commit to user
KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH MEDIA QUENCHING
TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA DISSIMILAR
WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GTAW SEBAGAI BAHAN AJAR MATA
KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN
SKRIPSI
Oleh :
WAHYU YUDIS MAHENDRA
K 2510064
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
iii
KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH MEDIA QUENCHING
TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA DISSIMILAR
WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GTAW SEBAGAI BAHAN AJAR MATA
KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN
Oleh:
WAHYU YUDIS MAHENDRA
K2510064
Skripsi
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
commit to user ABSTRAK
Wahyu Yudis Mahendra. KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH MEDIA
QUENCHING TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA DISSIMILAR WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GTAW SEBAGAI BAHAN AJAR MATA KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. Desember 2014.
Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengetahui pengaruh media quenching
terhadap kekuatan tarik pada dissimilarwelding baja tahan karat AISI 304 dengan
baja karbon S45C menggunakan las GTAW. (2) Mengetahui pengaruh media
quenching terhadap kekerasan pada dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW. (3) Mengetahui media
quenching yang menghasilkan karakteristik mekanik paling optimal pada
dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW.
Proses pengelasan dan pembuatan spesimen uji dilakukan di Laboratorium Las Inlastek Pajang Surakarta. Pengujian tarik, metalografi dan kekerasan mikro
vickers dilakukan di Laboratorium Bahan Teknik Program Diploma Teknik Mesin
Sekolah Vokasi UGM. Penelitian ini menggunakan metode penelitian eksperimen dengn analisis deskriptif, yaitu mengamati secara langsung hasil eksperimen dengan media quenching air, air garam, oli, dan yang menggunakan pendinginan udara kemudian menyimpulkan hasil penelitian. Pengambilan sampel pada
penelitian ini menggunakan metode purposive sampling. Sampel yang digunakan
dalam penelitian ini yaitu hasil pengelasan dissimilar welding baja tahan karat
AISI 304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW.
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: (1) ada pengaruh
media quenching terhadap kekuatan tarik dissimilarwelding baja tahan karat AISI
304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW. Kekuatan tarik tertinggi
terdapat pada spesimen dengan media quenching oli sebesar 648,8667 MPa,
pendinginan udara sebesar 641,65 MPa, media quenching air sebesar 604,7167
MPa, dan yang terakhir dengan media quenching air garam sebesar 549,6 MPa.
(2) ada pengaruh media quenching terhadap kekerasan dissimilar welding baja
tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW. Kekerasan pada setiap daerah memang berbeda karena pada baja tahan karat AISI 304 kecenderungannya menurun disebabkan baja tahan karat tidak mampu keras, sedangkan untuk baja S45C rata-rata mengalami kenaikan mulai dari kekerasan tertinggi yaitu air, air garam, oli dan yang paling rendah pada pendinginan udara. (3) karakteristik mekanik dengan kekuatan tarik paling tinggi yaitu pada media quenching oli sebesar 648,8667 Mpa. kekerasan paling tinggi terdapat pada media quenching air sebesar 593,4 VHN. Keuletan tertinggi dimiliki oleh spesimen yang mengalami pendinginan udara dengan regangan 17,6%. Hal ini menunjukkan udara juga memiliki ketangguhan paling tinggi.
commit to user
vii
ABSTRACT
Wahyu Yudis Mahendra. EXPERIMENTAL EXAMINE QUENCHING MEDIA EFECT ON MECHANICAL PROPERTIES DISSIMILAR WELDING STAINLESS STEAL AISI 304 AND CARBON STEAL S45C WITH GTAW FOR LECTURE WELDING TEKNOLOGI. Thesis, Faculty of Teacher Training and Education Science Sebelas MaretUniversity Surakarta, December 2014.
The purpose of the study were: (1) to investigate how the efect quenching media on tensile strength dissimilar welding stainless steal AISI 304 and carbon steal S45C with. (2) to investigate quenching media on hardness dissimilar welding stainless steal AISI 304 and carbon steal S45C with GTAW. (3) to investigate quenching media for optimalization mechanical properties dissimilar welding stainless steal AISI 304 and carbon steal S45C with GTAW.
The procces of wealding and testing specimen making were conducted at Inlastek Pajang Surakarta. Tensile test, metallography, and micro hardnes vickers were conducted at The Laboratory of Material D3 Mechanical Enginering Vocational School UGM. This research using experimental method and using data analiysis descriptive, is to directly observe quenching media water, water salt, oil, and air cooling and then experimental results and determine the results of the study concluted. Sample in this research is taking by purposive sampling. The sample is result from dissimilar welding stainless steal AISI 304 and carbon steal S45C with GTAW.
Based on the results of the research concluded that (1) there is effect of quenching media on tensile strength dissimilar welding stainless steal AISI 304 and carbon steal S45C with GTAW. The highest tensile strength is founded on dissimilar welding specimen that using oil quenching, is 648,8667 MPa, than air cooling is 641,65 Mpa, water quenching 604,7167, and last water salt quenching. (2) there is effect of quenching media on hardnes dissimilar welding stainless steal AISI 304 and carbon steal S45C with GTAW. The hardness in any region is diferent, because in stainless steal AISI 304 not hardenbility and it hardnes is down, in other hand carbon steal S45C is promote. The highest hardness is founded on water salt quencing, tahn water quenching, oil, and last air cooling. (3) properties of material that have highest tensile strength identified at oil media, is 648,8667 Mpa. The highest hardnes number is identified at water quenching that have 593,4 VHN. The highest ductility is identified at that using air coolig with value osf strain 17,6%. It is so, air cooling have highest toughnest.
commit to user MOTTO
“Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat”
(Q.S. Al-Mujadalah : 11)
“Allah tidak membebani seseorang itu melainkan sesuai dengan kesanggupannya”
(Q.S. Al-Baqarah : 286)
“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta
orang-orang yang sabar”
(Q.S. Al-baqarah:153)
“Pilar kepemimpinan itu ada lima; perkataan yang benar, menyimpan rahasia,
menepati janji, senantiasa memberi nasehat dan menunaikan amanah”
(Imam Syafi’I r.a)
“setiap manusia yang bernyawa hendaknya memikirkan kemana kelak ia akan
bermuara”
commit to user
ix
PERSEMBAHAN
Segala Puji bagi Allah SWT kupanjatkan rasa syukur karena dengan izin
dan kuasa-Nya, akhirnya dapat kupersembahkan karya ini untuk:
“Bapak dan Ibu Tercinta”
Terimakasih pak, bu atas perjuangannya selama ini dalam menguliahkan wahyu.
Sampai kapanpun, wahyu tidak akan bisa membalas semua pengorbanan dan
kasih sayang yang telah bapak dan ibu berikan. Wahyu juga minta maaf mungkin
sudah banyak salah sama bapak dan ibu selama wahyu di Solo ini. Karaya tulis
ini, merupakan karya pertama wahyu yang wahyu persembahkan buat bapak dan
ibu. Sekali lagi terima kasih, I love You.
“My Sisters”
Terimakasih buat kedua adik saya Herlina Nindi Eli Saputri dan Senyum Fitria
Fabila Hasna atas hiburannya, pertengkarannya, dan canda-tawanya saat saya
pulang liburan ke Ngawi. Kalian adalah penyemangatku, sehingga bisa
menyelesaikan kuliah ini.
“Teman-teman TAMA Ash-Sholihin 2008-2009”
Terimakasih buat kalian semua yang memberiku bekal spiritual semasa di SMA.
deddy, eka, dodi, fatkhur, kholis, amir, havid, ahmad, pras, anang, rudi, edo,
alam. Semangat kalian menginspirasiku.
“Pungki Ade Pratama”
Terimakasih kepada rekan 1 tim penelitian skripsi yang telah mau bekerjasama
dan membantu dengan tulus ikhlas, semangat, dan motifasi sehingga skripsi ini
dapat terselesaikan dengan baik.
“Keluarga Besar Pendidikan Teknik Mesin 2010”
Terima kasih kepada teman-teman PTM angkatan 2010 yang telah bersama-sama
berjuang sampai mendapatkan gelar sarjana. Semoga kekeluargaan ini tetap
terjaga sampai akhir hayat.
commit to user KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang Maha Pengasih dan Penyayang, yang
memberi ilmu, inspirasi, dan kemuliaan. Atas kehendak-Nya penulis dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul “KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH
MEDIA QUENCHING TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA
DISSIMILAR WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA
KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GTAW SEBAGAI BAHAN AJAR
MATA KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN”.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk
mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,
Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,
Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya
skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai
pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu
Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik
dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
4. Yuyun Estriyanto, ST., M.T., selaku Dosen Pembimbing I, yang dengan
penuh kesabaran memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan
skripsi ini.
5. Drs. Subagsono, M.T., selaku Dosen Pembimbing II, yang dengan penuh
semangat memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
6. Ir. Husin Bugis, M.Si., selaku Pembimbing Akademik yang selalu
memberikan pengarahan dan bimbingan dalam pelaksanaan perkuliahan
sebagai bekal untuk menyusun skripsi ini.
commit to user
xi
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena
keterbatasan penulis. Meskipun demikian, penulis berharap semoga skripsi ini
bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca umumnya.
Surakarta, Januari 2015
commit to user DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERNYATAAN ... ii
HALAMAN PENGAJUAN ... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
HALAMAN ABSTRAK ... vii
HALAMAN MOTTO ... viii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... ix
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Identifikasi Masalah ... 3
C. Pembatasan Masalah ... 3
D. Perumusan Masalah ... 4
E. Tujuan Penelitian ... 4
F. Manfaat Penelitian ... 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan ... 6
1. Kajian Teori ... 6
a. Pengelasan ... 6
1) Definisi Las ... 6
2) Las GTAW ... 7
3) Filler ... 8
commit to user
xiii
5) Besar Arus Listrik ... 9
6) Gas Pelindung ... 10
7) Siklus Termal dan Struktur Mikro Daerah Lasan 10 b. Dissimilar Welding ... 16
1) Pengertian Dissimilar Welding ... 16
2) Diagram Schaeffler ... 17
3) Dilusi Hasil Pengelasan ... 18
4) Diagram WRC-1992 ... 19
5) Weldability Dissimilar Welding ... 20
c. Baja Tahan Karat ... 24
1) Pengertian Baja Tahan Karat ... 24
2) Pengelasan Baja Tahan Karat ... 26
3) Baja Tahan Karat AISI 304 ... 26
d. Baja Karbon ... 27
1) Pengertian Baja Karbon ... 27
2) Baja S45C ... 28
e. Quenching ... 29
1) Pengertian Quenching ... 29
2) Diagram CCT ... 32
f. Karakteristik Mekanik ... 33
1) Kekuatan Tarik ... 33
2) Kekerasan Bahan ... 38
2. Penelitian yang Relevan ... 42
B. Kerangka Berpikir ... 43
C. Hipotesis ... 44
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 45
1. Tempat Penelitian ... 45
2. Waktu Penelitian ... 45
B. Desain Penelitian ... 47
commit to user
2. Urutan Langkah Penelitian ... 47
C. Populasi dan Sampel... 56
1. Populasi Penelitian ... 56
2. Sampel Penelitian ... 57
3. Pengumpulan Data... 57
1. Identifikasi Variabel ... 57
2. Sumber Data ... 58
3. Pelaksanaan Eksperimen ... 58
4. Teknik Analisis Data ... 59
1. Analisis Kekuatan Tarik ... 59
2. Analisis Kekerasan ... 60
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data ... 61
1. Hasil Uji Komposisi Kimia ... 61
2. Hasil Uji Tarik ... 64
3. Hasil Uji Metalografi ... 66
4. Hasil Uji Kekerasan ... 66
B. Pembahasan ... 67
1. Analisis Komposisi Kimia ... 67
2. Analisis Foto Mikro ... 68
3. Analisis Uji Tarik ... 77
4. Analisis Uji Kekerasan ... 81
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Simpulan ... 84
B. Implikasi ... 85
C. Saran ... 86
commit to user
xv
[image:15.595.115.510.165.763.2]DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Las GTAW ... 7
2.2. Arah Pembekuan Logam Las ... 11
2.3. Struktur Mikro Ferrite Widmanstatten ... 12
2.4. Struktur Mikro Acicular Ferrite... 12
2.5. Struktur Mikro Bainite dengan Mikroskop Elektron ... 13
2.6. Struktur Mikro Martensite (Black Region) ... 14
2.7. Transformasi Fasa pada Logam Hasil Pengelasan ... 15
2.8. Daerah Logam Las... 15
2.9. Diagram Schaeffler ... 18
2.10. Skema Proses Dilusi ... 18
2.11. Contoh Perhitungan Diagram WRC-1992 ... 20
2.12. Solidification Cracking pada Dissimilar Welding SS Tipe 347 dan A 508 dengan FillerMetal 308 L ... 21
2.13. Disbonded Cladding 309 L dari Baja A508 ... 22
2.14. Daerah Batas Weld Metal dan HAZ Menggunakan Kekerasan Mikro Vickers (VHN) ... 23
2.15. Foto Mikro Baja Tahan Karat Austenit Perbesaran 320 X ... 25
2.16. Kurva Laju Pendinginan Air ... 30
2.17. Diagram CCT untuk Baja ASTM 4340 ... 32
2.18. Skematis Grafik Brittle dan Ductile ... 34
2.19. Regangan Pada Benda ... 35
2.20. Grafik Pengujian Tarik ... 35
2.21. Bentuk Spesimen Uji Tarik Standar JIS K 7113 (1981) ... 37
2.22. Hubungan Antara Kekerasan Bahan dan Kekuatan Tarik ... 39
2.23. Skematis Prinsip Indentasi Kekerasan Brinell ... 40
2.24. Skematis Prinsip Indentasi Kekerasan Vickers ... 41
2.25. Paradigma Penelitian ... 44
commit to user
3.2. Kampuh V Terbuka ... 49
3.3. Mesin Las GTAW ... 49
3.4. Filler ER 308 L ... 50
3.5. Proses Pengelasan Dissimilar Welding Menggunakan Las GTAW ... 50
3.6. Proses Quenching Setelah Pengelasan ... 51
3.7. Spesimen Uji Tarik ... 51
3.8. Spesimen Uji Metalografi dan Uji Kekerasan ... 53
3.9. Mesin Uji Tarik Universal Testing Machine ... 53
3.10. Unit Control Mesin Uji Tarik ... 54
3.11. Mesin Plotter ... 54
3.12. Alat Uji Metalografi ... 55
3.13. Alat Uji Kekerasan Micro Hardnes Vickers ... 56
4.1. Diagram Schaeffler dari Baja Tahan Karat AISI 304, Baja Karbon S45C dan Filler ER 308 L ... 63
4.2. Diagram WRC-1992 dari Baja Tahan Karat AISI 304, Baja Karbon S45C dan Filler ER 308 L... 64
4.3. Struktur Mikro Base Metal S45C ... 69
4.4. Struktur Mikro HAZ S45C Perbatasan Base Metal S45C ... 70
4.5. Struktur Mikro HAZ S45C Perbatasan Weld Metal ... 71
4.6. Struktur Mikro Weld Metal ... 72
4.7. Struktur Mikro HAZ Baja Tahan Karat AISI 304 ... 73
4.8. Struktur Mikro Base Metal Baja Tahan Karat AISI 304... 74
4.9. Raw Material Baja Karbon S45C. ... 75
4.10. Raw Material Baja Tahan Karat AISI 304 ... 76
4.11 Nilai Tegangan Luluh �y ... 77
4.12. Nilai Tegangan Maksimum �u ... 78
4.13. Nilai Regangan ε ... 79
commit to user
xvii
[image:17.595.111.511.185.500.2]DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1. Komposisi Filler ER 308 L ... 9
2.2. Komposisi Baja Tahan Karat AISI 304 ... 27
2.3. Komposisi Baja Karbon S45C ... 28
3.1. Jadwal Pelaksanaan Penelitian ... 46
4.1. Komposisi Kimia Baja Karbon S45C ... 61
4.2. Komposisi Kimia Baja Tahan Karat AISI 304 ... 62
4.3. Komposisi Kimia Filler ER 308 L ... 63
4.4. Hasil Uji Tarik... 65
commit to user DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Data Hasil Uji Komposisi ... 90
2. Data Hasil Uji Tarik ... 91
3. Data Hasil Uji Kekerasan ... 92
4. Grafik Uji Tarik... 95
5. Foto Patahan Spesimen Hasil Uji Tarik ... 100
6. Dokumentasi Penelitian ... 104
7. Hasil Perhitungan Creq dan Nieq Pada Diagram Schaeffler dan WRC-1992 ... 106
8. Properties Material ... 109
9. Permohonan Menyusun Skripsi ... 110
10. Surat Izin Menyusun Skripsi ... 111
11. Surat Izin Research ... 112
12. Surat Keterangan Melakukan Pengelasan ... 115
13. Surat Keterangan Melakukan Pengujian ... 116
14. Bahan Ajar ... 117
