commit to user
PENGARUH TEGANGAN LISTRIK DAN WAKTU
PENGELASAN TERHADAP KARAKTERISTIK FISIK DAN
MEKANIK SAMBUNGAN LAS TITIK 3 LAPIS BAJA TAHAN
KARAT DENGAN KANDUNGAN NIKEL YANG BERBEDA
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh :
PRAMUDYA ARDYKA CHANDRA NIM I1410026
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
iii
PENGARUH TEGANGAN LISTRIK DAN WAKTU PENGELASAN TERHADAP KARAKTERISTIK FISIK DAN MEKANIK SAMBUNGAN
LAS TITIK 3 LAPIS BAJA TAHAN KARAT DENGAN KANDUNGAN NIKEL YANG BERBEDA
Karakteristik hasil sambungan las titik dipengaruhi oleh parameter las dan unsur paduan material yang disambung. Nikel (Ni) merupakan salah satu unsur paduan yang penting pada baja tahan karat. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh tegangan listrik dan waktu pengelasan terhadap karakteristik fisik dan mekanik sambungan las titik 3 lapis baja tahan karat dengan kandungan nikel yang berbeda.
Material yang dilas terdiri dari 316L (10-14%Ni), J4 (1-1.5%Ni), dan J1 (4-6%Ni). Variasi tegangan listrik yang digunakan adalah 1.79V, 2.02V, dan 2.30V dengan waktu pengelasan 2.5, 5, dan 7.5 detik. Karakteristik fisik dianalisa melalui foto makro-mikro dan uji keras, sedangkan karakteristik mekanik melalui uji tarik-geser.
Hasil pengujian menunjukkan kandungan nikel berperan terhadap terjadinya lokasi kegagalan tarik pada interface 316L-J4. Fasa austenit yang dominan pada nugget beresiko menurunkan kekuatan di daerah tersebut. Pengelasan dengan tegangan listrik tertinggi (2.30V) dan waktu terlama (7.5 detik) memiliki kekuatan teringgi dengan rata-rata kapasitas beban dukung sebesar 10.25kN dan mengalami kegagalan pullout. Sebaliknya, pengelasan dengan tegangan listrik terendah (1.79V) dan waktu tersingkat (2.5 detik) memiliki kekuatan terendah dengan rata-rata kapasitas beban dukung sebesar 4.54kN dan mengalami kegagalan interfacial.
commit to user
iv
THE EFFECTS OF VOLTAGE AND WELDING TIME ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF 3 SHEETS RESISTANCE SPOT WELDING (RSW) OF STAINLESS STEEL
WITH DIFFERENT NICKEL PERCENTAGE
Characteristic of spot welding joint is influenced by welding parameter and chemical composition of weld materials. Nickel (Ni) is an important element of stainless steel. The objective of this research is to investigate the effects of voltage and welding time on physical and mechanical properties of 3 sheets resistance spot welding of stainless steel with different nickel percentage.
The welding materials consisted of 316L (10-14%Ni), J4 (1-1.5%Ni), and J1 (4-6%Ni). Variation of voltages were 1.79V, 2.02V, 2.30V and variation of welding times were 2.5s, 5s, 7.5s. Physical properties were investigated by macro-microphotograph, while the mechanical ones were investigated by tensile-shear and hardness test.
Test results show that nickel content affected the failure mode which was happened on interface of 316L-J4. Dominant austenite phase in nugget can reduce the mechanical strength. Specimens which were welded on the highest voltage
commit to user
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkatnya
penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat memperoleh gelar sarjana
teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua
pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini,
khususnya kepada:
1. Bapak Dr. Triyono, ST., MT. selaku pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan dan arahan dengan sangat baik selama penelitian dan penulisan
skripsi ini.
2. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT. selaku pembimbing II yang
memberikan bimbingan dengan sangat baik dalam penelitian dan penulisan
skripsi ini.
3. Bapak Prof. Muhammad Nizam, PhD selaku pembimbing akademik selama
penulis menjadi mahasiswa di jurusan Teknik Mesin UNS.
4. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNS.
5. Dosen - dosen Teknik Mesin FT UNS yang telah membagikan ilmu selama
masa perkuliahan.
6. Orangtua, saudara dan segenap keluarga penulis yang telah mendoakan,
mendidik dan memberikan dukungan moral dan material selama penulisan
skripsi ini.
7. Angela Dian Kusumaningtyas yang selalu setia mendampingi, memberikan
semangat dan dukungan keapada penulis dalam segala hal.
8. Maruto Adi P, ST. selaku laboran Lab. Material Teknik Mesin UNS serta
Arifin dan Endri selaku laboran Lab. Proses Produksi Teknik Mesin UNS
yang telah membantu penulis dalam pembuatan dan pengujian spesimen.
9. Teman-teman satu kelompok skripsi; Coirul, Haikal dan Taufik atas kerjasama
dan dukungannya selama pengerjaan skripsi ini.
10.Teman-teman dari S1 Transfer 2010 dan S1 Reguler dan Nonreg, Sutiyono,
commit to user
vi
memberikan motivasi dan dukungan moril baik secara langsung maupun tidak
langsung.
11.Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan dan
dorongan semangat serta doa, terima kasih.
Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran, koreksi, dan kritik yang
membangun dari pembaca. Akhir kata, semoga penelitian ini dapat memberikan
manfaat.
Surakarta, 24 Desember 2013
commit to user
2.2.2.Baja Tahan Karat Austenitik (Austenitic Stainless Steel)………... 14
2.2.3.Pengelasan Titik (Resistance Spot Welding) ………….... 16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ………. 21 3.3.3.Proses pengelasan titik ... 24
4.4.Sifat Mekanik dan Mode Kegagalan Uji Tarik Geser………... 39
BAB V PENUTUP ……….. 43
5.1.Kesimpulan ………. 43
5.2.Saran ………... 43
DAFTAR PUSTAKA ………. 45
commit to user
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Hasil uji kekerasan pada las titik variasi arus ………. 7
Gambar 2.2 Distribusi kekerasan pada plat gabungan ……... 7
Gambar 2.3 Pengaruh kuat arus dan waktu pengelasan terhadap kekuatan geser hasil las ………... 8
Gambar 2.4 Pengaruh filler beda material dan besar arus listrik terhadap nilai kekuatn tarik geser hasil sambungan las ………... 9
Gambar 2.5 Pengaruh beda material dan besar arus listrik terhadap nilai kekerasan sambungan las ………... 9
Gambar 2.6 Pengaruh beda diameter elektroda dan gaya tekan terhadap kekuatan tarik ……….. 10
Gambar 2.7 Weld nugget configuration and dimensions for resistance spot welding of multi-stackup steel sheet …………... 11
Gambar 2.8 Hasil simulasi finite element model susunan plat0.6mm SAE1004 +1.8mm SAE1004 +1.2mm DP600……… 11
Gambar 2.9 Komputasi bentuk dan ukuran nugget terhadap perbedaan arus listrik pada pengelasan ……….... 12
Gambar 2.10 Komputasi bentuk nugget terhadap lama pengelasan …….... 12
Gambar 2.11 Proses pembentukan nugget ……….. 13
Gambar 2.12 Pengaruh kuat arus listrik terhadap diameter nugget yang terbentuk ... 13
Gambar 2.13 Proses solidifikasi baja tahan karat ... 15
Gambar 2.14 Skema proses las titik ... 16
Gambar 2.15 Siklus proses pengelasan titik ... 18
Gambar 3.1 Mesin las titik tipe DN-16-1 AC Point Welder... 21
Gambar 3.2 Jig... 21
Gambar 3.3 Elektroda tembaga …………... 22
Gambar 3.4 Bahan penelitian (plat stainless steel 316L, J4, dan J1)……... 22
Gambar 3.5 Bentuk rancangan spesimen uji tarik……... 23
Gambar 3.6 Diagram alir penelitian ... 27
Gambar 4.1 Hasil pengelasan spesimen uji ... 28
Gambar 4.2 Foto makro daerah lasan ………... 29
Gambar 4.3 Grafik hubungan parameter las dengan diameter nugget pada interface 316L-J4 dan J4-J1………... 30
Gambar 4.4 Struktur mikro base metal ... 32
Gambar 4.5 Hubungan struktur mikro nugget dan parameter las titik ... 33
Gambar 4.6 Fasa solidifikasi nugget pada Diagram Schaeffler ... 34
Gambar 4.7 Struktur mikro nugget …………... 35
Gambar 4.8 Struktur mikro HAZ variasi voltase 2.30 volt ... 36
Gambar 4.9 Grafik hasil pengujian kekerasan mikro (diagonal) ... 38
Gambar 4.10 Grafik hasil pengujian kekerasan mikro (vertikal)…………. 39
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara waktu pengelasan dan TLBC... 40
Gambar 4.12 Mode kegagalan pada tiap variasi spesimen ……... 41
commit to user
ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Sifat fisik (properties) dari kovar, CRS, dan nikel ………. 5
Tabel 2.2 Recommended nominal process parameters ………... 6
Tabel 3.1 Variasi tegangan listrik terhadap waktu pengelasan ………... 24
Tabel 3.2 Data jumlah spesimen pengujian ………... 26
Tabel 4.1 Komposisi kimia plat stainless steel 316L, J4, dan J1……….... 31
