Latar belakang. Oleh: Sukendro. Bs Nrp

Analisa Pengaruh Tebal Pelat Dan Kuat Arus Terhadap

Distorsi Sudut, Struktur mikro Dan Kekerasan Pada

Pengelasan

Multilayer

Pelat

Datar

Dengan

Menggunakan GMAW Metal Transfer Type Pulsa

Oleh:

Sukendro. Bs

Nrp. 2108201003

1

Latar belakang

•

Baja AISI 1045 termasuk kategori baja

heat treatable

dan

sering digunakan sebagai material komponen-komponen

mesin.

•

Didalam proses pengelasan sering muncul distorsi pada hasil

lasan.

•

Distorsi

disebabkan

pemuaian

saat

pemanasan

dan

penyusutan saat pendinginan tidak sebanding.

•

Siklus thermal pada pengelasan dapat mempengaruhi struktur

mikro dan distribusi kekerasan di daerah-daerah pada hasil

las.

•

Pengelasan sistem multilayer akan menimbulkan efek

preheat

dan

postheat

antar layer.

•

Hasil las dengan kekuatan yang tinggi pada sambungan las

dapat dicapai dengan menggunakan pengelasan multilayer.

Perumusan masalah

1. Bagaimana pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadap

distorsi sudut arah longitudinal dan arah transversal yang

muncul pada hasil lasan didalam system pengelasan multi

layer?

2. Bagaimana pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadap

struktur mikro hasil lasan?

3. Bagaimana pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadap

kekerasan pada daerah-daerah hasil lasan?

4. Bagaimana

bentuk

model

matematis

yang

dapat

menggambarkan pengaruh tebal (t) dan arus (I) terhadap

distorsi sudut?

3

Tujuan penelitian

•

Mengidentifikasikan pengaruh perubahan tebal pelat

(

t

) dan kuat arus (

I

) terhadap distorsi arah

longitudinal dan transversal pada sistem pengelasan

multilayer dengan menggunakan alat las GMAW

metal transfer type pulsa.

•

Mengidentifikasikan pengaruh terbesar dari

variabel-variabel faktor terhadap respon distorsi sudut,

struktur mikro, struktur makro dan kekerasan.

Manfaat penelitian

•

Dari parameter las yang diambil untuk pengelasan, dapat

digunakan sebagai referensi pada proses pengelasan yang

akan datang dengan parameter dan material yang sama untuk

mengurangi efek distorsi sudut yang ditimbulkan pada hasil

las.

•

Dapat menentukan dalam bentuk model matematis pengaruh

efek pengaruh tebal pelat (t) dan kuat arus (I) dengan sistem

pengelasan multilayer terhadap distorsi sudut menggunakan

las GMAW tipe pulsa.

5

Batasan masalah

1. Material benda kerja yang digunakan memiliki

komposisi kimia yang homogen.

2. Bentuk dan ukuran kampuh las sebelum dilas

homogen sepanjang benda kerja.

3. Ketebalan

pelat

material

benda

kerja

yang

digunakan dianggap merata.

4. Kondisi mesin las, alat uji, dan alat ukur dalam

kondisi terkalibrasi.

5. Luas benda kerja sebelum dilas tidak dilakukan

variasi dan dianggap konstan pada semua spesimen

benda kerja.

Penelitian sejenis

1.

Menurut Anggono, distorsi sudut pada hasil pengelasan

dengan

menggunakan

las

SMAW

dipengaruhi

secara

signifikan oleh tebal pelat (1997).

2.

Menurut Rusdianto, distorsi sudut dipengaruhi secara

signifikan oleh tegangan, kuat arus, kecepatan pengelasan

dan panjang pengelasan

(

1999).

3.

Menurut Suanda, distorsi sudut pada pengelasan baja lunak

dengan las SAW dipengaruhi secara signifikan oleh kuat arus

dan luas permukaan yang dilas (2001).

4.

Menurut Triyono, distorsi bowing pada pengelasan 2 baja

yang tidak sejenis dengan menggunakan las GMAW

dipengaruhi secara signifikan oleh masukan panas. (2006).

7

5.

Menurut Pranowo, distorsi sudut yang timbul pada

pengelasan sambungan T dapat dikurangi dengan

pengaturan kedalam penetrasi yang ditentukan dengan

oleh pemilihan parameter las yang tepat (2007).

6.

Menurut Awia, distorsi sudut, struktur mikro dan

kekerasan hasil las pada pengelasan dengan las GMAW

metal transfer type spray dipengaruhi secara signifikan

oleh kuat arus dan tebal pelat (2009).

Skema las GMAW

9

Siklus termal pada proses pengelasan

Gb. Pengaruh tebal plat terhadap siklus

Proses solidifikasi pada hasil lasan

11

Pengaruh layer dalam sistem pengelasan multilayer

• SCGC (Subcritically Reheated Grain Coarsened), yaitu daerah yang mengalami pemanasan dibawah temperatur A1, tetapi lebih dari 200ºC.

• ICGC(Intercritically Reheated Grain Coarsened), yaitu daerah yang mengalami pemanasan diantara temperatur A1 dan A3.

• SCGR(Supercritically Reheated Grain Refined), yaitu daerah yang mengalami pemanasan antara temperatur A3 hingga 1200°C.

• UAGC(Unaltered Grain-Coarsened), daerah yang terkena pemanasan kembali lebih dari 1200°C atau daerah yang terkena pemanasankurang dari 200°C.

Bentuk-bentuk distorsi

13

Setting awal software minitab untuk mendapatkan formasi

model CCD

15

Komposisi kimia spesimen benda kerja dan elektroda

•

Baja AISI 1045

17

•

Elektroda AWS ASME/SFA 5.18:ER.70 S-6 diameter 0,8 mm

Persiapan spesimen benda kerja

1. Bentuk groove yang digunakan didalam penelitian.

Rancangan desain eksperimen

19

21

Koordinat titik pengukuran dan penempatan benda kerja saat dilakukan pengukuran dengan dial indikator

y1= 90 mm untuk tebal pelat 8 mm, y2= 100 mm untuk tebal pelat 13 mm

dan y3= 120 mm untuk tebal pelat 20 mm yang dicapai saat setting dial

indikator = 0

Penempatan koordinat titik pengukuran distorsi di

benda kerja pada pengelasan dengan arus 150 A

Gb 3. Tebal 20 mm. Gb 1. Tebal 8 mm. Gb 2. Tebal 13 mm.

Lokasi pengambilan data didalam

pengujian kekerasan

23

Pengaruh tebal pelat dan kuat arus

terhadap distorsi sudut maksimum

1. Plotting data kedalam bentuk respon surface

• Pengaruh tebal pelat pada pengelasan dengan arus 125A.

25

Gb 1. Pengelasan dengan tebal pelat 8 mm. Gb 2. Pengelasan dengan tebal pelat 13 mm.

Gb 3. Pengelasan dengan tebal pelat 20 mm.

• Distorsi sudut dalam arah longitudinal akibat pengaruh tebal pada pengelasan dengan arus 125 A.

• Distorsi sudut dalam arah transversal akibat pengaruh tebal pada pengelasan dengan arus 125 A.

27

(Data yang dimasukkan merupakan data pada garis bidang posisi z = 180 mm)

• Pengaruh kuat arus pada pengelasan pelat datar dengan tebal 20 mm.

• Distorsi sudut dalam arah longitudinal akibat pengaruh kuat arus pada pengelasan pelat datar dengan tebal 20 mm.

29

(Data yang dimasukkan merupakan data pada garis bidang posisi x = 80 mm)

 Distorsi sudut dalam arah transversal akibat pengaruh kuat

arus pada pengelasan pelat datar dengan tebal 20 mm.

2. Struktur makro hasil lasan.

31 L4 L3 L2 L1 L5 L4 L3 L2 L1 L5 a. Tebal 8 mm. b. Tebal 13 mm. c. Tebal 20 mm.

Gb 1. Pengaruh tebal pada kuat arus 125 A. Logam las Logam induk HAZ Logam induk HAZ Logam las L4 L3 L2 L1 L5 Logam las Logam induk HAZ

Gb 2. Pengaruh kuat arus pada tebal 20 mm.

c. Kuat arus 175 A. b. Kuat Arus 150 A. a. Kuat Arus 125 A.

3. Struktur mikro hasil lasan

4. Pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadap

distribusi kekerasan didaerah-daerah lasan

33

1. Pengaruh tebal pelat dengan arus pengelasan 125A.

2. Pengaruh kuat arus pada pengelasan pelat datar dengan tebal 8 mm

5. Model matematik

35

1. Model matematik untuk distorsi sudut maksimum didapat sebagai berikut:

2. Model matematik untuk distorsi sudut arah longitudinal didapat sebagai berikut:

3. Model matematik untuk distorsi sudut arah transversal didapat sebagai berikut: Ў = 2,03 + 0,84X₁- 0,93X₂+ 0.48X₁2_{+ 0,61X} 22– 0,29X12 + ε (4.1) Ў = 1,996 + 0,83X1 - 0,92X2 + 0,48X12 + 0,61X22 – 0,297X12 + ε (4.2) Ў = 1,369 + 0,68X₁ - 0.69X₂ + 0,41X₁2 _{+ 0,496X} 22 – 0,262X12 + ε (4.3)

Kesimpulan

1. Efek kenaikan tebal pelat dan interaksinya dapat memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kenaikan distorsi sudut pada hasil lasan arah longitudinal dan transversal, dimana kenaikkan tebal pelat dapat menyebabkan kenaikan distorsi sudut pada level kuat arus 125 A sebesar 45%untuk arah longitudinal dan 50%untuk arah transversal. Sedangkan untuk distorsi sudut maksimum mengalami kenaikan sebesar 45%. Distorsi sudut arah longitudinal cenderung mendekati liniear dan pada arah transversal berbentuk melengkung (curvature) pada hasil lasan dengan tebal 8 mm dan 13 mm.

2. Efek kenaikan kuat arus dan interaksinya dapat memberikan pengaruh yang signifikan terhadap penurunan distorsi sudut pada hasil lasan arah longitudinal dan arah transversal, dimana penurunan distorsi sudut pada level tebal 20 mm mencapai 48%untuk arah longitudinal dan 50%untuk arah transversal, sedangkan untuk distorsi sudut maksimum terjadi penurunan sebesar 48%. Distorsi sudut arah longitudinal cenderung mendekati liniear dan pada arah transversal berbentuk melengkung (curvature)pada hasil lasan dengan tebal 8 mm dan 13 mm.

3. Efek tebal pelat dan kuat arus dapat memberikan pengaruh yang signifikan terhadap struktur mikro hasil lasan saat proses solidifikasi di logam las dan pembentukan struktur ferrit dan pearlit daerah HAZ.

4. Efek tebal pelat dan kuat arus dapat memberikan pengaruh yang signifikan terhadap distribusi kekerasan didaerah hasil lasan, yang meliputi logam las, HAZ dan di logam induk pengaruhnya tidak terlalu signifikan.

5. Efek tebal pelat dan kuat arus terhadap respon distorsi sudut dapat dimodelkan kedalam model matematik berbentuk kuadratik yang dapat menggambarkan model sistem dari penelitian dengan harga R2 = 98,2%untuk distorsi sudut maksimum, harga R2 = 98,1%untuk distorsi sudut arah longitudinal dan harga R2 = 97,9%untuk arah transversal, dimana secara statistik model dapat menggambarkan sistem dengan baik dan terjadi iteraksi antara tebal pelat dan kuat arus lebih didominasi kuat arus terhadap pengaruh respon distorsi sudut yang ditandai nilai negatif untuk faktor X12pada model matematik untuk distorsi sudut maksimum, distorsi sudut arah lonngitudinal dan distorsi sudut arah transversal.

37

39