SKRIPSI - eprints.uns.ac.id · Baja Keylos 50 dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas...

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

commit to user

i

SKRIPSI

PENGARUH PEMBERIAN PANAS AWAL DENGAN PENGELASAN

SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING) TERHADAP

KETANGGUHAN IMPAK BAJA KEYLOS 50

Oleh:

Heru Saputro

X 2506015

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSIAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011


commit to user

ii

SKRIPSI

PENGARUH PEMBERIAN PANAS AWAL DENGAN PENGELASAN

SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING) TERHADAP

KETANGGUHAN IMPAK BAJA KEYLOS 50

Oleh :

Heru Saputro

X 25 06 015

Ditulis dan diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan

gelar Sarjana Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011


commit to user

iii

PERSETUJUAN

Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji

Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.


commit to user

iv

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam penulisan skripsi ini tidak

terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

perguruan tinggi dan menurut sepengetahuan penulis juga tidak terdapat karya

atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali

mengacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, 9 Juni 2011

Penulis,

Heru Saputro

X 25 06 015


commit to user

v

PENGESAHAN

Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas

Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima

untuk memenuhi persyaaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.


commit to user

vi

ABSTRAK

Heru Saputro. PENGARUH PEMBERIAN PANAS AWAL DENGAN

PENGELASAN SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING)

TERHADAP KETANGGUHAN IMPAK BAJA KEYLOS 50. Skripsi,

Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret

Surakarta, Juni 2011.

Tujuan penelitian ini adalah untuk: (1) Mengetahui sifat fisis dan mekanis

Baja Keylos 50 dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas awal, (2)

Mengetahui variasi suhu preheat yang memberikan perbedaan pengaruh terbesar

terhadap sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50 setelah dilakukan pengelasan.

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Las Inlastek Pajang Surakarta

sebagai tempat pengelasan benda uji. Uji komposisi kimia dalam penelitian ini

dilakukan di Laboratorium Polman Ceper. Dan sebagai tempat pengujian impak

dilakukan di Laboratorium Material Fakultas Teknik Mesin UNS Surakarta.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Populasi yang dipakai adalah

Baja Keylos 50. Sampel diambil dengan teknik “Purposive Sampling”, dengan 15

spesimen uji dan pengujian impak dilakukan tiga sampel untuk setiap variasi

spesimen. Teknik analisis data pada penelitian ini adalah Uji Rerata (Uji Z).

Hasil uji komposisi kimia menunjukkan bahwa ada perbedaan pada

spesimen logam induk setelah mengalami preheat dengan prosentase sebesar

0,504 % karbon, sedangkan pada spesimen logam las menunjukan prosentase

sebesar 0,115 % karbon. Hasil uji rerata ( uji Z) menunjukan bahwa ada

peningkatan ketangguhan bahan yang signifikan pada taraf signifikansi 1 % yaitu

pada variasi temperatur preheat 2700C. Dapat dilihat pada hasil uji analisis data

yang menyatakan bahwa Zobs = 57,4015 lebih besar daripada Ztabel = 4.541 (Zobs> -

Zt). Peningkatan ketangguhan impak yaitu sebesar 0,51%.

Hasil uji rerata (uji Z) adalah ada peningkatan ketangguhan bahan yang

signifikan pada variasi perbedaan temperatur preheat dibandingkan nonpreheat.

Dari hasil uji komposisi dan hasil uji ketangguhan impak yang telah dilakukan,

terlihat terjadi perbedaan kadar kadar karbon (C) sebesar 0,504 % karbon pada

Baja Keylos 50 setelah dilakukan preheat dan peningkatan ketangguhan impak

spesimen benda uji setelah dilakukan preheat.


commit to user

vii

ABSTRACT

Heru Saputro. BEGINNING HOT GIFT INFLUENCE WITH WELDING

SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING) TOWARDS STEEL

IMPACT STRENGTH KEYLOS 50. Thesis, Faculty of Teacher Training and

Education. Sebelas Maret University, July 2011.

This watchfulness aim detects: (1) Detect character fisis and mechanical

Steel Keylos 50 with beginning hot gift and without beginning hot gift, (2) Detect

temperature variation preheat that give biggest influence difference towards

character fisis and mechanical Steel Keylos 50 after done welding.

This watchfulness is done at Laboratory welds Inlastek Pajang, Surakarta

as place welding test thing. Chemical composition test in this watchfulness is

done at Laboratory Polman Ceper. Dnd as impact testing place is done at Engine

Faculty of Technique Materials Laboratory UNS Surakarta. This watchfulness

uses experiment method. population that worn Steel Keylos 50. Sample is taken

with technique “purposive sampling”, with 15 spesimen test and impact testing is

done three samples to every variation specimen. data analysis technique in this

watchfulness average test (test Z).

Chemical composition test result shows that there is difference in

spesimen raw material after experience preheat with prosentase as big as 0,504 %

carbon, while in spesimen metal welds to demo prosentase as big as 0,115 %

carbon. Average test result (test Z) demoes that there is ingredient strength

enhanced significant in standard signifikansi 1 % that is in temperature variation

preheat 2700 C. Visible in data analysis test result that declare that Zobs = 57,4015

bigger than Ztabel = 4.541 (Zobs> -Zt). impact strength enhanced that is as big as

0,51%.

Average test result (Test Z) there ingredient strength enhanced significant

in different temperature variation preheat compared nonpreheat. From

composition test result and impact strength test result that done, seen to happen

carbon degree degree difference (C) as big as 0,504 % carbon in Steel Keylos 50

after done preheat and impact strength enhanced spesimen test thing after done

preheat.


commit to user

viii

MOTTO

Ada obsebsi, ada jalan. (Penulis)

Tugas kita bukanlah untuk berhasil. Tugas kita adalah untuk mencoba, karena

didalam mencoba itulah kita menemukan dan belajar membangun

kesempatan untuk berhasil. (Mario Teguh)

Hai manusia, sesungguhnya hanya janji Allah adalah benar, maka sekali-kali

janganlah kehidupan dunia memperdayakan kamu dan sekali-kali janganlah

syaiton yang pandai menipu,memperdayakan kamu tentang Allah. (QS. Fathir :2)

(Ingatlah) ketika kamu memohon pertolongan kepada Rabb-mu, lalu

diperkenankannya bagimu. (QS. Al-Anfal :9)

Kalau semua yang kita ingini harus kita miliki darimana kita belajar keikhlasan.

Kalau semua yang kita mau harus terpenuhi darimana kita belajar kesabaran.

Kalau do’a kita dikabulkan dengan cepat darimana kita memaksimalkan

kemampuan yang diberikan pada kita. Kalau kehidupan kita selalu bahagia dari

mana kita mengenal Allah lebih dekat. (Arief Ramadhan)

Manusia dinilai berdasarkan kadar lelahnya dan biarkan kelelahan lelah

mengikuti kita. No pain, No again. (Wahyu AR)


commit to user

ix

PERSEMBAHAN

Karya ini kupersembahkan kepada :

Allah SWT, yang selalu melimpahkan kemudahan dan kelancaran

Ibu dan Bapak serta keluargaku tersayang

Teman- teman PTM 2006

AD 4665 AK, yang selalu menemani perjalananku

Almamaterku tercinta


commit to user

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. yang telah

memberikan Rahmat, Hidayah serta Innayah-Nya sehingga penulisan skripsi ini

dapat diselesaikan. Penulisan laporan ini untuk memenuhi sebagian persyaratan

mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam penulisan laporan ini penulis banyak mengalami kesulitan dan

hambatan, namun atas bantuan dari berbagai pihak penulis dapat mengatasi setiap

kesulitan dan hambatan. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih atas

segala bentuk bantuannya kepada yang terhormat :

1. Dekan FKIP UNS yang telah memberikan ijin menyusun skripsi.

2. Ketua Jurusan PTK FKIP UNS yang telah memberikan ijin penyusunan

skripsi ini.

3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP UNS, yang

telah memberikan persetujuan atas penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Drs. Subagsono, M.T selaku Dosen Pembimbing I, yang telah

membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.

5. Bapak Suharno.S.T,M.T selaku dosen pembimbing II, yang telah

membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusu skripsi.

6. Teman - teman mahasiswa Program Teknik Mesin angkatan tahun 2006.

7. Ibu, Bapak dan Keluargaku tercinta yang telah memberikan semangat,

dorongan dan sumbangan baik moril maupun materil.

Dalam penulisan laporan ini, penulis menyadari bahwa masih banyak

kekurangan. Dengan demikian skripsi ini diharapkan dapat memberikan manfaat

bagi penulis khususnya, serta bagi pembaca dan bagi perkembangan ilmu

pengetahuan di masa sekarang dan yang akan datang.

Surakarta, Juni 2011

Penulis


commit to user

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................... i

HALAMAN PENGAJUAN .................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................ iii

HALAMAN SURAT PERNYATAAN .................................................. iv

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................ v

HALAMAN ABSTRAK ......................................................................... vi

HALAMAN MOTTO ............................................................................. viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................. ix

KATA PENGANTAR ............................................................................ x

DAFTAR ISI ........................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .................................................................................. xiv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................. xv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah ......................................................... 1

B. Identifikasi Masalah .............................................................. 4

C. Pembatasan Masalah ............................................................... 4

D. Perumusan Masalah ................................................................ 5

E. Tujuan Penelitian .................................................................... 5

F. Manfaat Penelitian ................................................................. 5

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka .................................................................... 6

1. Pengertian Las ................................................................. 6

2. Las SMAW ....................................................................... 6

3. Las Busur Listrik .............................................................. 7

4. Arus Pengelasan ............................................................... 8

5. Elektroda ........................................................................... 9

6. Pengelasan Baja Karbon ................................................... 10

7. Daerah Pengaruh Panas (HAZ) ........................................ 10


commit to user

xii

8. Kampuh V......................................................................... 11

9. Preheat (Pemanasan Mula) ............................................... 11

10. Ketangguhan Impak .......................................................... 12

11. Baja Keylos 50.................................................................. 16

12. Termokopel ....................................................................... 16

B. Kerangka Pemikiran .............................................................. 17

C. Hipotesis Penelitian ................................................................ 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................... 19

B. Metode Penelitian ....................................................................... 20

C. Populasi dan Sempel .................................................................. 20

D. Teknik Pengumpulan Data .......................................................... 21

E. Desain Penelitian ......................................................................... 23

F. Teknik Analisis Data .................................................................. 27

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil dan Pembahasan Uji Komposisi Kimia ............................. 31

B. Hasil dan Pembahasan Uji Ketangguhan Impak ......................... 36

C. Pembahasan Hasil Analisis Data ................................................. 42

BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN

A. Kesimpulan ................................................................................. 44

B. Implikasi ..................................................................................... 45

C. Saran ............................................................................................ 46

Daftar Pustaka ......................................................................................... 47

LAMPIRAN


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Spesifikasi besar arus menurut tipe elektroda .................................... 8

Tabel 2. Suhu Pemanasan Mula pada Baja Karbon Sedang dan Tinggi .......... 12

Tabel 3. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Baja Keylos 50 ........................... 31

Tabel 4. Data komposisi kimia raw material Baja Keylos 50. ......................... 32

Tabel 5. Hasil Pengujian Ketangguhan Impak ................................................. 37

Tabel 6. Hasil pengujian nilai ketangguhan impak charpy .............................. 38

Tabel 7. Hasil Uji Normalitas dengan Metode Liliefors .................................. 41

Tabel 8. Hasil Ringkasan Hasil Uji Z .............................................................. 42


commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Las Busur dengan Elektroda Terbungkus ............................. 8

Gambar 2. Elektroda Las......................................................................... 9

Gambar 3. Daerah Las dan Sekitarnya .................................................... 11

Gambar 4. Kampuh V ............................................................................. 11

Gambar 5. Metode Charpy (kiri) dan Metode Izod (kanan) ................... 13

Gambar 6. Pengujian ketangguhan Charpy ............................................ 14

Gambar 7. Termokopel ........................................................................... 16

Gambar 8. Bagan Aliran Penelitian ........................................................ 23

Gambar 9. Kampuh V terbuka ................................................................ 25

Gambar 10. Histogram Hasil Uji Ketangguhan Impak

Spesimen Benda Uji ............................................................. 39

Gambar 11. Grafik Ketangguhan Impak Spesimen Benda Uji ............... 40


commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Logam Las .................. 48

Lampiran 2. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Logam Induk ............... 49

Lampiran 3. Hasil Uji Ketangguhan Impak ............................................ 50

Lampiran 4. Setifikat Baja Keylos 50 ..................................................... 51

Lampiran 5. Hasil Uji Pengelasan Nonpreheat ....................................... 52

Lampiran 6. Hasil Uji Pengelasan Preheat 2700 C .................................. 53



Lampiran 9. Pengajuan Judul Skripsi...................................................... 56

Lampiran 10. Lembar Pengesahan Proposal Skripsi .............................. 57

Lampiran 11. Presensi Seminar Skripsi .................................................. 58

Lampiran 12 Surat Keputusan Dekan FKIP UNS ................................... 60

Lampiran 13. Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ................................. 61

Lampiran 14. Permohonan Ijin Research di Lab. Inlastek Pajang .......... 62

Lampiran 15. Permohonan Ijin Research di Lab. Teknik Mesin D3 UGM

........................................................................................... 63

Lampiran 16. Permohonan Ijin Research ................................................ 64

Lampiran 17. Data Hasil Pengukuran Ketangguhan Impak Setelah

dilakukan Preheat .............................................................. 65

Lampiran 18. Uji Normalitas Kolom A1 (Non Preheat) ......................... 66

Lampiran 19. Uji Normalitas Kolom A2

(Preheat dengan Suhu 2700 C) ........................................... 67


(Preheat dengan Suhu 3000 C ............................................. 68


(Preheat dengan Suhu 3300 C) ........................................... 69

Lampiran 22. Analisis Rataan ................................................................. 70

Lampiran 23. Uji Z dengan Suhu Preheat 2700 C .................................. 71

Lampiran 24. Uji Z dengan Suhu Preheat 3000 C ................................... 72


commit to user

xvi

Lampiran 25. Uji Z dengan Suhu Preheat 3300 C ................................... 73

Lampiran 26. Tabel Distribusi Normal Baku .......................................... 74

Lampiran 27. Tabel Nilai tα ..................................................................... 75

Lampiran 28. Tabel Nilai Kritik Uji Lilliefors........................................ 76

Lampiran 29. Perhitungan Manual .......................................................... 77

Lampiran 30. Dokumentasi Penelitian .................................................... 90


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Perkembangan zaman yang disertai perkembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi (IPTEK) yang pesat dewasa ini menciptakan era globalisasi dan

keterbukaan yang menuntut setiap individu untuk ikut serta didalamnya, sehingga

sumber daya manusia harus menguasai IPTEK serta mampu mengaplikasikannya

dalam setiap kehidupan. Pengelasan merupakan bagian tak terpisahkan dari

pertumbuhan peningkatan industri karena memegang peranan utama dalam

rekayasa dan reparasi produksi logam. Hampir tidak mungkin pembangunan suatu

pabrik tanpa melibatkan unsur pengelasan.

Pada area industrialisasi dewasa ini teknik pengelasan telah banyak

dipergunakan secara luas pada penyambungan batang-batang pada konstruksi

bangunan baja dan konstruksi mesin. Luasnya penggunaan teknologi ini

disebabkan karena bangunan dan mesin yang dibuat dengan teknik

penyambungan menjadi ringan dan lebih sederhana dalam proses pembuatanya.

Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam bidang konstruksi sangat luas,

meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, pipa saluran dan lain sebagainya. Di

samping itu proses las dapat juga dipergunakan untuk reparasi misalnya untuk

mempertebal bagian-bagian yang sudah aus dan lain-lain. Pengelasan bukan

tujuan utama dari konstruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai

tujuan ekonomi yang lebih baik, karena itu rancangan las dan cara pengelasan

harus betul-betul memperhatikan kesesuaian antara sifat fisis dan mekanis dari

logam las dengan kegunaan konstruksi serta keadaan di sekitarnya.

Dalam memilih proses pengelasan harus dititikberatkan pada proses yang

paling sesuai untuk tiap-tiap sambungan las yang ada pada konstruksi. Dalam hal

ini dasarnya adalah efisiensi yang tinggi, biaya yang murah, penghematan tenaga

dan penghematan energi sejauh mungkin. Mutu dari hasil pengelasan di samping

tergantung dari pengerjaan lasnya sendiri dan juga sangat tergantung dari

persiapan sebelum pelaksanaan pengelasan, karena pengelasan adalah proses


commit to user

2

penyambungan antara dua bagian logam atau lebih dengan menggunakan energi

panas. Pada penelitian ini pengelasan yang digunakan las listrik dan asetilin. Hal

ini sangat erat hubungannya dengan arus listrik, ketangguhan, cacat las, serta retak

yang pada umumnya mempunyai pengaruh yang fatal terhadap keamanan dari

konstruksi yang dilas.

Pengelasan berdasarkan klasifikasi cara kerja dapat dibagi dalam tiga

kelompok yaitu pengelasan cair, pengelasan tekan dan pematrian. Pengelasan cair

adalah suatu cara pengelasan dimana benda yang akan disambung dipanaskan

sampai mencair dengan sumber energi panas. Cara pengelasan yang paling banyak

digunakan adalah pengelasan cair dengan busur (las busur listrik) dan gas. Jenis

dari las busur listrik ada 4 yaitu las busur dengan elektroda terbungkus, las busur

gas (TIG, MIG, las busur CO2), las busur tanpa gas, las busur rendam. Jenis dari

las busur elektroda terbungkus salah satunya adalah las SMAW (Shielding Metal

Arc Welding).

Baja adalah logam paduan antara unsur Besi (Fe) dengan Karbon (C)

dengan kadar karbon mencapai 2%. Disamping kedua unsur dalam baja terdapat

pula unsur-unsur dalam jumlah kecil, seperti Mangan (Mn), Silicon (Si), Fosfor

(P), Belerang (S). Dapat juga dipadu dengan unsur-unsur paduan seperti

Chromium (Cr), Nikel (Ni), Wolfram (W), Molibden (Mo) dan sebagainya, dan

dapat divariasi menurut kebutuhan. Baja dapat dibentuk melalui pengecoran,

pencanaian atau penempaan.

Dalam industri dikenal berbagai macam jenis baja. Jenis-jenis baja dapat

dibedakan berdasarkan komposisi kimianya, proses pembuatan, penggunaannya

atau berdasarkan salah satu sifat yang paling menonjol. Berdasarkan komposisi

baja dapat dibagi, baja karbon dan baja paduan. Jenis baja paduan dibedakan

menurut unsur paduannya. Baja mempunyai kekuatan tarik yang tinggi, antara

40–200 kg/mm.

Disamping itu baja juga mempunyai sifat keras dan ulet. Dengan

kombinasi sifat tersebut baja mempunyai kekuatan yang cukup tinggi. Sifat-sifat

baja dapat diatur dengan cara pengaturan komposisi kimianya, terutama kadar

Karbonnya. Semakin tinggi kadar karbon dalam baja, semakin tinggi kekuatannya


commit to user

3

serta kekerasannya, sementara keuletannya berkurang. Disamping itu sifat-sifat

baja dapat diatur melalui proses perlakuan panas (heat treatment).

Baja Keylos 50 ini adalah baja yang diproduksi oleh PT. TIRA

AUSTENITE Tbk. Baja ini mempunyai komposisi kandungan (% berat) C 0,40%,

Si 0,15%, Mn 0,50%. Baja ini banyak digunakan dalam pengerjaan permesinan

misalnya pembuatan tanggem, bantalan mesin, konstruksi pada kapal. Baja ini

merupakan baja karbon sedang yang mempunyai kekuatan tarik 970 N/mm2.

Apabila baja ini diberi perlakuan panas yang tepat maka akan didapatkan

kekerasan dan keuletan sesuai yang diinginkan.

Untuk mengusahakan terhadap hasil pengelasan yang baik dan berkualitas

maka perlu memperhatikan sifat-sifat bahan yang akan dilas. Penelitian tentang

pengelasan sangat mendukung dalam rangka memperoleh hasil pengelasan yang

baik. Terwujudnya standar-standar yang teknik pengelasannya akan membantu

memperluas lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran

bangunan konstruksi yang akan dilas. Untuk dapat mengetahui pengaruh hasil

pengelasan las listrik dan asitilin pada pelat baja terhadap uji kekerasan, struktur

mikro dan uji impact dari pengelasan maka perlu dilakukan pengujian terhadap

benda uji hasil dari pengelasan.

Dalam penelitian ini akan dilakukan pemberian pemanasan awal dari suatu

logam sebagai variasi suhunya. Fungsi pemberian panas awal (Preheat) adalah

untuk mencegah material yang akan dilas mengalami perubahan temperatur secara

tiba-tiba yang akan mengakibatkan retak (crack) dan melebarnya daerah HAZ

yang terkena api las. Jadi artinya bahan yang akan dilas minimal mempunyai

temperatur yang sedikit mendekati panas api las dan siap menerima panas

lanjutan. Kemudian akan dibandingkan dengan yang tidak dilakukan tanpa

pemberian pemanasan awal. Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakukan

penelitian dengan mengambil judul : “ Pengaruh Pemberian Panas Awal Dengan

Pengelasan SMAW Terhadap Ketangguhan Impak Baja Keylos 50 ”.


commit to user

4

B. Identifikasi Masalah

Penelitian ini dapat diidentifikasikan berbagai permasalahan yang

timbul berkaitan dengan latar belakang yang telah disebutkan, antara lain:

1. Karakteristik sifat fisis mencakup sifat bahan dan komposisi kimia.

2. Karakteristik sifat mekanik yaitu ketangguhan impak.

3. Semakin banyak variasi suhu (preheat) dalam pengelasan terhadap Baja

Keylos 50 semakin baik hasil yang didapatkan.

4. Untuk memperbaiki sifat mekanik baja khususnya Baja Keylos 50 dengan

cara perlakuan panas berupa preheat.

5. Pemberian panas awal dengan suhu pemanasan 2700C, 300

0C, 330

0C

kemudian dilas dengan pengelasan SMAW terhadap ketangguhan impak

Baja Keylos 50.

6. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketangguhan impak dari sebuah

struktur meliputi pengujian temperatur rendah, pembebanan lebih, dan laju

regangan tinggi terhadap angin atau impak (benturan) dan efek dari

konsentrasi tegangan seperti takikan dan retakan.

C. Pembatasan Masalah

Agar Penelitian ini tidak menyimpang dari permasalahan yang diteliti,

maka akan dibatasi permasalahanya pada:

1. Dilakukan pemberian panas awal (preheat) dengan suhu pemanasan 2700

C, 3000 C, 330

0 C, kemudian dilanjutkan dengan pengelasan jenis SMAW.

2. Sifat fisis yang dibatasi pada pengamatan visual komposisi kimia dibagi

menjadi 2 lokasi pengelasan yaitu pada weld metal (logam las) dan logam

induk.

3. Sifat mekanik yang dibatasi pada ketangguhan impak.


commit to user

5

D. Perumusan Masalah

Adapun masalah dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana sifat mekanis Baja Keylos 50 dengan pemberian panas awal

dan tanpa pemberian panas awal?

2. Pada suhu preheat berapakah yang memberikan pengaruh terbesar

terhadap sifat mekanis Baja Keylos 50 setelah dilakukan pengelasan?

E. Tujuan Penelitian

Dari perumusan masalah yang dikemukakan, maka tujuan penelitian ini

adalah untuk :

1. Mengetahui sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50 dengan pemberian

panas awal dan tanpa pemberian panas awal.

2. Mengetahui variasi suhu preheat yang memberikan perbedaan pengaruh

terbesar terhadap sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50 setelah dilakukan

pengelasan.

F. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat, sebagai berikut :

1. Manfaat Teoritis

a. Menambah Pengetahuan tentang kemajuan teknlogi di bidang metallurgi.

b. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta

khususnya di program Pendidikan Tehnik Mesin.

c. Sebagai bahan masukan atau referensi untuk penelitian selanjutnya.

2. Manfaat Praktis

a. Dapat mengetahui secara langsung perbedaan ketangguhan impak antara

pengelasan dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas awal

pada Baja Keylos 50.

b. Mengetahui karakteristik sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50.

c. Menumbuhkan motivasi bagi para peneliti metallurgy khususnya dalam

pengelasan untuk mengoptimalkan penelitian-penelitian dibidang yang

sama.


commit to user

6

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Pengertian Las

Las dalam bidang konstruksi sangat luas penggunaannya meliputi

konstruksi jembatan, perkapalan, industri karoseri dan lain-lain. Disamping untuk

konstruksi las juga dapat untuk mengelas cacat logam pada hasil pengecoran

logam, mempertebal yang aus. Secara sederhana dapat diartikan bahwa

pengelasan merupakan proses penyambungan dua buah logam sampai titik

rekristalisasi logam baik menggunakan bahan tambah maupun tidak dan

menggunakan energi panas sebagai pencair bahan yang dilas. Pengertian

pengelasan adalah salah satu cara untuk menyambung benda padat dengan jalan

mencairkannya melalui pemanasan. Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie

Normen (DIN) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam

paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair.

Penyambungan dua buah logam menjadi satu dilakukan dengan jalan

pemanasan atau pelumeran, dimana kedua ujung logam yang akan disambung di

buat lumer atau dilelehkan dengan busur nyala atau panas yang didapat dari busur

nyala listrik (gas pembakar) sehingga kedua ujung atau bidang logam merupakan

bidang masa yang kuat dan tidak mudah dipisahkan (Arifin, 1997). Paling tidak

saat ini terdapat sekitar 40 jenis pengelasan. Dari seluruh jenis pengelasan tersebut

hanya dua jenis yang paling populer di Indonesia yaitu pengelasan dengan

menggunakan busur nyala listrik (Shielded metal arc welding/ SMAW) dan las

karbit (Oxy acetylene welding/OAW).

2. Las SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

Pengelasan SMAW adalah las busur listrik terlindung dimana panas

dihasilkan dari busur listrik antara ujung elektroda dengan logam yang akan dilas

(Suharno, 2008 :24). Elektroda yang digunakan berupa kawat yang dibungkus

pelindung berupa fluks. Elektroda ini selama pengelasan akan mengalami


commit to user

7

pencairan bersama dengan logam induk dan membeku bersama menjadi bagian

kampuh las. Proses pemindahan logam elektroda terjadi pada saat ujung elektroda

mencair dan membentuk butir-butir yang terbawa arus busur listrik yang terjadi.

Bila digunakan arus listrik besar maka butiran logam cair yang terbawa menjadi

halus dan sebaliknya bila arus kecil maka butirannya menjadi besar. Pola

pemindahan logam cair sangat mempengaruhi sifat mampu las dari logam. Logam

mempunyai sifat mampu las yang tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran

yang halus. Pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan

komposisi dari bahan fluks yang digunakan. Bahan fluks yang digunakan untuk

membungkus elektroda selama pengelasan mencair dan membentuk terak yang

menutupi logam cair yang terkumpul di tempat sambungan dan bekerja sebagai

penghalang oksidasi.

Dalam pengelasan SMAW proses pengoperasian terdiri dari busur

elektroda terbungkus dan logam induk. Busur ini ditimbulkan oleh adanya

sentuhan singkat elektroda pada logam dan panas yang ditimbulkan oleh busur

akan meleleh pada permukaan logam induk untuk membentuk logam lelehan,

kemudian akan membeku bersama.

3. Las Busur Listrik

Pengelasan dengan menggunakan las busur listrik memerlukan kawat las

(elektroda) yang terdiri dari satu inti terbuat dari logam yang dilapisi lapisan dari

campuran kimia. Fungsi dari elektroda sebagai pembangkit dan sebagai bahan tambah.

Las busur listrik adalah proses penyambungan logam dengan pemanfaatan tenaga

listrik sebagai sumber panasnya. Las busur listrik merupakan salah satu jenis las

listrik dimana sumber pemanasan atau pelumeran bahan yang disambung atau di

las berasal dari busur nyala listrik (Arifin, 1997). Las busur listrik dengan metode

elektroda terbungkus adalah cara pengelasan yamg banyak di gunakan pada masa

ini, cara pengelasan ini menggunakan elektroda logam yang di bungkus dengan

fluks. Las busur listrik terbentuk antara logam induk dan ujung elektroda, karena

panas dari busur, maka logam induk dan ujung elektroda tersebut mencair dan

kemudian membeku bersama.


commit to user

8

Gambar 1. Las busur dengan elektroda terbungkus

(Sumber: Wiryosumarto dan Okumura, 1991)

4. Arus Pengelasan

Arus pengelasan adalah besarnya aliran atau arus listrik yang keluar dari

mesin las. Besar kecilnya arus pengelasan dapat diatur dengan alat yang ada pada

mesin las. Arus las harus disesuaikan dengan jenis bahan dan diameter elektroda

yang di gunakan dalam pengelasan. Penggunaan arus yang terlalu kecil akan

mengakibatkan penembusan atau penetrasi las yang rendah, sedangkan arus yang

terlalu besar akan mengakibatkan terbentuknya manik las yang terlalu lebar dan

deformasi dalam pengelasan

Tabel 1. Spesifikasi besar arus menurut tipe elektroda.


commit to user

9

5. Elektroda

Pengelasan dengan menggunakan las busur listrik memerlukan kawat las

(Elektroda) yang terdiri dari suatu inti terbuat dari suatu logam di lapisi oleh

lapisan yang terbuat dari campuran zat kimia, selain berfungsi sebagai

pembangkit, elektroda juga sebagai bahan tambah.

Gambar 2. Elektroda las

Elektroda terdiri dari dua jenis bagian yaitu bagian yang bersalut (fluks)

dan tidak bersalut yang merupakan pangkal untuk menjepitkan tang las. Fungsi

fluks atau lapisan elektroda dalam las adalah untuk melindungi logam cair dari

lingkungan udara menghasilkan gas pelindung, menstabilkan busur, sumber unsur

paduan. Pada dasarnya bila di tinjau dari logam yang di las, kawat elektroda

dibedakan menjadi elektroda untuk baja lunak, baja karbon tinggi, baja paduan,

besi tuang, dan logam non ferro. Bahan elektroda harus mempunyai kesamaan

sifat dengan logam (Suharto, 1991). Pemilihan elektroda pada pengelasan baja

karbon sedang dan baja karbon tinggi harus benar-benar diperhatikan apabila

kekuatan las diharuskan sama dengan kekuatan material.

Penggolongan elektroda diatur berdasarkan standar system AWS

(American Welding Society) dan ASTM (American Society Testing Material).

Elektroda jenis E7016 dapat dipakai dalam semua posisi pengelasan dengan arus

las AC maupun DC. Rigi-rigi yang dihasilkan akan sangat halus maka terak yang

ada akan mudah untuk di bersihkan dan busurnya dapat di kendalikan dengan

mudah. Elektroda dengan kode E7016 untuk setiap huruf dan setiap angka

mempunyai arti masing-masing yaitu:


commit to user

10

E = Elektroda untuk las busur listrik

70 = Menyatakan nilai tegangan tarik minimum hasil pengelasan

dikalikan dengan 1000 Psi

1 = Menyatakan posisi pengelasan, 1 berarti dapat digunakan untuk

pengelasan semua posisi

6 = Elektroda dengan penembusan dangkal bahan dari selaput

serbuk besi hydrogen rendah

6. Pengelasan Baja Karbon

Baja karbon sedang dan baja karbon tinggi mengandung banyak karbon

dan unsur lain dapat memperkeras baja, karena itu daerah pengaruh panas atau

HAZ pada baja ini mudah menjadi keras bila dibandingkan baja karbon rendah.

Sifatnya yang mudah menjadi keras ditambah dengan adanya hydrogen difusi

menyebabkan baja ini sangat peka terhadap retak las. Disamping itu pengelasan

dengan menggunakan elektroda yang sama kuat dengan logam lasnya dengan

pemanasan mula dan suhu pemanasan tergantung dari kadar karbon.

7. Daerah Pengaruh Panas (HAZ)

Tiga daerah hasil pengelasan yang akan kita temui bila kita melakukan

pengelasan daerah yang pertama yaitu logam las adalah daerah dimana terjadi

pencairan logam dan dengan cepat kemudian membeku. Daerah yang kedua yaitu

daerah logam induk yang mengalami perubahan struktur atau susunan dari logam

akibat panas dari tindakan pengelasan. Daerah yang kedua ini sering disebut

dengan Heat Affected Zone (HAZ). Daerah yang ke tiga adalah daerah logam itu

sendiri yang tidak mengalami perubahan struktur. Daerah HAZ merupakan daerah

paling kritis dari sambungan las, karena selain berubah strukturnya juga terjadi

perubahan sifat pada daerah ini. Secara umum struktur dan sifat daerah panas

efektif di pengaruhi dari lamanya pendinginan dan komposisi dari logam induk itu

sendiri.


commit to user

11

Gambar 3. Daerah las dan sekitarnya

8. Kampuh V

Sambungan kampuh V dipergunakan untuk menyambung logam atau plat

dengan ketebalan 6-15 mm. Sambungan ini terdiri dari sambungan kampuh V

terbuka dan sambungan kampuh V tertutup. Sambungan kampuh V terbuka

dipergunakan untuk menyambung plat dengan ketebalan 6-15 mm dengan sudut

kampuh antara 600-80

0, jarak akar 2 mm, tinggi akar 1-2 mm (Sonawan, 2004).

Gambar 4. Kampuh V

9. Pre Heated (Pemanasan Mula)

Pemanasan mula adalah memanaskan sebagian atau seluruh logam yang

akan dilas untuk mengurangi perbedaan suhu (gradient temperature) yang terjadi

antara daerah pengelasan dan daerah lain benda kerja (Alip, 1989: 232).

Pemanasan mula dapat dilakukan dengan nyala api oxy-gas, dapur tempa, dan

oven. Temperatur pemanasan awal ditentukan dengan kadar karbon logam induk

dan telah dikembangkan alat untuk menghitung temperatur pemanasan mula oleh

Lincoln Elektric.Temperatur suhu pemanasan mula baja karbon dapat dilihat pada

Tabel 2. Suhu pemanasan mula pada baja karbon sedang dan tinggi berikut:


commit to user

12

Tabel 2. Suhu pemanasan mula pada baja karbon sedang dan tinggi

Sumber : Wiryosumarto Harsono dan Okumura Toshie. 1991. Teknologi

Pengelasan Logam. Jakarta: Pradnya Paramita: 92

Pemanasan mula dilakukan sampai baja memerah dan tidak mencapai titik

kritis serta harus uniform diikuti dengan pendinginan yang merata pula, bila

pemanasan mula melebihi titik kritis maka akan terjadi perubahan karakteristik

bahan. Menyinggung masalah kegunaan preheating terhadap lasan tentu tidak

akan melebihi peruntukannya antara lain:

1. Mencegah terjadinya retak dingin

2. Menurunkan kekerasan pada HAZ

3. Menurunkan residual stress

4. Menurunkan distorsi

Terjadinya retak dapat dihindari dengan pemanasan mula dengan suhu

yang sangat tergantung pada kadar karbon atau harga ekivalen karbon. Pada tabel

diatas telah ditunjukan pemanasan mula yang dianjurkan. Untuk mengurangi

hydrogen difusi yang juga menyebabkan terjadinya retak las, harus digunakan

elektroda hydrogen rendah.

10. Ketangguhan Impak

Ketangguhan adalah tahanan bahan terhadap beban tumbukan atau kejutan

(takikan yang tajam secara drastis menurunkan ketangguhan). Tujuan utama dari

pengujian impak adalah untuk mengukur kegetasan atau keuletan bahan terhadap

beban tiba-tiba dengan cara mengukur energi potensial sebuah palu godam yang

dijatuhkan pada ketinggian tertentu. Pengujian impak adalah pengujian dengan

menggunakan beban sentakan (tiba-tiba). Ada dua macam pengujian impak yaitu


commit to user

13

dengan metode charpy dan izod. Perbedaan charpy dengan izod adalah peletakan

spesimen. Pengujian dengan menggunkan charpy lebih akurat karena pada izod,

pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi yang terukur

bukanlah energi yang mampu di serap material seutuhnya. Metode yang sering

digunakan adalah metode Charpy dengan menggunakan benda uji standar. Pada

pengujian pukul takik (impact test) digunakan batang uji yang bertakik (notch).

Pada metode Charpy, batang uji diletakkan mendatar dan ujung-ujungnya ditahan

kearah mendatar oleh penahan yang berjarak 40 mm. Bandul akan berayun

memukul batang uji tepat dibelakang takikan. Untuk pengujian ini akan

digunakan sebuah mesin dimana sebuah batang dapat berayun dengan bebas. Pada

ujung batang dipasang pemukul yang diberi pemberat. Batang uji diletakkan di

bagian bawah mesin dan takikan tepat pada bidang lintasan pemukul.

Gambar 5. Metode Charpy (kiri) dan Metode Izod (kanan)

Kerja yang dilakukan untuk mematahkan benda kerja adalah

EGesek = m.g.l ( Cos β1 – Cos α )

EPatah = m.g.l ( Cos β2 – Cos α )

ESerap = EPatah - EGesek

keterangan :

m = massa ( 9,5 kg )

g = percepatan gravitasi ( 9,8 m/s2)

l = panjang charpy ( 0,83 m )


commit to user

14

Cos β1 = sudut ayun tanpa specimen

Cos β2 = sudut ayun dengan specimen

Setelah diketahui rumus Eserap maka dapat ditentukan tingkat ketangguhan

specimen dengan rumus sebagai berikut :

K(ketangguhan) = 𝐸 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑝

𝐴

keterangan :

A = luas spesimen dibawah takikan (mm2) = a x t

a = tinggi dibawah takikan (mm)

t = lebar specimen (mm)

Eserap = Energi serap (Joule)

Gambar 6. Pengujian ketangguhan Charpy

Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energi yang diberikan

oleh beban(pendulum) dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen.

Pada saat beban dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energi

potensial maksimum, kemudian saat akan menumbuk spesimen energi kinetik

mencapai maksimum. Energi kinetik maksimum tersebut akan diserap sebagian

oleh spesimen hingga spesimen tersebut patah.Bentuk patahan spesimen akan

menimbulkan dua jenis patahan, yaitu patahan ulet dan patahan getas. Factor-

faktor yang mempengaruhi bentuk dua patah tersebut dipengaruhi oleh beberapa


commit to user

15

hal. Yaitu:

a. Temperatur

Pada temperatur yang sangat rendah, spesimen dapat bersifat getas.

Hal tersebut disebabkan butiran-butiran atom spesimen berotasi lebih cepat dan

bervibrasi sehingga lebih leluasa untuk melakukan slip sistem.

b. Jenis material

Jenis material yang atom-atomnya membentuk struktur FCC cenderung

lebih ulet dibandingkan yang membentuk struktur BCC. Hal tersebut terjadi karena

atom-atom pada struktur FCC lebih banyak melakukan slip sistem sehingga banyak

menyerap energi ketika dilakukan uji impak.

c. Arah butiran spesimen

Arah butiran spesimen yang tegak lurus dengan arah pembebanan

menyebabkan harga impak suatu specimen lebih tinggi daripada arah spesimen yang

sejajar dengan arah pembebanan. Hal tersebut terjadi karena pembebanan

memerlukan energi lebih untuk memecah butiran-butiran spesimen tersebut.

d. Kecepatan pembebanan

Pembebanan yang terlalu cepat menyebabkan spesimen mempunyai lebih

sedikit waktu yang diperlukan untuk menyerap energi sehingga hal tersebut

mempunyai pengaruh harga impak yang berbeda pada kecepatan yang berbeda.

e. Tegangan triaxial

Tegangan triaxial adalah tegangan tiga arah yang hanya terjadi di

takikan(notch). Tegangan pada specimen akan berpusat pada takikan tersebut

sehingga bentuk takikan akan mempengaruhi nilai harga impak yang didapat.

Patah ulet disebabkan oleh tegangan geser dengan ciri-ciri antara

lain: berserat, permukaanya kasar, gelap, dan terlihat sempat terjadi deformasi

palstis. Hal tersebut terjadi disebabkan oleh kekuatan butir yang lebih kuat dari

kekuatan batas butir sehingga jalur patahan terletak pada batas butir. Patah

getas disebabkan oleh tegangan normal dengan ciri-ciri antara lain: tidak

berserat, permukaannya halus, mengkilap, dan tidak terlihat adanya deformasi plastis.

Hal tersebut disebakan oleh kekuatan batas butir yang lebih kuat dari kekuatan

butir sehingga jalur patahan membelah butir-butir pada specimen tersebut.


commit to user

16

11. Baja Keylos 50

Baja Keylos 50 ini dapat dikatakan setara dengan baja EMS 45. Baja

Keylos 50 merupakan baja paduan dengan komponen-komponen paduan terdiri

dari kadar Karbon (C) 0,40%; Silicon (Si) 0,15%; Mangan (Mn) 0,50% (Catalog).

Baja ini mengaju pada standar Deutche Industrie Normen (DIN) 50049/EN

10204/2.3. Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar karbon oleh karena itu

baja karbon di kelompokkan berdasarkan kadar karbonnya. Baja dengan kadar

karbon kurang dari 0,3% disebut baja karbon rendah, baja dengan kadar karbon

0,3%-0,7% disebut dengan baja karbon sedang dan baja dengan kadar karon

0,7%-1,5% disebut dengan baja karbon tinggi.

12. Termokopel

Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak

digunakan untuk mengubah suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik

(voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis

konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan

suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.

Gambar 7. Termokopel


commit to user

17

a. Penggunaan Termokopel

Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang

luas, hingga 1800 Kelvin. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana

perbedaan suhu yang kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya

rentang suhu 0--100 °C dengan keakuratan 0.1 °C. Untuk aplikasi ini, Termistor

dan RTD lebih cocok. Contoh Penggunaan Termokopel yang umum antara lain :

1. Industri besi dan baja

2. Pengaman pada alat-alat pemanas

3. Untuk termopile sensor radiasi

4. Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi termopile.

B. Kerangka Pemikiran

Pengelasan merupakan upaya penyambungan dua buah logam dengan

jalan mencairkannya dengan pemansan. Untuk pemanasannya dibutuhkan dengan

suhu tinggi untuk mencairkan logam, oleh karena itu dalam proses pengelasan

terjadi pemanasan setempat yang mengakibatkan deformasi atau perubahan

bentuk diikuti dengan tegangan dan regangan termal pada logam yang dikenai las.

Tegangan-tegangan termal yang bersifat menetap biasannya disebut dengan

tegangan sisa yang berpengaruh jelek terhadap ketangguhan hasil lasan.

Kekuatan logam tergantung pada dimensi butiran yang menyusunnya,

semakin besar dan kasar maka semakin rapuh logam tersebut, begitu pula

sebaliknya semakin kecil dan halus maka semakin tangguh logam tersebut.

kualitas butiran ini sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu, hal ini berkaitan erat

dengan pengerjaan las yang merupakan proses penyambungan dengan

memanfaatkan energi panas sebagai sumbernya.

Penyambungan logam dengan teknik pengelasan akan menghasilkan 3

daerah struktur yaitu daerah logam induk yang tidak mengalami perubahan

struktur, daerah bahan tambah dan daerah pengaruh panas (HAZ) yaitu logam

induk yang mengalami perubahan struktur. Daerah yang rawan mengalami

kerusakan adalah daerah pengaruh panas (HAZ) karena pada daerah ini terjadi

perubahan struktur logam karena pengaruh panas dari loganm cair serta elektroda.


commit to user

18

Perubahan suhu mempengaruhi butiran kristal logam induk di sekitar daerah

pengelasan, apabila perubahan suhu ekstrim maka akan meningkatkan tegangan

dalam dan dimensi logam yang kasar sehingga menghasilkan sambungan yang

kurang baik (rapuh), untuk mencegah hal tersebut maka dibutuhkan perlakuan

panas.

Perlakuan panas yang biasa dilakukan adalah pemanasan pendahuluan atau

awal ( Preheated), pemanasan pada saat pengelasan dan pemanasan akhir.

Penelitian ini bertujuan untuk mengatahui pengaruh pemanasan pendahuluan atau

awal terhadap sifat fisis (pengamatan komposisi kimia) dan sifat mekanis

(ketangguhan impak) Baja Keylos 50, sehingga didapat data suhu pemanasan

pendahuluan yang tepat.

C. Hipotesis Penelitian

Hipotesis merupakan jawaban sementara terhadap rumusan masalah

penelitian, dimana rumusan masalh penelitian telah dinyatakan dalam bentuk

kalimat pertanyaan (Sugiyono, 2010: 96).

Dalam penelitian ilmiah, hipotesis bertujuan untuk menjawab pertanyaan

yang bersifat sementara sehingga perlu dibuktikan dengan kebenaran ilmiah.

Untuk itu perlu diajukan hipotesis dalam penelitian ini sebagai berikut:

1. Ada perubahan sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50 yang signifikan

dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas awal.

2. Pengaruh terbesar terhadap sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50

diperoleh dengan variasi suhu preheat terendah.


commit to user

19

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Tempat penelitian merupakan lokasi dimana informasi diperoleh untuk

menyatakan kebenaran penelitian. Kegiatan eksperimen dilakukan dibulan

September 2010 tempat yang digunakan adalah sebagai berikut:

a. Pemotongan spesimen untuk pengelasan dilakukan di Lab. Teknik Mesin

D3 UGM Yogyakarta.

b. Pengujian komposisi kimia di Politeknik Manufaktur Polman Ceper.

c. Proses pengelasan dilakukan di Lab Inlastek Pajang.

d. Pembentukan spesimen sesuai dengan standar dilaksanakan di bengkel

Inlastek Pajang.

e. Pengujian impak dilakukan di Lab Material Fakultas Teknik Mesin UNS

Surakarta.

Tempat tersebut dipilih dengan alasan bahwa proses konsultasi dan

pengujian dapat dilakukan dengan baik sehingga apabila dikaitkan dengan pokok

permasalahan yang akan diteliti telah memenuhi syarat.

2. Waktu Penelitian

Penelitian ini direncanakan kurang lebih 6 bulan, dari bulan Agustus 2010

sampai bulan Januari 2011. Adapun jadual pelaksanaan kegiatan sebagai berikut :

a. Pengajuan judul : 25 Juli – 2 Agustus 2010

b. Pembuatan proposal : 6 Agustus – 3 Oktober 2010

c. Seminar proposal : 20 Oktober 2010

d. Revisi Proposal : 25 Oktober – 30 Oktober 2010

e. Perijinan : 1 – 5 November 2010

f. Penelitian : 14 Maret – 13 April 2011

g. Analisis data : 15 April – 12 Mei 2011

h. Penulisan laporan : 16 – 31 Mei 2011


commit to user

20

B. Metode Penelitian

Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode eksperimen.

Penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan

manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya kontrol.

Metode eksperimen yang digunakan adalah metode eksperimen desain

acak sempurna model tetap eksperimen faktorial. Desain acak sempurna adalah

desain ini dimana perlakuan dilakukan sepenuhnya secara acak kepada unit – unit

eksperimen atau sebaliknya. Dimana syarat yang harus dipenuhi dalam desain ini

adalah mempunyai data yang homogen. (Sujana, 1996 : 15). Desain model tetap

yaitu desain yang digunakan apabila peneliti hanya mempunyai a buah taraf

faktor A dan b buah faktor B dan semuanya digunakan dalam eksperimen yang

dilakukan. (Sujana, 1996 : 116). Eksperimen faktorial adalah eksperimen yang

semua (hampir semua) taraf sebuah faktor tertentu dikombinasikan atau

disilangkan dengan semua (hampir semua) taraf tiap faktor lainnya yang ada

dalam eksperimen itu. (Sujana, 1996 : 190).

Pada penelitian ini untuk pengukuran tingkat ketangguhan digunakan

desain eksperimen faktorial 1 x 3. Terhadap satu variabel bebas yang kemudian

pada desain eksperimen ini disebut faktor. Faktor itu mempunyai tiga taraf yaitu

variasi suhu preheat 270°C, 300°C dan 330°C. Sehingga pada eksperimen ini

diperoleh desain eksperimen faktorial 1 x 3. Dengan demikian diperlukan 3

kondisi eksperimen atau 3 kombinasi perlakuan yang berbeda – beda. Pada

masing – masing perlakuan dilakukan 1 kali replikasi dan di ambil 3 spesimen

pengujian ketangguhan, sehingga total data yang diperoleh 12 data. Kemudian

ditambah lagi 3 pengujian ketangguhan pada specimen raw material sehingga

jumlah total data yang diperoleh 15 data.

C. Populasi dan Sampel

1. Populasi Penelitian

Populasi menurut Sugiyono (2010 :117) menyatakan bahwa ”Populasi

adalah wilayah generalisasi yang terdiri atas: obyek/subyek yang mempunyai

kualitas dan karakteristik tertentu yang di tetapkan peneliti untuk di pelajari dan


commit to user

21

kemudian di tarik kesimpulannya”. Populasi dalam penelitian ini adalah semua

hasil penelitian yaitu Baja Keylos 50 yang tidak dan yang mengalami perlakuan.

2. Sampel Penelitian

“Sampel adalah bagian dari jumlah dan karakteristik yang dimiliki oleh

populasi” (Sugiyono;2010:118). Sampel dalam penelitian ini adalah hasil

pengaruh suhu pemanasan awal (Preheat) dan tanpa pemanasan awal pada Baja

Keylos 50 terhadap sifat fisis dan mekanis. Jumlah sampel 4 buah yang terdiri dari

1 buah untuk pengelasan tanpa pemberian panas awal dan 3 buah lainnya untuk

pengelasan dengan pemberian panas awal. Spesimen dilas dan dipanaskan dengan

suhu 2700 C, 300

0 C, 330

0 C.

D. Teknik Pengumpulan Data

1. Identifikasi Variabel

Variabel dalam penelitian ini ada 3 variabel yaitu variabel bebas, variabel

terikat, variabel control.

a. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah suhu pemanasan awal sebesar

2700 C, 300

0 C, 330

0 C.

b. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah ketangguhan impact, uji

komposisi kimia dari pengelasan Baja Keylos 50.

c. Variabel kontrol yang dimaksud disini adalah semua faktor yang

mempengaruhi hasil pengelasan dan pemanasan. Adapun variabel kontrol

tersebut antara lain :

1) Prosedur pengelasan yaitu cara-cara pengelasan yang baik dan

benar sehingga diharapkan mendapatkan hasil pengelasan yang

berkualitas.

2) Bahan yang sama untuk semua penelitian yaitu Baja Keylos 50.

3) Elektroda yang digunakan harus sama jenis dan ukurannya yaitu

menggunakan elektroda E 7016 dengan diameter 3,2 mm.


commit to user

22

2. Sumber Data

Pengumpulan data dalam penelitian ini menggunakan metode

dokumentasi, observasi dan eksperimen langsung yaitu metode pengumpulan data

penelitian yang dengan sengaja dan secara sistematis mengadakan perlakuan atau

tindakan pengamatan terhadap suatu variabel. Dilakukan dengan cara pengujian

tanpa pemanasan awal dan dengan pemanasan awal (Preheat) pada Baja Keylos

50.

3. Pelaksanaan Eksperimen

a. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. Plat dari jenis Baja Keylos 50 dengan tebal 15 mm

2. Elektroda las yang digunakan E 7016 dengan diameter 3,2 mm

3. Arus yang digunakan adalah 130 A dengan posisi pengelasan datar

4. Kampuh yang digunakan adalah kampuh V terbuka dengan jarak antar plat

2 mm, tinggi ujung kampuh 2 mm dan sudut kampuh 700

b. Alat Penelitian

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. Mesin gergaji

2. Mesin las listrik AC/DC

3. Sikat baja

4. termokopel

5. Kikir

6. Tang penjepit

7. Perlengkapan keselamatan kerja

8. Palu

9. Ampere meter

10. Alat uji komposisi kimia milik Politeknik Manufaktur Polman Ceper.

11. Mesin uji ketangguhan impak Lab. Material Fakultas Teknik Mesin UNS

Surakarta.


commit to user

23

E. Desain Penelitian

1. Tahap Eksperimen

Gambar 8. Bagan Aliran Penelitian

Start

Non Preheat Preheat

2700 C 300

0 C 330

0 C

Bahan Baja Keylos 50

Preparasi

Pengelasan jenis SMAW

Kesimpulan

Analisis Data

Pengujian

1. Komposisi Kimia 2. Ketangguhan Impak

I : 130 A

E : E 7016, diameter

3,2 mm


commit to user

24

2. Penyiapan Bahan

Langkah-langkah Persiapan Spesimen

a. Pembuatan bahan dasar

Langkah–langkah yang dilakukan dalam proses pemotongan

bahan adalah:

1) Membuat sket bahan dasar dengan alat ukur dan penitik di material

dengan ukuran 200 mm x 100 mm x 15 mm sejumlah 2 buah.

2) Memasang material pada ragum mesin gergaji pita (saw band),

selanjutnya nyalakan mesin dengan menekan tombol on/off dan

lakukan pemotongan pada garis pemotongan yang telah ditentukan

dengan perlahan - lahan dan hati – hati.

3) Lakukan langkah tersebut sesuai dengan garis pemotongan yang

telah dibuat hingga terbentuk sesuai ukuran.

4) Membuat kampuh V terbuka dengan ukuran yang telah ditentukan

menggunakan mesin frais sesuai prosedur pengoperasian mesin.

5) Meratakan sisi – sisi pemotongan dengan kikir agar rapi dan tidak

membahayakan.

b. Pengelasan

Standar pengelasan yang digunakan dalam pembuatan bahan

adalah sebagai berikut :

1) Pengelasan posisi datar.

2) Elektroda jenis E 7016 dengan diameter 3,2 mm.

3) Arus listrik yang digunakan sebesar 130 A.

4) Pendinginan dengan udara ruangan

5) Kampuh yang digunakan adalah kampuh V terbuka dengan jarak

antar plat 2 mm, tinggi ujung kampuh 2 mm, dan sudut kampuh

700. Secara detail

dapat dilihat pada gambar di bawah ini.


commit to user

25

Gambar 9. Kampuh V terbuka

1. Pelaksanaan Preheat pada Proses Pengelasan

Langkah–langkah yang dilakukan dalam proses pengelasan bahan adalah:

a. Menyetel amperemeter yang digunakan untuk mengukur arus pada posisi

angka nol, kemudian salah satu penjepitnya dijepitkan pada kabel yang

digunakan untuk menjepit elektroda. Mesin las dinyalakan dan elektroda

digoreskan ke massa sampai jarum pada amperemeter menujuk angka 130

A. Selanjunya memulai pengelasan untuk spesimen pengelasan

nonpreheated.

b. Memanaskan bahan dasar dengan nyala api oxy-gas sampai 2700C,

kemudian diukur dengan thermokopel, kemudian lakukan pengelasan

untuk spesimen pengelasaan dengan preheated 2700C.

c. Memanaskan bahan dasar dengan nyala api oxy-gas sampai 3000C



d. Memanaskan bahan dasar dengan nyala api oxy-gas sampai 3300C



2. Pengujian Komposisi

Pengujian raw material komposisi Baja Keylos 50 ini sudah diketahui dari

katalog produk PT. Tira Austenite Tbk. Namun untuk mengetahui perbedaan

komposisi Baja Keylos 50 yang mengalami Preheat perlu diadakan kembali

pengujian komposisi kimia. Pengujian komposisi digunakan untuk mengetahui

jumlah persen karbon yang nantinya akan digunakan untuk menentukan suhu

pemanasan yang efektif. Pengujian komposisi ini dilakukan di Politeknik


commit to user

26

Manufaktur Ceper dimana nantinya akan dilakukan 4 burn di titik-titik yang akan

dicari komposisi bahan spesiment tersebut.

Adapun Langkah pengujian komposisi kimia adalah sebagai berikut:

1. Menyiapkan alat uji komposisi kimia, Spectrometer.

2. Memasang benda uji diatas landasan. Benda uji harus menutupi lubang

pada alat uji minimal diameter 14 mm, bila terjadi kebocoran maka mesin

uji tidak bekerja dengan benar, karena pada waktu penembakan gas argon

akan terjadi kebocoran.

3. Menghidupkan mesin. Pada tahap ini terjadi penyemburan gas berupa gas

argon dengan temperatur 4000°C - 8000° C selama kurang dari 30 detik.

4. Hasil pembakaran berupa cahaya yang berwarna yang kemudian menuju

optik dan dibiaskan berupa warna unsur dan ditangkap oleh detektor dalam

jumlah persen.

5. Melihat pada layar komputer hasil dari penembakan dan bisa dicetak pada

kertas yang sudah disediakan.

3. Pengujian Ketangguhan Impak

Eksperimen untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan ketangguhan antara

bahan yang mengalami perlakuan pengelasan dengan logam induk. Hasil dari

pengujian ketangguhan impak berupa tenaga yang diserap (W) dalam satuan Joule

dan nilai pukul takik (K) dalam satuan Joule/mm2. Hasil perhitungan ketangguhan

impak didapat dari rumus :




keterangan :

m = massa (9,5 kg)

g = gaya gravitasi (9,8 m/s2)

l = panjang charpy (0,83 m)


commit to user

27






𝐴

keterangan :





Prosedur dan pembacaan hasil dari pengujian ketangguhan adalah sebagai

berikut:

1. Siapkan peralatan mesin Impak Charpy

2. Menyiapkan benda uji yang akan dilakukan pengujian sesuai standar

ukuran yang telah ditetapkan.

3. Meletakan benda uji pada anvil dengan posisi takikkan membelakangi

arah ayunan palu charpy.

4. Menaikan palu charpy pada kedudukan 900

(sudut α) dengan menggunakan

handle pengatur kemudian dikunci.

5. Putar jarum penunjuk sampai berimpit pada kedudukan 900.

6. Lepaskan kunci sehingga palu Charpy berayun membentur benda uji.

7. Memperhatikan dengan mencatat sudut β dan nilai tenaga patah.

F. Teknik Analisis Data

Analisis data hasil pengujian pemberian panas awal dibandingkan dengan

spesimen tanpa pemberian panas awal dilakukan pada penelitian ini adalah

sebagai berikut :


commit to user

28

1. Analisis Komposisi kimia

Uji komposisi dilakukan dengan alat Spectrometer. Pengujian ini dapat

memberikan informasi mengenai komposisi kimia material Baja Keylos 50 secara

makro. Diameter jejak pengujian ini sekitar 1,2 cm – 1,4 cm. Hasil pengujian ini

menjadi dasar kesimpulan komposisi dasar material Baja Keylos 50 tersebut.

Selanjutnya, dari komposisi tersebut ditentukan material standar yang

dipergunakan sebagai bahan tersebut. Dalam hal ini pengujian komposisi

digunakan untuk mengetahui jumlah persen karbon yang nantinya akan digunakan

untuk menentukan suhu pemanasan yang efektif dipengujian komposisi Baja

Keylos 50 ini sudah diketahui dari katalog produk PT. Tira Austenite Tbk.

Namun untuk mengetahui perbedaan komposisi Baja Keylos 50 yang mengalami

preheat perlu diadakan kembali pengujian komposisi kimia. Untuk itu dilakukan

lagi pengujian komposisi kimia pada specimen yang telah mengalami preheat

yaitu pada daerah logam las dan daerah logam induk.

2. Analisis Ketangguhan Impak









keterangan :

m = massa (9,5 kg)

g = gaya gravitasi (9,8 m/s2)

l = panjang charpy ( 0,83 m )



commit to user

29





𝐴

keterangan :





Digunakan analisis data secara statistik untuk mengetahui ada tidaknya

perbedaan dan peningkatan ketangguhan antara bahan yang mengalami perlakuan

preheat dengan logam induk nonpreheat. Dalam penelitian ini dilakukan tiga

variasi suhu preheat untuk didapatkan ketangguhan yang tinggi. Untuk

mengetahui ada atau tidaknya peningkatan ketangguhan bahan pada keadaan

nonpreheat dibandingkan dengan preheat maka dilakukan uji Z (analisis rataan).

Rumus yang digunakan dalam uji Z, yaitu :

𝑍 =X − μ

0

σ/ n~N(0,1)

(Sumber: Budiyono, 2004 :151)

X = rataan sampel

μ0

= rataan populasi

σ =n Yi

2 − Yi 2

n(n − 1)

σ = standar deviasi populasi

n = banyak sampel

DK = {Z | Z < - Zα}


commit to user

30

DK = {Z | Z < - 4,541}

Z0,01 = 4,541

Kesimpulan :

Bila harga Zobs < -Ztabel dalam taraf 1% maka hipotesis nihil (H0) diterima dan

hipotesis kerja (H1) ditolak, kemudian sebaliknya bila Zobs > -Ztabel maka hipotesis

kerja diterima dan hipotesis nihil (H0) ditolak.

1. Uji Persyaratan Analisis Data

a. Uji Normalitas

Uji ini bertujuan untuk mengetahui apakah data pada variabel-variabel

penelitian berasal dari populasi yang berdistribusi normal atau tidak, Uji

normalitas yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji normalitas Liliefors (S).

Adapun prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1) Tentukan hipotesis

H0 = Sampel berasal dari populasi berdistribusi normal.

H1 = Sampel tidak berasal dari populasi berdistribusi normal.

2) Tentukan taraf nyata = 0,01

3) Menentukan harga S dengan rumus :

Keteranagan :

SD : Simpangan baku atau Deviasi Standar

n : Jumlah baris

Xi2 : Jumlah keseluruhan kolom pangkat dua

Xi2 : Hasil pangkat dua Xi

2 kemudian dijumlahkan keseluruhan

4) Pengamatan X1, X2, …., Xn dijadikan bilangan Z1, Z2, …., Zn dengan

menggunakan rumus : Zi =

1nn

XXnSD

2

i

2

i2

SD

XX i


commit to user

31

5) Statistik uji yang digunakan L = Maks.

Dengan F(Zi) = P(Z Zi); Z ~ N(0,1);

6) Daerah kritik uji DK = {LL > L;n}

H0 ditolak apabila L0 mak > L tabel.

H1 diterima apabila L0 mak < L tabel.

(Sumber: Budiyono, 2004:151)

ZiSZiF

n

ZiZZZZbanyaknyaZiS N

,,, 321


commit to user

32

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Uji Komposisi Kimia

Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui kandungan unsur penyusun

material Baja Keylos 50 yang mengalami pengelasan dengan Preheat. Pada

pengujian ini menggunakan alat spectrometer merk hilger di Laboratorium

Pengujian Logam POLMAN CEPER. Pengujian ini dilakukan dengan

penembakan gas argon pada 4 titik yaitu pada daerah logam las dan daerah logam

induk. Pengujian dilakukan dengan standar komposisi non ferro dengan maksud

agar logam-logam selain ferro dapat terdeteksi secara maksimum.

No Unsur

Hasil Pengujian

Metal Weld

(Logam Las)

Raw Material

(Logam Induk)

1 Fe 97,5 97,7

2 C 0,115 0,504

3 Si 0,704 0,339

4 Mn 0,837 0,774

5 P 0,0254 0,0264

6 S 0,0089 0,0050

7 Cr 0,0257 0,0331

8 Mo 0,0451 0,0438

9 Ni 0,0684 0,0685

10 Al 0,0121 0,0310

11 Co 0,0262 0,0276

12 Cu 0,168 0,0304

13 Nb 0,0397 0,0360

14 Ti 0,0256 0,0177

15 V 0,0264 0,0217

16 W 0,271 0,302

17 Pb 0,0104 0,0121

18 Ca 0,0002 0,0001

19 Zr 0,0212 0,0191

Tabel 3. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Baja Keylos 50


commit to user

33

Hasil uji komposisi kimia dilakukan pada dua daerah yaitu pada daerah

logam las dan daerah logam induk Baja Keylos 50. Pengujian pada specimen ini

dilakukan dengan standar steel carbon karena pada dasarnya Baja Keylos 50 ini

terindikasi adalah baja karbon yang bersifat magnetis. Berdasarkan data dari

catalog produk PT. Tira Austenite Baja Keylos 50 komposisi kimia dapat dilihat

dalam tabel 4.

Tabel 4. Data komposisi kimia raw material Baja Keylos 50.

Unsur C Si Mn P S Cr Ni Mo Sn

Berat % 0,40 0,15 0,50 - - - - - -

(Sumber : Katalok Produk PT. Tira Austenite)

Dari hasil uji tersebut ada beberapa unsur yang tidak terdeteksi dengan

jelas. Pada raw material Baja Keylos 50 unsur Fe, P, S, Cr, Ni, Mo, Sn tidak

terdeteksi dengan jelas. Namun lain halnya dengan Baja Keylos 50 yang telah

mengalami preheat unsur-unsur yang tidak terdeteksi akan terdeteksi dengan jelas

pada masing-masing daerah yaitu daerah logam las dan daerah logam induk

seperti pada tabel 4. Dari kesemua unsur tambahan yang terdeteksi dengan jelas

tersebut memiliki persen yang sangat sedikit sekali sehingga dianggap bahwa

komposisi tambahan yang terdeteksi tersebut tidak mempengaruhi terhadap

ketangguhan bahan.

Komposisi bahan yang sangat mempegaruhi ketangguhan bahan dari

penelitian diatas adalah besi (Fe) dan karbon (C). Parameter persen yang sangat

diperhatikan adalah jumlah persen karbon yang masuk dalam komposisi besi (Fe).

Hasil komposisi diatas menunjukkan bahwa keduanya memiliki persen komposisi

yang berbeda-beda. Pada raw material Baja Keylos 50 kandungan karbon 0.40 %

sehingga dapat diklasifikasikan bahwa baja tersebut merupakan baja karbon yang

masuk dalam klasifikasi baja karbon sedang. Sangat berbeda sekali dengan

komposisi pada Baja Keylos 50 yang mengalami preheat, yaitu pada daerah

logam las memiliki persen besi (Fe) 97.5 % dan karbon (C) 0.115%, jika dilihat

dari komposisi karbon maka baja tersebut termasuk baja dalam golongan rendah

yaitu antara 0,05 % - 0,30% C. Sedangkan pada daerah logam induk memiliki

persen besi (Fe) 97.7 % dan karbon (C) 0,504 %, jika dilihat dari komposisi


commit to user

34

karbon maka baja tersebut termasuk baja dalam golongan sedang yaitu antara

0,20 % - 0,50 % C. Melihat dari komposisi jumlah karbon dari keduanya dapat

dilihat kualitas dari raw material dan logam las serta logam induk Baja Keylos 50

tersebut. Komposisi yang paling ideal dan bagus terdapat pada logam induk Baja

Keylos 50 yang telah mengalami preheat, jika dibandingkan raw material Baja

Keylos 50.

Pada hasil komposisi diatas memiliki berbagai macam unsur yang

terbentuk dan membentuk menjadi sebuah kesatuan yang memiliki sifat tersendiri.

Sifat yang paling dominan adalah kandungan antara Fe-C, sifat Karbon (C) dapat

meningkatkan kekerasan dan kekuatan tetapi dapat menurunkan kemampuan

tempa dan keliatan. Baja pada dasarnya ialah besi (Fe) dengan tambahan unsur

Karbon ( C ) sampai dengan 1.67% (maksimal). Bila kadar unsur karbon ( C)

lebih dari 1.67%, maka material tersebut biasanya disebut sebagai besi cor (Cast

Iron). Makin tinggi kadar karbon dalam baja, maka akan mengakibatkan hal- hal

sebagai berikut :

1. Kuat leleh dan kuat tarik baja akan naik,

2. Keliatan / elongasi baja berkurang,

3. Semakin sukar dilas.

Oleh karena itu adalah penting agar kita dapat menekan kandungan karbon

pada kadar serendah mungkin untuk dapat mengantisipasi berkurangnya keliatan

dan sifat sulit dilas diatas.

Kelebihan karbon (C) antara lain tahan terhadap efek yang di sebabkan

suhu yang tinggi hal ini karena sifat karbon mampu menahan suhu yang tinggi

sampai 3000°C, kepadatan rendah, karbon lebih ringan dibanding logam paduan

umumnya, hal tersebut memudahkan adaptasi dengan gerakan permukaan yang

tidak beraturan, tidak terjadi penyatuan logam pada kondisi yang sama, jika logam

menyatu sama lainnya disebabkan panas dengan suhu tertentu. Kandungan karbon

pada baja dapat mempengaruhi sifat-sifat baja tersebut terutama dalam proses

kimia.

Untuk kandungan paduan pada hasil komposisi kedua specimen (tabel 3)

sedikit sekali untuk mempengaruhi ketangguhan namun dapat diidentifikasi


commit to user

35

seberapa besar ketangguhan yang berpengaruh. Kandungan unsur paduan seperti

Cromium (Cr) pada logam induk lebih tinggi dari pada kandungan Cromium (Cr)

pada logam las Baja Keylos 50 mengakibatkan meningkatnya ketangguhan

terhadap beban kejut. Chromium (Cr) merupakan salah satu komponen unsur

paduan yang mampu mengendalikan carbide secara stabil serta mengatasi

pengaruh buruk unsur silikon (Si).

Unsur Chromium juga dapat memberikan pengaruh yang besar terutama

dalam proses kimia pada saat proses pemanasan yaitu terjadinya peristiwa

sensitasi pada baja sehingga mengakibatkan peningkatan kwalitas Baja Keylos 50

tersebut, hal ini terjadi karena unsur Chromium dapat mendukung terbentuknya

karbida dan kadar Chromium dalam spesimen dapat juga mendorong terbentuknya

fasa martensit sehingga spesimen ini mempunyai struktur martensit. Pada daerah

logam induk sangat mudah sekali untuk memiliki struktur martensit karena

memiliki kandungan Chromium yang lebih tinggi dari pada daerah logam las

yang mencapai 0,0331 % untuk logam induk dan 0,0257 % untuk logam las.

Molibdenum (Mo) mempunyai fungsi utamanya adalah untuk

mempromosikan pengerasan pada grafit atau perlit, untuk meningkatkan

ketahanan terhadap temperatur yang tinggi. Penambahan kecil (0,25-0,75%) dari

molibdenum untuk baja dapat meningkatkan ketahanan permukaan. Molybdenum

(Mo) sangat berperan dalam pembentukan carbide. Molybdenum meningkatkan

kekuatan,dan batas mulur baja, terutama terhadap pembebanan yang continue.

Unsur Silikon (Si) dalam spesimen uji mempunyai pengaruh yang

signifikan. Pada baja karbon sebagian dari Si juga akan membentuk karbida

(silikonkarbid), sehingga secara umum bila dibandingkan dengan unsur karbon, Si

hampir tidak memiliki pengaruh terhadap perubahan struktur baja. Pada baja

dengan kandungan Si tinggi, atom-atom yang menyusun unit sel akan tertata

secara merata dan membentuk struktur jenuh yang memiliki karakteristik

seragam. Tatanan ini akan meningkatkan sifat hantar listrik serta sekaligus juga

tingkat kerapuhan bahan sehingga proses pengerjaan dingin hanya mungkin

dilakukan terhadap baja dengan kandungan Si maksimum 3%, bahkan pada

kandungan Si lebih dari 7%, proses pengerjaan panaspun hanya dapat dilakukan


commit to user

36

dengan hasil yang buruk. Pada kandungan Si diatas 10%, paduan sudah

kehilangan kemampuan bentuknya. Kandungan Silikon yang lebih banyak pada

logam las mengakibatkan baja ini mudah memiliki karbida yang lebih tinggi

daripada logam induk.

Unsur lain yang cukup berpengaruh untuk meningkatkan kekerasan

spesimen uji adalah mangan (Mn), dalam jumlah diatas 0,5 % akan bereaksi

dengan belerang membentuk sulfida mangan. Ikatan ini rendah bobot jenisnya

dan dapat larut dalam terak. Mangan merupakan unsur deoksidasi dan khususnya

sebagai pengikat unsur belerang (S), pemurni sekaligus meningkatkan fluiditas,

kekuatan dan kekerasan baja. Akibat dari persenyawaannya dengan unsur

belerang (S) menjadi mangansulfida (MnS) yang memiliki temperatur lebur

tinggi, baja dengan kandungan Mn tinggi tidak mudah patah pada temperatur

tinggi. Bila kadarnya semakin besar dalam baja maka kemungkinan meningkatkan

terbentuk ikatan kompleks dengan karbon. Dari data hasil pengujian diperoleh

kandungan unsur tersebut mencapai 0,837 % untuk logam las dan 0,774 % untuk

logam induk pada baja Keylos 50. Unsur kandungan dari logam las memiliki

kandungan paduan yang lebih tinggi dari logam induk.

Unsur belerang (S) pada sebagian besar baja hanya memiliki kandungan S

sangat rendah. Maksimum sampai 0,06%. Namun bahaya terjadinya kerapuhan

tetap harus diwaspadai, terutama bila baja hanya mengandung unsur Mn yang

sangat rendah. Belerang (S) memiliki kecenderungan untuk segregasi sebagai

segregasi blok maupun gas. Hal ini akan terjadi terutama apabila proses peleburan

khususnya baja dilakukan secara tidak cermat serta terjadi banyak sekali gejolak.

Dengan demikian unsur ini juga dimasukan dalam golongan unsur yang tidak

dikehendaki. Mn (0,5% – 0,9%) merupakan unsur yang ditambahkan untuk

mencegah efek buruk yang disebabkan oleh S.

Unsur Fosfor (P) pada baja paduan baja-karbon, kandungan P umumnya

adalah 0,06%. Hanya pada beberapa baja khusus saja yang memiliki kandungan P

sampai 0,3%. Karena pada temperatur kamar P dapat larut sampai 0,6% didalam

besi α, maka sampai dengan kandungan ini tidak akan menghasilkan fasa-fasa

khusus didalam baja. P juga menjadi penyebab perapuhan baja pada keadaan


commit to user

37

dingin yang ditunjukkan dengan peningkatan kekuatan namun dengan demikian

menurunkan kemampuan takiknya pada ketangguhan impak.

Kandungan wolfram (W) tinggi akan menaikkan kekerasan baja dan

dengan sendirinya menaikkan kemampuan potong dan bahan tahan aus.

Wolfram memperhalus struktur butiran yang akan menaikkan temperature

tempering.

B. Pembahasan Data Hasil Pengujian

1. Analisis Hasil Pengujian Ketangguhan Impak









keterangan :

m = massa (9,5 kg)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

l = panjang charpy (0,83 m)






𝐴

keterangan :




commit to user

38



Hasil yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 5 di bawah ini :

Tabel 5. Hasil Pengujian Ketangguhan Impak

No. Parameter Tenaga Patah (J) Ketangguhan Impak

(J/mm2)

1 Raw Material 46,44 J 0,0945

2 44,27 J 0,0883

3 39,79 J 0,0794

Rata-rata 0,0874

1 Non Preheat 73,02 J 0,1470

2 73,02 J 0,1470

3 73,02 J 0,1472

Rata-rata 0,1471

1 Preheat T=2700 C 74,57 J 0,1521

2 74,26 J 0,1514

3 73,49 J 0,1530

Rata-rata 0,1522

1 Preheat T=3000 C 71,63 J 0,1444

2 71,63 J 0,1475

3 73,49 J 0,1499

Rata-rata 0,1473

1 Preheat T=3300 C 72,1 J 0,1451

2 72,56 J 0,1531

3 72,56 J 0,1514

Rata-rata 0,1499


commit to user

39

Dari data tabel hasil ketangguhan impak diatas dapat diketahui nilai

ketangguhan pada tiap spesimen yang mengalami preheat dan non preheat dengan

pengelasan SMAW. Hasil pengujian diperoleh dari alat penguji ketangguhan

dengan menggunakan metode ketangguhan impak Charpy pada benda uji

menunjukkan bahwa Baja Keylos 50 (raw material) rata-rata nilai ketangguhan

impaknya sebesar 0.0874 kg/mm². Pada specimen uji dengan proses Nonpreheat

pada spesimen rata-rata nilai ketangguhan impaknya sebesar 0.1471 kg/mm².

Sedangkan pada proses Preheat dengan suhu 2700

C pada spesimen uji

ketangguhan menunjukan nilai rata-rata ketangguhan impaknya sebesar 0.1522

kg/mm². Dan pada proses Preheat 3000

C pada spesimen uji ketangguhan

menunjukan rata-rata nilai ketangguhan impaknya sebesar 0.1473 kg/mm². Serta

pada proses Preheat 3300

C pada spesimen uji ketangguhan menunjukan rata-rata

nilai ketangguhan impaknya sebesar 0.1499 kg/mm².

Pada Tabel 6, dapat dilihat bahwa data pengaruh ketangguhan impak

pada proses non preheat dan preheat disusun berdasarkan kolom, dan penggunaan

sumber varian disusun berdasarkan baris. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat tabel

di bawah ini.

Tabel 6. Hasil pengujian nilai ketangguhan impak charpy

Ketangguhan impak (Joule/mm2)

Raw Material

Non Preheat

Preheat

2700 C 300

0 C 300

0 C

Rata-rata 0,0874 0.1471 0.1522 0.1473 0.1499

Dari tabel di atas didapat bahwa nilai rata-rata ketangguhan impak untuk

raw material yaitu sebesar 0,0874 kg/mm² sedangkan nilai rata-rata ketangguhan

impak paling tinggi terjadi pada preheat 2700 C yaitu sebesar 0,1522 kg/mm²

sedangkan rata-rata nilai ketangguhan impak paling rendah terjadi pada preheat

3000 C yaitu sebesar 0,1473 kg/mm².

Dan dapat dilihat juga ketangguhan impak spesimen benda uji tanpa

dilakukan preheat (non preheat) mempunyai nilai yang paling rendah yaitu


commit to user

40

0,1471 J/mm2. Variasi suhu preheat 300

0 C ketangguhan impak spesimen benda

uji naik sebesar 0,019% dari non preheat, Variasi suhu preheat 3300 C

ketangguhan impak spesimen benda uji naik sebesar 0,28% dari non preheat,

sedangkan kanaikan ketangguhan impak spesimen benda uji paling tinggi adalah

pada Variasi suhu preheat 2700 C yaitu mengalami kenaikan sebesar 0,51% dari

non preheat.

Maka untuk lebih jelas dalam pembacaan hasil nilai ketangguhan

dibuatlah diagram batang histogram, seperti terlihat pada gambar diagram

dibawah ini :

Gambar 10. Histogram hasil uji ketangguhan impak spesimen benda uji.

Dari hasil pengujian ketangguhan tersebut bahwa dengan preheat

sebagian besar dapat merubah nilai ketangguhan impaknya pada spesimen benda

uji. Dan dari data diatas nilai ketangguhan tertinggi setelah dirata-rata terjadi pada

preheat 270°C = 0,1522 kg/mm², ketangguhan terendah pada preheat 300°C =

0,1473 kg/mm² pada spesimen benda uji.

Untuk memahami lebih jelas mengenai pengaruh preheat terhadap

ketangguhan impak spesimen benda uji dapat dilihat pada grafik berikut.

0,0874

0,1471 0,1522 0,1473 0,1499

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

raw material

non pre heat

pre heat 270⁰C

pre heat 300⁰C

pre heat 330⁰C

Ke

tan

ggu

han

(J/

mm

2)

Rata-rata ketangguhan impak spesimen benda uji

raw material

non pre heat

pre heat 270⁰C

pre heat 300⁰C

pre heat 330⁰C


commit to user

41

Gambar 11. Grafik ketangguhan impak spesimen benda uji

2. Analisis Uji Statistic

Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif, maka data yang diperoleh

sebelum dianalisis dengan uji Z (analisis rerata), maka dilakukan uji pendahuluan

atau uji prasyarat analisis yaitu uji normalitas.

1) Uji normalitas

Uji normalitas dipakai untuk menguji apakah data hasil penelitian yang

didapatkan mempunyai distribusi yang normal atau tidak. Untuk uji ini dilakukan

dengan menggunakan uji normalitas Lilliefors, dengan taraf signifikansi 1 %.

Selanjutnya mencari harga Lmaks F(Zi) - S(Zi) pada masing-masing kelompok

perlakuan. Kemudian harga Lmaks dikonsultasikan dengan harga LTabel yang

didapatkan pada Tabel dengan N = 3 dan diperoleh LTabel sebesar 0,595. Jika hasil

perhitungan mendapatkan harga Lmaks lebih kecil dari harga LTabel, maka data

berdistribusi normal. Adapun keputusan uji normalitas data selengkapnya adalah

tersebut dalam Tabel 7.

0.1471

0.1522

0.1473

0.1499

0,144

0,145

0,146

0,147

0,148

0,149

0,15

0,151

0,152

0,153

non pre heat pre heat 270⁰C

pre heat 300⁰C

pre heat 330⁰C

Ke

tan

ggu

han

(J/

mm

2 )

Suhu (0C)

Rata-rata ketangguhan impak spesimen benda uji

non pre heat

pre heat 270⁰C

pre heat 300⁰C

pre heat 330⁰C


commit to user

42

Tabel 7. Hasil Uji Normalitas dengan Metode Liliefors

Sumber Perlakuan Data Hasil Uji Keputusan

Kolom A1 (non preheat) Lobs= 0.3582 < L0.01; 3 = 0,595 Sampel berasal dari populasi

yang berdistribusi normal

Kolom A2 (2700 C) Lobs= 0.5080 < L0.01; 3 = 0,595 Sampel berasal dari populasi






Karena Lmaks dari perlakuan tidak berada pada daerah kritik atau lebih

kecil dari Ltabel maka Ho masing-masing perlakuan diterima. Jadi data hasil

pengukuran tingkat ketangguhan impak specimen uji hasil proses non preheat dan

preheat dalam penelitian ini secara keseluruhan berasal dari populasi yang

berdistribusi normal. Perhitungan selengkapnya ada pada Lampiran .

2) Hasil pengujian hipotesis dengan Uji Z

Untuk mengetahui ada atau tidaknya peningkatan ketangguhan impak pada

Baja Keylos 50 yang mengalami preheat dilakukan uji Z (analisis rataan). Hasil

pengujian perbandingan menggunakan Uji Z dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 8. Ringkasan Hasil Uji Z

No Perbandingan Hipotesis Zobs Zα

1. Non preheat >< 2700 C 57,4015 4,541

2. Non preheat >< 3000 C 2 4,541

3. Non preheat >< 3300 C 31,5302 4,541

Pada tabel 7, menunjukkan perbandingan hipotesis antara proses non

preheat dan preheat yang divariasikan suhunya. Berdasarkan ringkasan hasil Uji

Z pada tabel di atas, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :


commit to user

43

1) Perbandingan ketangguhan impak pada specimen uji non preheat dengan

proses preheat pada suhu 2700C.

Tabel 7 menunjukkan bahwa Zobs = 57,4015 dan Z = 4,541, sehingga

nilai Zobs > -Z. Jadi dapat disimpulkan bahwa hipotesis kerja diterima dan

hipotesis nihil (H0) ditolak. Dengan demikian, preheat dengan suhu

2700C menaikan ketangguhan impak specimen uji.



Tabel 7 menunjukkan bahwa Zobs = 2 dan Z = 4,541, sehingga nilai

Zobs > -Z . Jadi dapat disimpulkan bahwa hipotesis kerja diterima dan

hipotesis nihil (H0) ditolak. Dengan demikian, preheat dengan suhu




Tabel 7 menunjukkan bahwa Zobs = 31,5302 dan Z = 4,541, sehingga

nilai Zobs > -Z . Jadi dapat disimpulkan bahwa hipotesis kerja diterima

dan hipotesis nihil (H0) ditolak. Dengan demikian, preheat dengan suhu


C. Pembahasan Hasil Analisis Data

Setelah dilakukan analisis data hasil eksperimen dapat dikemukakan fakta-

fakta sebagai berikut :

1) Hasil uji komposisi menunjukkan ada perbedaan pada logam induk setelah

mengalami preheat menunjukan hasil sebesar 0,504 % karbon, bila

dibandingkan dengan raw material yang hanya sebesar 0,40% karbon.

Sedangkan pada logam las setelah mengalami preheat menunjukan hasil

sebesar 0,115 % karbon.

2) Analisis rataan atau uji Z menunjukan bahwa semua rerata ketangguhan

impak yang dilakukan preheat (2700C, 300

0C, dan 330

0C), menunjukkan

adanya peningkatan ketangguhan impak specimen benda uji dibandingkan

dengan specimen benda uji non preheat. Melalui uji Z ini juga dapat


commit to user

44

menunjukan pada variasi suhu preheat berapakah peningkatan

ketangguhan impak yang paling signifikan. Semakin Zobs lebih besar dari

Zα, maka perbedaan antara perlakuan yang diuji dan perlakuan lainnya

akan semakin besar, maka dapat disimpulkan bahwa variasi suhu preheat

yang memiliki Zobs terbesar adalah variasi suhu preheat yang menaikan

ketangguhan impak yang paling tinggi atau signifikan. Untuk lebih

lengkapnya lihat lampiran 5 beserta penjelasannya.

3) Pada Gambar 10 merupakan grafik hubungan antara suhu preheat pada

specimen benda uji terhadap ketangguhan impak. Pada grafik tersebut

dapat diamati ketangguhan impak mengalami peningkatan yang signifikan

dengan diperlihatkan kondisi grafik yang naik. Ketanguhan las juga

tergantung dari strukturnya seperti pada logam induk dan logam batas las,

hanya saja logam las adalah logam dalam proses pengelasan mencair dan

kemudian membeku, sehingga logam las ini banyak mengandung oksigen.

Komposisi logam las juga tergantung dari proses pengelasan yang

digunakan, tetapi dapat diperkirakan bahwa komposisinya terdiri dari

komponen logam induk dan komponen bahan las yang digunakan. Karena

itu dalam menganalisa ketangguhan logam las harus diperhatikan

pengaruh unsur lain yang terserap selama proses pengelasan, terutama

pengaruh oksigen dan pengaruh dari strukturnya sendiri. Ketangguhan

impak paling tinggi terjadi pada preheat 2700 C yaitu sebesar 0,1522

kg/mm² sedangkan rata-rata nilai ketangguhan impak paling rendah terjadi

pada preheat 3000 C yaitu sebesar 0,1473 kg/mm².

4) Dari hasil uji komposisi dan hasil uji ketangguhan impak yang telah

dilakukan, terlihat terjadi peningkatan kadar karbon (C) pada Baja Keylos

50 setelah dilakukan preheat dan peningkatan ketangguhan impak

specimen benda uji setelah dilakukan preheat.


commit to user

45

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang saya lakukan terhadap Baja Keylos 50

dari hasil pengelasan tanpa pemberian panas awal (Nonpreheat) dengan

pemberian panas awal (Preheat) dan berdasarkan data yang ada dapat ditarik

beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Hasil uji komposisi kimia menunjukkan ada perbedaan pada logam induk

setelah mengalami preheat menunjukan hasil sebesar 0,504 % karbon,

bila dibandingkan dengan raw material yang hanya sebesar 0,40% karbon.

Sedangkan pada logam las setelah mengalami preheat menunjukan hasil

sebesar 0,115 % karbon.

2. Berdasarkan hasil uji ketangguhan impak yang dilakukan dengan

perlakuan panas untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50

adalah preheat dengan variasi suhu yang digunakan yaitu 2700C, 300

0C,

3300C. Proses preheat pada Baja Keylos 50 menunjukan hasil yang

signifikan yaitu dapat menaikan ketangguhan bahan terhadap beban kejut.

a) Ada peningkatan ketangguhan bahan yang signifikan pada taraf

signifikansi 1 % yaitu pada variasi temperatur preheat 2700C. Ini

dapat dilihat pada hasil uji analisis data yang menyatakan bahwa

Zobs = 57,4015 lebih besar daripada Ztabel = 4.541 (Zobs> -Zt).

b) Ada peningkatan ketangguhan bahan yang signifikan pada taraf



Zobs = 2 lebih besar daripada Ztabel = 4.541 (Zobs> -Zt).

c) Ada peningkatan ketangguhan bahan yang signifikan pada taraf



Zobs = 31,5302 lebih besar daripada Ztabel = 4.541 (Zobs> -Zt).


commit to user

46

d) Peningkatan ketangguhan material yang paling tinggi yaitu pada

temperatur preheat 2700C yaitu sebesar 0,51%.

e) Hasil uji rerata (uji Z) adalah ada peningkatan ketangguhan bahan

yang signifikan pada variasi perbedaan temperatur preheat

dibandingkan nonpreheat.

B. Impliksi

Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang

dikemukakan, tentang ketangguhan dan komposisi kimia dari hasil pengelasan

yang nantinya digunakan sebagai reverensi dalam proses pengelasan skala

laboratorium, dapat diterapkan kedalam beberapa implikasi yang dikemukakan

sebagai berikut :

1. Implikasi Teoritis

Dari penelitian ini dapat diketahui bahwa preheat pada Baja Keylos 50

termasuk dalam klasifikasi baja karbon sedang dengan % karbon sebesar 0,504 %

C. Dengan penelitian ini dapat diketahui karakteristik mekanis dari Baja Keylos

50 yaitu ketangguhan melalui preheat menunjukan nilai ketangguhan yang lebih

besar dari ketangguhan nonpreheat. Hasil pengujian ketangguhan tersebut terlihat

bahwa adanya distribusi ketangguhan yang semakin meningkat dari suhu terendah

hingga suhu yang tinggi. Setalah Baja Keylos 50 mengalami preheat maka

dihasilkan nilai ketangguhan yang meningkat. Hasil penelitian ini juga dapat

digunakan sebagai acuan pengembangan penelitian selanjutnya karena masih ada

metode preheat dengan suhu lain didalam proses pengelasan untuk meningkatkan

ketangguhan dari pada Baja Keylos 50.

2. Implikasi Praktis

Dari Hasil penelitian ini dapat dijadikan suatu pertimbangan bagi industri

logam dan mesin dalam menentukan komposisi kimia, karakteristik fisis, dan

mekanis yang digunakan untuk proses pembuatan jembatan, bumper, serta pada

industry perkapalan agar didapatkan nilai ketangguhan lebih baik serta dapat

ditentukan pula metode (preheat dan pengelasan) yang ketangguhannya cocok


commit to user

47

untuk ketangguhan Baja Keylos 50 mendapatkan ketangguhan yang maksimal

agar didapatkan kualitas produk yang sesuai dengan keinginan konsumen.

C. Saran

Untuk lebih menyempurnakan penelitian ini diwaktu yang akan datang

maka dapat disarankan sebagai berikut :

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menambah variasi suhu

pada proses preheat sehingga diperoleh hasil yang optimal untuk

meningkatkan sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menambah variasi

pengujian yaitu pengujian kekerasan dan struktur mikro.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan melakukan pengujian impak

pada kondisi temperature rendah (sekitar -200 C sampai 20

0 C). Hal ini

dilakukan denga tujuan untuk mengetahui ketangguhan sambungan las

apabila dipakai pada suhu ekstrim.

SKRIPSI - eprints.uns.ac.id · Baja Keylos 50 dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas...

Documents

Transcript of SKRIPSI - eprints.uns.ac.id · Baja Keylos 50 dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas...