudah alat dan

bahan yang akan digunakan untuk penelitian dilanjutkan pemotongan

bahan yang akan di jadikan objek penelitian.

3. Pemotongan spesimen

Pemotongan spesimen dibuat dan disesuaikan dengan standar

yang digunakan yaitu ASTM E8, Pemotongan dan pembuatan groove

menggunakan mesin cutting agar hasil pemotongan dapat presisi

sesuai dengan yang diharapkan. Ukuran pemotongan material padat

dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2 Spesimen Las

19

4. Pengujian komposisi kimia

Sebelum material bahan penelitian di las menggunakan las brazing,

dilakukan pengujian komposisi terlebih dahulu untuk mengetahui

kandungan bahan kimia yang berada i dalam material spesimen yang

digunakan untuk penelitian, uji komposisi kimia dengan menggunakan

alat uji spectrometer dengan standar ASTM A751 – 01, dengan

menggunakan material baja karbon rendah.

5. Pengaturan sambungan las dan material

Variasi yang digunakan dalam proses pengelasan yaitu tipe

sambungan dan 3 macam besaran ampere. Dalam pengelasan ini tipe

sambungan menggunakan butt joint dengan material baja karbon

rendah.

6. Proses pengelasan

Proses pengelasan dengan mengatur posisi material dengan butt

lap joint. Pengelasan dilakukan dengan cara spesimen diletakkan pada

meja kerja.

7. Pengujian Tarik

Setelah pengelasan kemudian dilakukan pengujian tarik (tegangan

– regangan) pada specimen uji. Pengujian tarik (tegangan – regangan)

dilakukan untuk mengetahui seberapa besar kekuatan tarik (tegangan

– regangan) yang didapat pada pengelasan SMAW dengan ampere

yang berbeda. Pengujian dilakukan di laboratorium IST Akprin

yogyakarta, dengan beban yang digunakan 3000kgf.

Pada pengujian tarik untuk menghitung tegangan –

regangan digunakan rumus sebagai berikut :

Tegangan : σ : 𝑭

𝑨 Regangan : ℰ :

∆𝑿

𝑿

20

8.Preparasi spesimen sebelum pengujian matalografi

a. Pemotongan spesimen uji

Setelah semua spesimen selesai dilasa proses selanjutnya yaitu

pemotongan spesimen. Pemotongan spesimen dilakukan tepat

ditengah – tengah daerah las karena pengujian foto mikro tepat pada

tengah – tengah logam las. Pemotongan spesimen tersebut

menggunakan gergaji besi. Pada Gambar 3.4 di bawah ini

merupakan alur pemotongan spesimen sebagai pengujian

metalorgrafi.

Gambar 3.3 Arah pemotongan spesimen

b. Mounting

Untukpengujian foto mikro pada spesimen yang terlalu kecil, bentuk

tidak beraturan, sangat lunak mudah pecah dan berongga maka

perlu dilakukan mounting yaitu proses pengikat spesimen agar dapat

berdiri dengan tegak. Proses mounting adalah cara meletakan

spesimen pada cetakan mounting, kemudian memasukkan resin

yang telah dicampur dengan catalyst kemudian dibiarkan sekitar 30

menit sampai mengeras.

c. Penghalusan permukaan

Proses mengahalusan permukan spesimen menggunakan amplas ,

proses penghalusan menggunakan amplas dengan nomer

kekasaran 800, 1000, 1200, 1500, 2000, dan 5000.

d. Pemolesan

Pemolesan dilakukan untuk menghasilkan permukaan yang bener –

bener halus dan mengkilap sehingga pada saat pengamatan

21

permukaan dari spesimen di bawah lensa mikroskop diperoleh

pantulan cahaya yang baik pemolesan menggunakan metal polish

(autosol) dan kain halus sebagai media untuk penghalusan.

e. Pengetsaan

Langkah terakhir sebelum pengujian metalorgi engan mikroskop

adalah pengetsaan pada dasarnya etsa merupakan proses

pengikisan (korosi) terkendali yang terjadi pada permukaan logam

dengan reaksi kimia. Pengikisan atau antara struktur mikro dari

logam pada saat diamati dengan mikroskop pada material baja

karbon rendah pengetasaan menggunakan cairan HNO3.

Pengetsaan dilakukan dengan meneteskan cairan kepermukaan

logam sekitar 15-20 detik kemudian pengetsaan dibersihkan dengan

air kemudian dikeringkan dengan hair dryer selama beberapa detik.

8.Pengujian metalografi

Setelah semua spesimen dipreparasi sesuai tahapan – tahapan

diatas proses selanjutnya yaitu pengujian metalografi, pengujian

metalografi dimanfaatkan untuk mengamati struktur mikro

menggunakan mikroskop pembesaran yang dipilih yaitu 100x, 200x

dan 500x.

9.Pengujian kekerasan

Setelah spesimen selesai di lakukan pengujian metalografi

selanjutnya dilakukan pengujian kekerasan. Pengujian ini

menggunakan spesimen yang sama dengan spesimen yang di

gunakan untuk pengujian metalografi. Tujuan menggunakan

spesimen bekas pengujian metalografi yaitu untuk menghemat

waktu dan supaya lebih efisien karena sudah di haluskan

permukaannya. Pengujian kekerasan ini menggunakan mikro

vickers untuk mengetahui penyebaran kekerasan.

22

3.2 Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian di lakukan di 4 tempat yaitu untuk

pengelasan dan pembuatan groove di lakukan di BLK Surakarta,

pengujian komposisi dilakukan di UGM selanjutnya pengujian tarik

dan struktur mikro dilakukan di lab.IST Akprin yogyakarta dan untuk

uji kekerasan dilakukan di Lab.bahan ATW Surakarta.

23

3.3 Alat Dan Bahan

Untuk melakukan penelitian maka perlu alat – alat ynag dibutuhkan

untuk mempermudah penelitian. Alat yang digunakan dalam penelitian

ini yaitu meliputi.

1. Mesin las SMAW

Mesin las yang di gunakan adalah mesin las tipe AC/DC yang

ada di bengkel BLK Surakarta. Lihat pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Mesin Las SMAW

2. Elektroda

Elektroda dalam pengelasan digunakan sebagai filler atau

bahan tambah. Lihat pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Elektroda

3. Penggaris dan spidol

24

Peggaris dan spidol digunakan untuk menggambar dan

mengukur spesimen yang akan di potong. Lihat pada Gambar

3.6

Gambar 3.6 Penggaris Dan Spidol

4. Alat pemotong

Berfungsi untuk membuat groove pada benda kerja. Lihat pada

Gambar 3.7

Gambar 3.7 Mesin pemotong plat

5. Sarung tangan

Untuk melindungi tangan selama dalam proses pengelasan

agar tidak terkena percikan api dan goresan. Lihat pada gambar

3.8

25

Gambar 3.8 Sarung Tangan

6. Tang

Untuk mengangkat spesimen pada saat atau selesai

pengelasan. Lihat pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Tang

7. Gerinda

Berfungsi untuk meratakan hasil lasan dan untuk memotong

spesimen uji. Lihat pada Gambar 3.10

26

Gambar 3.10 Gerinda

8. Mounting

Alat yang berfungsi untuk memegang atau menanam spesimen

yang akan dilakukan pengujian struktur mikro. Lihat pada

Gambar 3.11

Gambar 3.11 Mounting

9. Resin dan katalis

Sebagai bahan untuk proses mounting spesimen uji. Lihat pada

Gambar 3.12

27

Gambar 3.12 Resin dan Katalis

10. Amplas

Amplas ini digunakan untuk menghaluskan spesimen dari

ukuran 200, 500, 800, 1000, 2000, 5000. Lihat pada Gambar

3.13

Gambar 3.13 Amplas

11. Autosol

Autosol adalah pasta yang digunakan untuk memules material

plat baja karbon rendah agar spesimen kelihatan mengkilap.

Lihat pada Gambar 3.14

28

Gambar 3.14 Autosol

3.4 Alat Pengujian Spesimen

1. Alat uji komposisi kimia

Pada pengujian komposisi kimia ini bertujuan untuk

mengetahui presentase kandungan unsur – unsur paduan yang

terdapat dalam spesimen uji. Menggunakan alat uji Spectrum

komosisi kimia universal (Spectrometer) yang bekerja secara

otomatis. Pengujian dilakukan dengan penembakan terhadap

spesimen uji dengan gas argon penembakan dilakukan

sebanyak 3 kali pada bagian yang berbeda. Pada uji komposisi

kimia dilakukan di laboratorium TEKNIK MESIN UGM

Yogyakarta.Alat uji komposisi dapat dilihat pada Gambar 3.15 di

bawah ini.

29

Gambar 3.15 Alat Uji Komposisi (LAB UGM)

b. Alat uji tarik

Tujuan menggunakan alat uji ini yaitu untuk mengetahui

seberapa tegangan dan regangan yang dihasilkan setelah

dilakukan pengelasan terhadap material atau spesimen sebagai

bahan penelitian. Alat yang digunakan untuk pengujian tarik

menggunakan Universal Testing Machine, dimana kedua ujung

benda dijepit kemudian diberikan gaya statik dengan kecepatan

10mm / detik dan akhirnya putus. Mesin uji tarik memiliki kapasitas

pembebanan hingga 3000 ton. Selama pembebahan, mesin

merekam pertambahan beban dan pertambahan panjang spesimen

dalam bentuk grafik. Alat uji tegangan dan regangan yang

digunakan terdapat di lab IST Akprin Yogyakarta dapat dilihat pada

Gambar 3.16

Gambar 3.16 alat uji tarik (LAB Teknik Mesin IST Akprin)

c. Alat uji struktur mikro

Pengujian struktur mikro bertujuan untuk mengetahui

struktur mikro hasil pengelasan dan mengamati cacat

pengelasan secara mirkoskopis pembesaran mirkroskop.

Pembesaran foto mikro dengan mikroskop menggunakan

pembesaran antara 50 x, 100 x, dan 200 x. Alat uji foto mikro

tersebut terdiri dari mikroskop untuk pengamatan spesimen

dan layar komputer untuk menampilkan gambar foto mikro

30

dan kemudian menyipannya. Alat pengujian foto mikro

tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.17

Gambar 3.17 Alat Uji Foto Mikro

d. Alat uji kekerasan

Pengujian kekerasan bertujuan untuk mengetahui

penyebaran kekerasan dari spesimen dari daerah

lasan,daerah HAZ dan base metal. Pengujian kekerasan di

ambil 10 titik dengan rincian 5 titik kekanan dari daerah las

dan 5 titik kekiri dari daerah lasan dengan jarak antar titik

2mm. Alat pengujian kekerasan dapat dilihat pada Gambar

3.18

31

Gambar 3.18 alat uji kekerasan mikro vickers

(LAB Teknik Mesin ATW Surakarta)

3.5 Spesimen pengujian

Total spesimen yang dibuat pada penelitian ini adalah 16 buah (yang

termasuk replikasi atau cadangan) untuk 4 jenis pengujian yaitu uji

komposisi, uji tarik uji foto mikro dan uji kekerasan (lihat Gambar 3.24,

3.25, 3.26, 3.27)

Gambar 3.19 Spesimen Uji Komposisi

Gambar 3.20 Spesimen Uji Mikro

32

Gambar 3.21 Spesimen Uji Tarik

Gambar 3.22 Spesimen uji kekerasan

3.6 Tahapan penelitian

a. Pengelasan SMAW

Adapun langakah – langkah pengelasan aalah sebagai berikut:

1. Mempersiapkan alat pengelasan dan bahan yang sudah

dipotong untuk dilakukan pengelasan.

2. Setelah itu letakan spesimen yang akan di las diatas meja las.

3. Gunakan alat keselamatan seperti kacamata dan sarung tangan

las.

4. pasang elektroda yang akan di gunakan di torch.

33

5. Menyalakan alat las SMAW dan mengatur ampere yang akan

digunakan.

6. Lakukan pengelasan posisi mendatar atau dibawah tangan.

7. Ulangi langkah sampai ketiga spesimen semua di las dengan

ampere masing-masing (65,80,95)

8. Setelah pengelasan selesai matikan alat las dan bersihkan .

b. . pengujian komposisi

langkah – langkah uji komposisi sebagai berikut:

1. Nyalakan semua alat pendukung dan sambungan dengan arus

listrik (gas argon, printer, dan lain-lain).

2. Tunggu beberapa saat alat spectrometer siap untuk melakukan

pengujian (sekitar 60 menit)

3. Setelah ada keterangan Speak Ready (Temperature ok), pilih

program yang akan di uji (FELAST).

4. Lakukan standarisasi alat uji.

5. Jika standarisasi selesai, kemudian lakukan pengujian pada

spesimen.

6. Lakukan analisa alat uji:

• Letakkan sampai uji pada meja kerja.

• Tekan start pada alat dimana analisa sample mulai dilakukan

penekan tombol start jangan dilepas sampai bunyi “spark”

terdengar.

• Lakukan penembakan 3 kali pada tempat yang berbeda.

• Setiap sesesai penembakan lakukan pembersihan pada pin

penembakan.

• Print hasil uji yang didapatkan.

7. Proses analisa selesai.

34

c. Pengujian tarik

langkah – langkah uji tarik adalah sebagai berikut:

1. Nyalakan mesin dan sambungan ke computer terlebih dahulu.

2. Setelah semua mesin menyala tunggu terlebih dahulu agar

mesin siap digunakan .

3. Setting pada komputer untuk melakukan pengujian.

4. Sebelum melakukan pengujian table diberi nama terlebih dahulu

agar supaya tidak bertumpuk.

5. Setelah selesai pasangkan specimen pada alat uji tarik,

pastikan memasang specimen lurus.

6. Setelah specimen terpasang lurus kencangkan penjepit

specimen agar sewaktu pengujian tidak terlepas.

7. Sewaktu pengujian akan keluar hasil pertabambahnya panjang

dan penambahan beban yang dilakukan.

8. Pengujian dilakukan sampai specimen putus, kemudian

didapatkan hasilnya.

d. Pengujian Foto Mikro

langkah – langkah pengujian foto mikro adalah sebagai berikut:

1. Memotong specimen menjadi beberapa untuk mempermudah

dalam pengamatan struktur mikro.

2. Melakukan mounting pada specimen yang telah dipotong agar

mudah untuk berdiri tegak dan mudah mencari titik fokus ketika

akan difoto mikro.

3. Melakukan pengamplasan dengan tingkat kekasaran bertahap

yaitu mulai dari amplas paling kasar sampai amplas 5000 yang

paling halus.

4. Melakukan pemolesan dengan kain yang telah diberi autosol.

5. Membuat cairan etsa agar dapat mengikis specimen agar

terlihat jelas ketika akan di foto mikro.

35

6. Mengamati struktur mikro menggunakan mikroskop optic

dengan pembesaran 50x, 100x, dan 500x.

e. Pengujian kekerasan

langkah-langkah yang dilakukan adalah

1. Gunakan spesimen bekas foto mikro.

2. Nyalakan mesin yang terhubung ke komputer.

3. Letakan spesimen diatas alat uji

4. Lakukan pengujian dengan menentukan titik menggunakan

mikroskop

5. Geser dari titik satu ke titik berikutnya dengan jarak 2mm.