PENGARUH PRE-STRAIN DAN TEGANGAN LISTRIK TERHADAP …eprints.uns.ac.id/16815/1/COVER.pdfpengaruh ....

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGARUH PRE-STRAIN DAN TEGANGAN LISTRIK

TERHADAP SIFAT FISIK MEKANIK DAN KOROSI

SAMBUNGAN LAS TITIK (RSW) LOGAM BEDA JENIS

ANTARA AISI 430 DAN JSL AUS (J1)

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

ARIEF ARI KUNTORO

I 1406018

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013


commit to user

EAI"A}.IAN PEI{GESAEAN

PSNGARUfl PNF-STNEMT I}AN TEGANGAN LISIRIK TBRHAI'AP

SITAT IISIKiilEI(ANIK DAI{ KOROSI SAI}IBUNGAN I,AS TITIK(xsw) LOGAI|I BEI,A JEMS AI{TARA Arslr {30 DAN JSL AUS Or)

NIM.I 1'$06018

Doseir Pepbimbing U

ST."Ivff.

NrP. 19720731 19yr02 1001

Telah dipertahmkan di MryoD Tim Dos€Nr Peneuji,

1. hrwadi Joko Yidodo. ST.JvLKom

NIP. 19730126 199702 I Oot

2. Wahyu Purwo Rahardjo. ST.JI{T.

NIP. 19720229 200012 1 001

Disu$m Oleh

NIP. 19740625 199903 1002

Mesin

a I

sT.'I!rr.

199702 I 001

DrEng. SyansulHadi,ST

llr

NIP. 19710615 199802 1002


commit to user

iv

MOTTO

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka jika kamu telah

selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan)

yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap“

(Al Insyiroh : 6-8)

“Ketika dunia mengatakan menyerah, Harapan memberi kesempatan untuk

mencoba sekali lagi”

(Hitam-Putih)

“Kapasitas masa depanmu bergantung pada buku apa yang kita baca dan dengan siapa kita bergaul”

(Bong Chandra, The Science of Luck)

“Manusia yang belum pernah mengalami penderitaan tidak akan pernah

mengalami kebahagiaan”

“Nilai manusia terletak pada apa yang diciptakannya, bukan pada jumlah

milik yang dikumpulkannya”

“Kemajuan bukanlah karena memperbaiki apa yang telah kau lakukan, tapi

mencapai apa yang belum kau lakukan”

(Kahlil Gibran, Kehidupan)

PERSEMBAHAN

Kedua Orang Tuaku, Kakek dan Nenekku

Adikku Aries Adhi Kuntoro, dan Trias W, Amd.


commit to user

v

PENGARUH PRE-STRAIN DAN TEGANGAN LISTRIK

TERHADAP SIFAT FISIK MEKANIK DAN KOROSI

SAMBUNGAN LAS TITIK (RSW) LOGAM BEDA JENIS

ANTARA AISI 430 DAN JSL AUS (J1)

Arief Ari Kuntoro Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret, Surakarta

[email protected]

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pre-strain dan

tegangan listrik sambungan las titik beda material antara AISI 430 dan JSL AUS

(J1) terhadap sifat fisik mekanik, yang meliputi beban tarik-geser, foto makro

mikro, kekerasan mikro, dan ketahanan laju korosi. Pengelasan kontruksi plat tipis

sering terjadi lengkungan dan perubahan dimensi (distorsi). Distorsi pengelasan

dapat dikurangi menggunakan pre-strain, yaitu meregangkan dan menahan daerah

yang akan dilas. Pre-strain yang diterapkan sebelum pengelasan (0%; 0.2%;

0.5%; 1%) dan tegangan listrik (1.60V; 1.79V; 2.02V; 2.30V) dengan gaya

penekanan elektroda 500N. Larutan NaCl 3.5% digunakan untuk uji korosi

potensiodimanik polarisasi.

Hasil penelitian menunjukkan, ukuran nugget membesar seiring

meningkatnya tegangan listrik yang menyebabkan mode kegagalan pullout.

Ukuran nugget menurun setelah diterapkan pre-strain pada spesimen dan

membuat mode kegagalan interfacial. Pengkasaran dan pembesaran butir HAZ

akibat panas pengelasan. Kekerasan mikro tertinggi terdapat di nugget. Korosi

yang terjadi pada spesimen adalah pitting. Laju korosi tertinggi 0.0497 mm/y pada

tegangan listrik 2.30V, 1% pre-strain. Korosi pitting terjadi akibat panas berlebih

saat pengelasan dengan pre-strain yang menyebabkan lapisan oksida pelindung

pasif film AISI 430 rusak.

Kata Kunci : las titik, pre-strain, beda material, tegangan listrik, korosi pitting,

potensiodinamik.


commit to user

vi

THE EFFECT OF PRE-STRAIN AND VOLTAGE

TO THE CORROSION AND PHYSIC MECHANICS PROPERTIES

OF DISSIMILAR SPOT WELD JOINT BETWEEN AISI 430-JSL AUS (J1)

Arief Ari Kuntoro Mechanical Engineering

Sebelas Maret University, Surakarta

[email protected]

Abstract

Distortion often occurs in thin plate welding process. Pre-strain ussualy

choosen for repairing those failure. Pre-strain is the method which to stretch and

hold the area of material before welding process. The main objective from this

research is to investigate the effect of pre-strain and voltage on corrosion and

physic mechanics properties.

Resistance Spot Welding (RSW) was used to merge two different metal

between AISI430 and JLS AUS (J1). Variation of pre-strain treatment is (0%;

0.2%; 0.5%; and 1%). Variation of voltage is (1.60V; 1.79V; 2.02V; and 2.30V).

Electrode pressure force is 500N. NaCl 3.5% solution is used for potentiodynamic

polarization corrosion test.

The experimental result showed that nugget size enlarge with increasing

voltage which cause pullout failure mode. Nugget size decrease after pre-strain

was applied to the specimen and makes interfacial failure mode. Variation of pre-

strain at 1% and voltage at 2.30V had the highest corrosion rate of 0.0497 mm/y.

Pitting corrosion is the corrosion which occurs in the specimen. Pitting corrosion

occurs due to overheating when welding with pre-strain treatment cause the

protective oxide passive film layer from AISI430 was damaged.

Keywords : resistance spot welding, pre-strain, dissimilar metal, electric voltage,

pitting corrosion, potentiodynamic.


commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, hidayah dan

inayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun tujuan penulisan

skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar

Sarjana Teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Penulis menyampaikan terima kasih yang sangat mendalam kepada

semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini,

khususnya kepada :

1. Allah SWT atas kemudahan dan kelancaran yang telah diberikan.

2. Kedua Orang Tuaku, Adikku Aries Adhi Kuntoro, serta Kakek dan Nenekku

atas do’a, kasih sayang, dan semangat yang diberikan sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Triyono, ST.,MT. selaku dosen pembimbing I yang dengan sabar

dan penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan dalam penelitian

dan penulisan skripsi ini.

4. Bapak Heru Sukanto, ST.,MT. selaku dosen pembimbing II yang telah

memberikan banyak masukan dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.

5. Bapak Purwadi Joko S, ST.,M.Kom. dan Bapak Wahyu Purwo Rahardjo,

ST.,MT. selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan-masukan

dan ilmu yang berharga.

6. Bapak Didik Djoko Susilo, ST.,MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

7. Bapak Tri Istanto, ST.,MT. dan Bapak D. Danardono D.P.T, ST.,MT.,PhD.

selaku pembimbing akademik yang selama ini telah membantu dan

memperjuangkan dalam kelancaran kegiatan akademik.

8. Bapak Dr Eng. Syamsul Hadi, ST.,MT. selaku Koordinator Tugas Akhir

Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

9. Dosen-dosen Teknik Mesin FT UNS yang telah membuka wacana keilmuan.

10. Bu Elisa, Bu Parmi, Mas Har, Pak Indras, Laboran Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dan semua karyawan Fakultas


commit to user

viii

Teknik, Pak Slamet, Mas Mudakir, Mas Mursito, Mas Agus, Mas Ali, Mbah

Yo, Pak Agus Satpam dan Pak Lilik.

11. Trias W. Amd., yang telah mendukung dan terus memberikan motifasi

penulis harus dapat menyelesaikan skripsi, Terima kasih sudah mau

menunggu dan mengerti, semoga kita tetap dalam lindungan-Nya di dunia

ilal akhiroh, Amien.

12. Rekan-rekan Smart We-eS (Sutiyono, ST., Hari Setiawan, ST., Mas Faiz, Sri

Hastuti, ST., Unggul, Solihin).

13. Semua teman-teman S1 Reguler dan Non Reguler UNS angkatan 2006,

2007 dan 2008 (Aji Pramujo, ST., SiBe, Karim, Levy, Faiz, Wahid, Mamin,

Ario, Sutarmo, ST.,) yang telah memberikan dukungan sehingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi.

14. Bang Mandor, Pakdhe Pardi, Lek Jam, Om Iin, Lek Sisri, Lek Giman, Om

Ghino, Lek Ru, Om Hans, Adik keponakanku Calvin, Evi, Iin, Cici, Dika,

Jenna, Yudha, Icha, Adzin, Crew MMC MODIFIED, Wedangan Solo

Paragon, dan berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas

bantuan dan dorongan semangat serta do’anya, terima kasih.

Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi

kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan

terima kasih.

Surakarta, 08 Juni 2014

Penulis


commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman Judul ............................................................................................... i

Surat Penugasan ............................................................................................. ii

Halaman Pengesahan ..................................................................................... iii

Motto dan Persembahan ................................................................................. iv

Abstrak ........................................................................................................... v

Abstract ........................................................................................................... vi

Kata Pengantar ................................................................................................ vii

Daftar Isi ......................................................................................................... ix

Daftar Gambar................................................................................................. xi

Daftar Tabel .................................................................................................... xiii

Daftar Notasi ................................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Perumusan Masalah .................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah ......................................................................... 3

1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................... 3

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

BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ......................................................................... 5

2.2 Dasar Teori .................................................................................. 7

2.2.1 Resistance Spot Welding .................................................... 7

a. Prinsip Resistance Spot Welding .................................... 7

b. Keuntungan dari Resistance Spot Welding ..................... 8

c. Keterbatasan dari Resistance Spot Welding .................... 8

d. Parameter Pengelasan ..................................................... 8

2.2.2 Definisi Korosi ................................................................... 11

a. Klasifikasi Korosi ........................................................... 11

2.3 Pengujian Spesimen .................................................................... 12

1. Pengujian Tarik-Geser ............................................................. 12

2. Pengujian Metalografi ............................................................. 12

3. Pengujian Kekerasan ............................................................... 13

3. Pengujian Korosi Potentiodynamic Polarization .................... 13

2.4 Definisi Baja Stainless Steel ....................................................... 14

2.4.1 Definisi Baja Stainless Steel di Lingkungan 3.5% NaCl ... 15

2.4.3 Ferritic Stainless Steel AISI 430 ....................................... 16

2.4.2 Jindal Stainless Steel (J1) ................................................... 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat Penelitian ....................................................................... 18

3.2 Bahan Penelitian ......................................................................... 18

3.3 Alat Penelitian ............................................................................. 19

3.4 Prosedur Penelitian ..................................................................... 23

A. Pembuatan Spesimen .............................................................. 23


commit to user

x

B. Pembersihan Spesimen ........................................................... 23

C. Pengujian ................................................................................ 23

3.5 Metode Analisis Data .................................................................. 25

3.6 Diagram Alir Penelitian .............................................................. 26

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1 Pengujian Struktur Makro dan Mikro ......................................... 27

4.2 Pengujian Kekerasan Mikro ........................................................ 36

4.3 Pengujian Tarik-Geser dan Mode Kegagalan ............................. 39

4.4 Pengujian Potensiodinamik Polarisasi ........................................ 42

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 49

5.2 Saran ........................................................................................... 49

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 50


commit to user

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Mesin Resistance Spot Welding dengan Benda Kerja .............. 7

Gambar 2.2 Nugget Hasil Lasan Resistance Spot Welding .......................... 8

Gambar 2.3 Siklus Pengelasan dengan RSW (Single-Impulse Welding) ..... 10

Gambar 2.4 Corrosion Rate Determination ................................................. 13

Gambar 3.1 Dimensi Benda Uji .................................................................... 18

Gambar 3.2 Resistance Spot Weld Machine ................................................. 19

Gambar 3.3 Jig Stretcher .............................................................................. 20

Gambar 3.4 Mikroskop Optik Makro dan Mikro .......................................... 20

Gambar 3.5 Universal Testing Machine ....................................................... 21

Gambar 3.6 Alat Uji Potensiodinamik Polarisasi ......................................... 21

Gambar 3.7 Alat Uji Keras Micro Hardness Vickers ................................... 22

Gambar 3.8 Jangka Sorong ........................................................................... 22

Gambar 3.9 Skema Uji Tarik-Geser ............................................................. 24

Gambar 3.10 Skema Uji Mikro dan Makro .................................................... 24

Gambar 3.11 Skema Pengambilan Data Uji Keras Vickers............................ 24

Gambar 3.12 Spesimen Uji Korosi Potensiodinamik ..................................... 25

Gambar 3.13 Diagram Alir Penelitian ............................................................ 26

Gambar 4.1 Struktur Makro Sambungan Las ............................................... 28

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Tegangan Listrik dan Pre-Strain

Terhadap Ukuran Nugget .......................................................... 30

Gambar 4.3 Diagram Schaeffler Untuk Mengetahui Fasa Base Metal ......... 31

Gambar 4.4 Struktur Mikro Base Metal JSL AUS (J1) ................................ 32

Gambar 4.5 Struktur Mikro Ferritic AISI 430 Sebelum di Las ................... 33

Gambar 4.6 Diagram Schaeffler Untuk Mengetahui Fasa Daerah Nugget ... 33

Gambar 4.7 Struktur Mikro Nugget Pengelasan Ferritic Stainless Steel

AISI 430 dan JSL AUS (J1) ...................................................... 34

Gambar 4.8 Struktur Mikro Lasan HAZ Ferritic Stainless Steel AISI 430 .. 35

Gambar 4.9 Pengaruh Pre-Strain Terhadap Kekerasan Mikro Ferritic Stainless

Steel AISI 430........................................................................... 36

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Distribusi Kekerasan Mikro dengan Tingkat

Pre-Strain pada Tegangan Listrik 1.60 Volt ............................. 37







Gambar 4.14 Grafik Hubungan Tingkat Pre-Strain dan Tegangan Listrik

Pengelasan Terhadap Beban Tarik-Geser Maksimum ............. 39

Gambar 4.15 Grafik Hubungan Antara Tingkat Pre-Strain dan Tegangan Listrik

Pengelasan Terhadap Beban Tarik-Geser Maksimum ............. 40

Gambar 4.16 Hubungan Mode Kegagalan dengan Tegangan Listrik Pengelasan

dan Pre-Strain .......................................................................... 41

Gambar 4.17 Mode Kegagalan Plat Baja Tahan Karat AISI 430 Feritik dan JSL

AUS (J1) ................................................................................... 42


commit to user

xii

Gambar 4.18 Spesimen Hasil Uji Korosi 3.5% NaCl pada Tegangan Listrik

Pengelasan 1.60 Volt ................................................................ 43

Gambar 4.19 Spesimen Hasil Uji Korosi 3.5% NaCl pada Tegangan Listrik

Pengelasan 2.30 Volt ................................................................ 44

Gambar 4.20 Hasil Uji Korosi 3.5% NaCl Tanpa Pre-Strain Pada Tegangan

Listrik Pengelasan 1.60 Volt .................................................... 45

Gambar 4.21 Histogram Laju Korosi pada Larutan NaCl 3.5% ..................... 47


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Komposisi Kimia Material (%wt) ......................................................... 18

Tabel 3.2 Sifat Mekanik Material ......................................................................... 19

Tabel 4.1 Kategori Tingkat Laju Ketahan Korosi................................................. 48


commit to user

xiv

DAFTAR NOTASI

Halaman HV = 1.854 P/d2 ………………………………………………………………... 13 HV = Hardness Vickers Number (HVN) P = Beban Penekanan (kgf) d2 = Diagonal Rata-Rata Hasil Indentasi (mm) W = Q.M atau, W = Q.EW ………………………………………………….... 14 n.F F CR (mm/y) = 3.27x10-3 Icorr (EW) ……………………………………………. 14 d Q = Muatan Listrik (Coulomb) n = Jumlah Elektron yang Terlibat Dalam Reaksi Elektrokimia W = Berat Jenis Elektroaktif (gr) M = Berat Molekul (gr) F = Faraday (96.500 Coulomb) mm/y = Milimeter per Tahun Icorr = Densitas Arus Korosi (μAcm2) EW = Berat Ekuivalen dari Spesimen yang Terkorosi (g) d = Densitas Spesimen (g/cm3)

PENGARUH PRE-STRAIN DAN TEGANGAN LISTRIK TERHADAP …eprints.uns.ac.id/16815/1/COVER.pdfpengaruh ....

Documents

Transcript of PENGARUH PRE-STRAIN DAN TEGANGAN LISTRIK TERHADAP …eprints.uns.ac.id/16815/1/COVER.pdfpengaruh ....