TUGAS AKHIR
PENELITIAN KEKUATAN LAS BERBAHAN
FERRO CARBON (Fe-C) DENGAN PROSES
SMAW
Disusun :
ANWAR SULISTYO
NIM : D200 050 067
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
Penelitian Kekuatan Las Berbahan Ferro Carbon (Fe–C) Dengan Proses SMAW
yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau dublikat dari sekripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan dilingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 05 Januari 2012 Yang menyatakan,
ANWAR SULISTYO
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul “Penelitian Kekuatan Las Berbahan Ferro Carbon (Fe-C) Dengan Proses SMAW ” , telah disetujui oleh pembibing dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : ANWAR SULISTYO NIM : D200 050 067
Disetujui Pada Hari : Tanggal :
Pembibing Utama Pembibing Pendamping
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul “ Penelitian Kekuatan Las Berbahan Ferro Carbon (Fe-C) Dengan Proses SMAW ” telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : ANWAR SULISTYO
NIM : D200 050 067
Disahkan pada :
Hari :
Tanggal :
Tim Penguji :
Ketua : Agus Hariyanto, Ir, MT. ...
Anggota 1 : Agus Yulianto, ST, MT. ...
Anggota 2 : Masyrukan, Ir, MT. ...
Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan
v
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
Berdasarkan surat Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Nomor 01841 / A..3-II/FT/TM/TA/ IV / 2010. Tanggal 17 April 2010
Dengan ini :
Nama : Agus Hariyanto, Ir, MT. Pangkat/Jabatan : Asisten Ahli
Kedudukan : Pembibing Utama
Memberikan Soal Tugas Akhir kepada mahasiswa :
Nama : ANWAR SULISTYO
Nomor Induk : D200 050 067
NIRM :
Jurusan/Semester : Teknik Mesin / Akhir
Judul/Topik : PENELITIAN KEKUATAN LAS BERBAHAN FERRO CARBON (Fe-C) DENGAN PROSES SMAW
Rincian Soal/Tugas :
- UJI FISIS : 1. KOMPOSISI KIMIA. 2.STRUKTUR MIKRO
- UJI MEKANIK : 1. TARIK 2. IMPAK 3. BENDING 4. KEKERASAN
Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana mestinya.
vi
LEMBAR MOTTO
1. “Allah akan meninggikan orang - orang yang beriman di antara kamu dan orang - orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat” (QS. Al Mujaadilah: 11)
2. “Dengan ilmu kehidupan menjadi mudah, dan dengan Agama kehidupan menjadi terarah” (Dr. KH. A. Mukti Ali)
3. “Bersabarlah terhadap kekerasan seorang guru, karena kegagalan dalam mencari ilmu terletak pada ketidaksanggupan menghadapi hal itu” (Imam Syafi”i)
4. “Seseorang yang mencari ilmu maka dimudahkannya jalan ke surga” (Al – Hadist)
5. “Carilah Ilmu sampai ke negri cina” (Al-hadist)
6. “Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi dan pergantian malam dan siang terdapat tanda – tanda (kebesaran Allah) bagi orang yang berakal” (QS. Ali-Imran : 33)
vii
PENELITIAN KEKUATAN LAS BERBAHAN FERRO CARBON (Fe-C) DENGAN PROSES SMAW
Anwar Sulistyo, Agus Hariyanto, Agus Yulianto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk Mengetahui unsur kandungan bahan ferro carbon (Fe–C) dengan uji komposisi kimia, mengetahui struktur mikro yang ada pada spesimen hasil las proses SMAW, mengetahui nilai kekerasan pada bahan ferro carbon (Fe–C) dan untuk mengetahui apakah kekuatan las bahan ferro carbon (Fe–C) proses SMAW mempunyai nilai yang sama, lebih rendah atau lebih tinggi dari kekuatan raw material dengan uji sifat mekanis yang dilakukan dengan uji tarik, uji impak dan uji bending.
Dalam penelitian ini untuk mengetahui kandungan unsur kimia berbahan ferro carbon (Fe–C) dilakukan uji komposisi kimia dengan alat spectrometer machine, untuk mengetahui struktur mikro berbahan ferro carbon (Fe–C) hasil las proses SMAW dengan alat Olympus Metallurgical Microscope, untuk mengetahui kekerasan spesimen berbahan ferro carbon (Fe–C) hasil las proses SMAW dengan alat Micro Vickers Hardness, untuk mengetahui tegangan tarik dengan mesin uji tarik, untuk mengetahui harga impak dengan alat Impact Charpy Machine, untuk mengetahui tegangan bending dengan mesin uji bending. Bahan penelitian berupa bahan ferro carbon (Fe–C), Elektroda E NiFe–C1, nitrit acid (HNO3), ampelas, autosol.
Hasil dari uji komposisi kimia diketahui bahwa kandungan unsur-unsur kimia yang terdapat dalam bahan ferro carbon (Fe–C) adalah unsur-unsur kimia dari klasifikasi bahan besi cor kelabu. Hasil dari Pengujian struktur mikro spesimen material las didapatkan hasil struktur mikro yang ada adalah grafit, ferit, perlit, dan sementit. Hasil uji kekerasan didapatkan nilai kekerasan rata–rata daerah logam induk sebesar 224.23 VHN, logam
las 246.93 VHN, dan daerah HAZ sebesar 306.06 VHN. Hasil dari uji tarik harga tegangan rata–rata raw material sebesar 27.6 Kg/mm2
sedangkan spesimen material las sebesar 23.86 Kg/mm2. Hasil dari uji impak harga
impak rata–rata spesimen raw material sebesar 0.0127 J/mm2
, sedangkan spesimen hasil las sebesar 0.0337 J/mm2
. Hasil dari uji bending harga rata–rata tegangan bending raw material sebesar 29.83 Kg/mm², sedangkan spesimen hasil las sebesar 28.66 Kg/mm².
Kata kunci : ferro carbon (Fe-C), bahan, alat, uji komposisi kimia, uji struktur mikro, uji kekerasan, uji tarik, uji impak, uji bending.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum. Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat–Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “Penelitian Kekuatan Las Berbahan Ferro Carbon (Fe-C) Dengan Proses SMAW ”, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Agus Riyanto, Ir, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Sartono Putro, Ir, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Agus Hariyanto, Ir, MT., selaku dosen pembibing utama terima kasih banyak telah memberikan banyak waktu, ilmu, saran, pengarahan dan dorongan serta bimbingannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ix
5. Seluruh Dosen yang telah banyak memberikan bekal ilmu kepada penulis.
6. Mas Topo dan Mas Dayat, seluruh Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam administrasi.
7. Ibunda Sugiyem dan Ayahanda Cipto Suwarno tercinta yang senantiasa dengan kebesaran hatinya memberikan dukungan dan dorongan baik moril, materiil maupun spiritual. Terima kasih untuk semuanya semoga kalian sehat selalu, panjang umur, banyak rejeki, dikuatkan iman Islamya dan bisa melihat anakmu sukses dan tidak akan kulupakan pengorbananmu yang begitu besarnya pada anakmu ini, amin.
8. Teman – teman Teknik Mesin serta sahabatku: Agus Suprapto, Anton, Galih, Dani, Iwan, Wahyu, Wawan, terima kasih atas kebersamaannya selama ini.
9. Semua pihak yang telah membantu semoga Allah membalas kebaikanmu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati.
Wasalammu’alaikum. Wr. Wb.
x
DAFTAR ISI
Hal
Halaman Judul ... i
Pernyataan Keaslian Skripsi ... ii
Halaman Persetujuan ... iii
xi 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 27
xii 4.1. Pengujian Komposisi Kimia ... 48
4.1.1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia ... 48
4.1.2. Pembahasan Hasil Uji Komposisi Kimia ... 48
4.2. Pengujian Struktur Mikro ... 49
4.2.1. Hasil PengujianStruktur Mikro ... 49
4.2.2. Pembahasan Hasil Pengujian Struktur Mikro ... 51
xiii
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1. Diagram Keseimbangan besi – karbon ... 9
Gambar 2.2. Las busur dengan elektroda terbungkus ... 12
Gambar 2.3. Pengaruh Arus Listrik terhadap Butiran Logam Cair ... 12
Gambar 2.4. Mesin las SMAW ... 14
Gambar 2.5. Daerah Lokasi Pengamatan Struktur Mikro ... 18
Gambar 2.6. Vickers hardness test ... 20
Gambar 2.7. Three – Point Bend Test ... 24
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 27
Gambar 3.2. Material ferro carbon(Fe-C) ... 28
Gambar 3.3. Kawat las AWS: E NiFe-C1 ... 29
Gambar 3.4. spectrometerMachine ... 30
Gambar 3.5. Olympus Metallurgical Microscope ... 31
Gambar 3.6. Alat uji Micro Vickers Hardness ... 31
Gambar 3.13. Proses Pengelasan ... 36
Gambar 3.14. Dimensi spesimen raw material uji tarik JIS Z 2201 ... 39
Gambar 3.15. Dimensi spesimen hasil las uji tarik AWS B4.0 ... 39
Gambar 3.16. Dimensi spesimen raw material uji impak JIS Z 2202 ... 40
Gambar 3.17. Dimensi spesimen hasil las uji Impak AWS B4.0 ... 40
Gambar 3.18. Dimensi spesimen raw material uji bending JIS 2204 ... 41
Gambar 3.19. Dimensi spesimen hasil las uji bending AWS B4.0 ... 41
Gambar 4.1. Foto Struktur Mikro Hasil Las daerah Logam Induk ... 50
Gambar 4.2. Foto Struktur Mikro Hasil Las pada daerah HAZ ... 50
xiv
Gambar 4.4. Histogram Perbandingan Harga Kekerasan ... 53
Gambar 4.5. Histogram Perbandingan Tegangan Tarik rata-rata ... 54
Gambar 4.6. Histogram Perbandingan Regangan Tarik rata-rata... 55
Gambar 4.7. Histogram Perbandingan Harga Impak rata-rata ... 56
xv
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1. Parameter Pengelasan yang digunakan ... 16
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Ferro Carbon (Fe-C) ... 48
Tabel 4.2. Data Hasil Uji Kekerasan Micro Vickers ... 52
Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Tarik ... 54
Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Impak ... 56
xvi
DAFTAR SIMBOL
Simbol
P = Beban yang diterapkan [Kg] d = Diagonal rata – rata bekas indikator [mm]
max
= Kekuatan tarik maksimal [Kg/mm²]F = Beban yang diberikan [Kg]
A0 = Luas rata – rata dari penampang batang uji [mm2]
= Regangan [%]
Δδ = Perpanjangan atau deformasi [mm]
Lo = Panjang mula – mula [mm]
L1 = Panjang setelah patah [mm]
E = Modulus Elastisitas [Kg/mm²]
α = Sudut Alpha [ ⁰]
β = Sudut Beta [ ⁰]
E = Energi yang diserap [Joule] A = Luas penampang di bawah takik [mm2
]
b = Tegangan Bending [Kg/mm²]
Eb = Elastisitas Bending [Kg/mm²]
L = Jarak tumpuan material [mm]
M = Momen Bending [Kg.mm]
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Tabel komposisi kimia ferro carbon (Fe-C) ... 1
Foto spesimen hasil pengujian tarik ... 2
Foto spesimen hasil pengujian impak ... 3
Foto spesimen hasil pengujian bending ... 4
Tabel hasil pengujian kekerasan ... 5
Tabel hasil pengujian tarik ... 6
Grafik tegangan regangan hasil pengujian tarik ... 7
Tabel hasil pengujian impak ... 8
Tabel hasil pengujian bending ... 9
Grafik pengujian bending ... 10
Standart ASTM E351 ... 11
Standart ASTM E3 ... 12
Standart ASTM E92 ... 13
Standart JIS Z 2201 ... 14
Standart JIS Z 2202 ... 15
Standart JIS Z 2204 ... 16
Standart AWS B4.0 ... 17
Standart AWS A2.4-98 ... 18
Elektroda las E NiFe-C1 ... 19
