PENGARUH MEDIA PENDINGINAN TERHADAP SIFAT MEKANIK
HASIL PENGELASAN MATERIAL ST 37
Oleh:
Kadek Budi Susila Darma1, Gd Widayana2, I Ny. Pasek Nugraha3 1Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Dan Kejuruan,
Universitas Pendidikan Ganesha, Singaraja, Indonesia
2Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Dan Kejuruan, Universitas Pendidikan Ganesha,
Singaraja, Indonesia
3Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Dan Kejuruan, Universitas Pendidikan Ganesha,
Singaraja, Indonesia
E-mail : budisusiladarma99@gmail.com, widayana_1@yahoo.co.id, paseknugraha@yahoo.com
Penelitian ini bertujuan untuk.Untuk mengetahui pengaruh media pendinginan udara terhadap sifat mekanik hasil pengelasan material ST 37.Dengan metode yang digunakan dalam penilitan ini adalah metode eksperimen dengan variabel bebas adalah media pendingin udara,air laut dan oli dan variabel terikatnya adalah kekuatan impact,kekerasan dan metalografi .Hasil penelitian menunjukan bahwa kekuatan impact tertinggi pada media pendinginan oli dengan nilai impactnya 0,482 joule/𝑚𝑚!,dan untuk nilai kekerasan tertinggi pada media pendinginan udara dengan nilai
kekerasanya 46,42 kg/𝑚𝑚!,dari hasil metalografi menunjukan media pendinginan air laut mempunyai
sifat yang keras dan getas karena di pengaruhi pendinginan yang cepat,sedangkan pada media pendinginan udara mempunyai sifat yang lunak dan kuat karena di pengaruhi pendinginan yang paling lambat dari media pendinginan oli.
Kata kunci :Media Pendinginan,Impact,Kekerasan,Metalografi,ST 37
Abstract
this research aims to determine the effect of air colling media to the mechanical properties of the weldding material ST 37.The method used in this research is the experimental method is the independent variable air colling media,sea water,and oil,And the dependent variable is the power of the highest impact on oil colling media to impact its value 0,482 joules/mm2,,and for the value of the highest hardness on the air with the air colling media hardness value of 46,42 kg/mm2,and the result showed metallograpic sea water colling media has properties hard and brittle as influenced rapid cooling,where as in air cooling media has the properties of soft and strong as influence slowest cooling of oil colling.
PENDAHULUAN
Seiring dengan perkembangan teknologi dibidang konstruksi, pengelasan merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari pertumbuhan dan peningkatan industri, karena mempunyai peranan yang sangat penting dalam rekayasa dan reparasi produksi logam. Hampir pada setiap pembangunan suatu konstruksi dengan logam melibatkan unsur pengelasan. Salah satu jenis pengelasan yang banyak dipakai untuk mengelas baja karbon adalah Shielded Metal Arc Welding (SMAW).
Kelebihan pengelasan dengan SMAW, antara lain dapat diandalkan untuk mengelas berbagai tipe sambungan, posisi, serta lokasi yang sulit dikerjakan, biaya pengoperasian yang relatif rendah dan dapat dipakai untuk mengelas didalam maupun diluar ruangan. Tidak diperlukannya hose untuk gas pelindung ataupun air pendingin, serta dapat dioperasikan pada tempat yang jauh dari sumber tenaga, dan kualitas sambungan dapat dirancang sedemikian rupa dengan menggunakan berbagai jenis elektroda. Kegagalan pada logam hasil pengelasan bisa disebabkan banyak faktor antara lain karena adanya tegangan sisa yang terjadi pada benda uji sebelum diaplikasikan. Tegangan ini dapat disebabkan karena selama proses pengelasan, panas yang diterima logam tidak merata.
Perambatan panas selama pengelasan salah satunya dipengaruhi oleh ketebalan plat. Untuk itu diperlukan penelitian lebih
lanjut mengenai tegangan sisa pada pengelasan plat dengan berbagai ketebalan. Pada penelitian ini, dilakukan perhitungan tegangan sisa tiap variasi ketebalan. Pengujian yang dilakukan menggunakan X-RD (X-Ray Difraction) serta analisa lanjut pengukuran melalui permodelan rietveld dengan menggunakan program rietica.
Berdasarkan kajian tentang pengelasan diatas, dimana pengelasan merupakan proses penyambungan pelat atau pun logam.Pengelasan pada saat ini banyak sekali digunakan, hal ini
dikarenakan proses
penyambungan lebih cepat dan penyatuan sambungan lasnya lebih kuat. Pengelasan merupakan proses penyambungan antara dua bagian logam atau lebih dengan menggunakan energi panas. Proses pengelasan dengan busur listrik atau elektroda terbungkus yang sering disebut Shielded Metal Arc Welding (SMAW) merupakan proses pengelasan yang paling banyak digunakan, karena proses pengelasan dengan cara ini dapat menghasilkan 2 sambungan yang kuat juga mudah untuk digunakan.
Dalam dunia industri, baja merupakan logam yang penting dan paling banyak dipakai sebagai material teknik dalam bidang konstruksi. Terdapat beberapa jenis logam baja yang dapat dipilih sebagai bahan material konstruksi, maupun komponen mesin, salah satunya adalah baja karbon medium. Baja karbon medium banyak digunakan sebagai komponen mesin yang bergerak dinamis dengan kekuatan yang
baik, dan jenis baja ini memiliki keunggulan yaitu sifat mekaniknya dapat ditingkatkan melalui perlakuan panas, akan tetapi memiliki kelemahan yaitu mudah mengalami retak las.
Baja karbon medium mempunyai kandungan karbon (C) antara 0,2 - 0,5%. Sifat kekerasannya relatif rendah, lunak dan keuletannya tinggi. Baja karbon medium banyak digunakan dalam bentuk plat, profil, sekrup, ulir dan baut. Baja jenis ini dapat dikeraskan dan ditempiring, dapat dilas dan mudah dikerjakan pada mesin yang baik (Surdia, 1992). Dalam pengerjaannya sering dilakukan dengan metode pengelasan. Pada proses ini terjadinya perubahan-perubahan metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan-tegangan termal pada daerah sekitar lasan karena daerah tersebut mengalami siklus termal yang cepat (Setiawan dan Wardana, 2006). Pada umumnya struktur mikro dari baja tergantung pada kecepatan pendinginannya dari suhu daerah austenite sampai ke suhu kamar. Akibat terjadi perubahan struktur maka sifat mekanik yang dimilikinya akan berubah juga. Sifat-sifat logam utamanya Sifat-sifat mekanik, sangat dipengaruhi oleh struktur mikro logam disamping posisi kimianya, contohnya suatu logam atau paduan akan mempunyai sifat mekanis yang berbeda- beda bila struktur mikronya diubah. Adanya pemanasan atau pendinginan dengan kecepatan tertentu maka bahan-bahan logam dan paduan memperlihatkan perubahan strukturnya. Suatu paduan dengan komposisi kimia yang sama dapat memiliki struktur mikro yang berbeda, dan sifat mekaniknya akan berbeda. Struktur mikro tergantung pada proses pengerjaan yang dialami, terutama proses perlakuan-panas yang diterima selama proses pengerjaan
1. DESAIN PENELITIAN
Penelitian ini adalah penelitian eksperimen,dimana penelitian ini pada umumnya menuntut kontrol yang ketat pada pengaruh variable lain di luar variable perlakuan.Dalam kaitan secara umum desain ini memiliki beberapa criteria yaitu: 1) menjawab pertanyaan penelitian,2) kemungkinan melakukan generalisasi,3) control terhadap variable ekstra,dan 4) memiliki variable eksternal dan internal.
2. Objek Penelitian
Objek penelitian ini adalah pengujian media pendingin terhadap sifat mekanik hasil pengelasan material ST 37.Pengujian penelitian ini dilakukan di Universitas Udayana,didasarkan pada analisis ketersedian alat dan media. Variabel yang diujikan dalam penelitian ini yaitu terdiri dari variabel bebas dan terikat. Adapun variabel bebas itu merupakan variabel yang diduga memberikan pengaruh terhadap suatu objek yang akan diteliti, variabel bebas dari penelitian ini adalah media pendingin oli, air laut dan udara. Sedangkan variabel terikatnya adalah variabel yang dipengaruhi oleh variabel bebas, variabel terikat dari penelitian ini adalah sifat mekanik hasil pengelasan. 3. Definisi Operasional
Untuk menghindari kesalahan interpretasi,maka diberikan definisi operasional sebagai berikut.
• Media Pendingin
Media pendingin merupakan suatu substansi yang berfungsi dalam menentukan kecepatan pendinginan yang dilakukan terhadap material yang
telah diuji dalam perlakuan panas. Pemakaian media pendingin juga berguna dalam penentuan sifat dan fasa dari sturktur yang terbentuk setelah material didinginkan Secara garis besar ada dua jenis media pendingin yang digunakan, yaitu media pendingin dengan tingkat kerapatan yang rendah dan media pendingin dengan tingkat kerapatan yang tinggi. Apabila disusun dengan urutan yang terperinci dari media pendingin yang memiliki densitas yang tinggi sampai yang paling rendah, maka diperoleh, sbb : air garam, air, solar, oli dan udara.
• Sifat Mekanik Hasil Pengelasan Pengelasan adalah proses penyambungan antara dua bagian logam atau lebih dengan menggunakan energi panas yang menyebabkan logam disekitar lasan mengalami sirkulasi thermal, sehingga logam disekitar lasan mengalami perubahan metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan-tegangan thermal. Hal ini erat hubungannya dengan ketangguhan, cacat las dan retak serta mempunyai pengaruh yang fatal terhadap keamanan dari kontruksi yang di las.
4. Prosedur Penelitian
Dalam penelitian ini secara sederhana rancangan penelitian ini dapat diagram berikut.
5. Teknik Pengumpulan Data
Sesuai dengan metode eksperimen teknik yang dilakukan untuk mengumpulkan data yaitu melakukan serangkaian pengujian pada objek yang diteliti untuk mendapatkan data yang diperlukan sebagai bahan perhitungan tentang uji impact,uji kekerasan dan,uji metalografi.
• Pengujian Impact
Pengujian kekuatan benturan ini dilakukan dengan jalan memukulspecimen dengan kecepatan tertentu oleh suatu bandul (pendulum)yang diayunkan. Specimen standar yang digunakan pada penelitian ini adalah standar Charpy (USA). Specimen charpy berpenampang 10 x 10 mm danmemiliki takikan 450 , dalam takikan 5 mm dan radius dasar takikan 0,25 mm
• Pengujian Kekerasan (Vickers) Pengujian kekerasan ini dilakukan di Laboratorium Metalurgi Universitas Udayana (UNUD). Pengujian ini di lakukan dengan Metode Vickers dengan tekanan identasi sebesar 10 kg.
• Pengujian metalografi
Metalografi dilakukan dengan menggunakan peralatan mikroskop atau Normal-Mikroskop dengan perbesaran lebih dari 20 : 1 (20x). Pada uji metalografi, kerataan dan kehalusan permukaan bahan uji
adalah suatu keharusan untuk mendapatkan hasil uji yang akurat.
3.7 Metode Analisis Data
Data-data yang diperoleh dalam penelitian ini selanjutnya diolah dan dianalisa. Adapun langkah- langkah dalam pengolahan dan analisa data yaitu sebagai berikut:
a. Data yang diperoleh setelah dilakukan pengujian
digunakan dalam
perhitungan untuk mencari nilai karakteristik masing-masing media pendingan. b. Data hasil eksperimen
kekuatan impact
permukaan ST 37 nantinya akan dibandingkan satu sama lain dengan data yang ideal.
c. Data hasil eksperimen kekuatan kekerasan permukaan ST 37 nantinya akan dibandingkan satu sama lain dengan data yang ideal.
d. Data hasil eksperimen metalurgi permukaan ST 37 nantinya akan dibandingkan satu sama lain dengan data yang ideal.
e. Selanjutnya menganalisa hasil perbandingan untuk mengetahui sejauh mana
pengaruh media
pendinginan pada ST 37. f. Menentukan media
pendinginan yang memiliki sifat ideal yang diinginkan yaitu kuat.
g. Menentukan hasil yang dapat digunakan sebagai alternatif bahan baku industri yaitu sebagai alternatif media pendinginan.
h. Menyimpulkan hasil eksperimen.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengujian Impact Dengan Media Pendingin Udara, Air Laut, dan Oli
Hasil Uji Impact Dengan Media Pendingin Udara
Visualisasi tabel hasil uji impact dengan media pendingin udara dapat dinyatakan pada histogram berikut
Gambar. 1 Diagram Alir Penelitian Gambar 1 Diagram Alir
Hasil Uji Impact Dengan Media Pendingin Air Laut
Visualisasi tabel hasil uji impact dengan media pendingin air laut dapat dinyatakan pada histogram berikut
Hasil Uji Impact Dengan Media Pendingin Oli
Visualisasi tabel hasil uji impact dengan media pendingin oli dapat dinyatakan pada histogram berikut
Rata- rata keseluruhan hasil uji impact media pendingin udara, air laut, dan oli dapat disajikan pada histogram berikut.
Setelah melakukan pengujian impact pada specimen dengan media pendinginan Udara, Air laut dan Oli di ambil rata-rata dari ketiga media pendinginan tersebut.Nilai rata-rata impact pada spesiment dengan media pendinginan udara mempunyai nilai impact 0,481 J/𝑚𝑚!, sedangkan untuk
nilai rata-rata impact pada spesiment dengan media pendingan air laut mempunyai nilai impact 0,480 J/𝑚𝑚!,
dan nilai rata-rata impact pada spesiment dengan media pendingan oli mempunyai nilai impact 0,482 J/𝑚𝑚!. Hal ini
menunjukan bahwa kekuatan impact pada media pendingan oli lebih besar kekuatan impactnya daripada media pendingin udara dan media pendingin air laut.
Hasil Pengujian Kekerasan dengan Media Pendingin Udara, Air Laut, dan Oli
Hasil Pengujian Kekerasan dengan Media Pendingin Udara
Visualisasi tabel hasil uji kekerasan dengan media pendingin udara dapat dinyatakan pada histogram berikut.
Hasil Pengujian Kekerasan dengan Media Pendingin Air Laut
Visualisasi tabel hasil uji kekerasan dengan media pendingin Air Laut dapat dinyatakan pada histogram berikut
Hasil Pengujian Kekerasan dengan Media Pendingin Oli
Visualisasi tabel hasil uji kekerasan dengan media pendingin Oli dapat dinyatakan pada histogram berikut
Rata- rata keseluruhan hasil uji kekerasan media pendingin udara, air laut, dan oli dapat disajikan pada histogram berikut
Setelah melakukan pengujian kekerasan pada specimen dengan media pendinginan Udara, Air laut dan Oli di ambil rata-rata dari ketiga media pendinginan tersebut.Nilai rata-rata kekerasan pada spesiment dengan media pendinginan udara mempunyai nilai kekerasan 46,42 kg/𝑚𝑚!,
sedangkan untuk nilai rata-rata kekerasan pada spesiment dengan media pendingan air laut mempunyai nilai kekerasan 43,98 kg/𝑚𝑚!, dan
nilai rata-rata kekerasan pada spesiment dengan media pendingan oli mempunyai nilai kekerasan35,32 kg/𝑚𝑚!. Hal ini menunjukan bahwa
kekuatan kekerasan pada media pendingan udara lebih besar dibandingkan dengan menggunakan media pendinginan air laut dan media pendinginan oli.
Hasil Pengujian Metalurgi dengan Media Pendingin Udara, Air Laut, dan Oli
Hasil pemotretan struktur mikro pada media pendinginan Udara.
Hasil pemotretan struktur mikro pada media pendinginan Air Laut.
Hasil pemotretan struktur mikro pada media pendinginan Oli.
Hasil penelitian menunjukan bahwa specimen yang dipakai pada pengelasan listrik dengan menggunakan arus yang sama dan setelah pengelasan digunakan media pendinginan yang berbeda akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda pula. Pada specimen daerah las,daerah pinggiran las dan, daerah logam induk memiliki struktur mikro berupa ferrit (daerah terang) dan perlit (daerah gelap) .
Setelah mengetahui struktur butir mikro dari ketiga media pendinginan yang digunakan dimana
struktur butir dengan media pendinginan air laut mempunyai struktur butir yang lebih rapat dibandingkan struktur butir dengan media pendinginan udara dan oli, maka pada pengelasan listrik dengan media pendinginan air laut mempunyai sifat yang keras dan getas karena di pengaruhi oleh pendinginan yang cepat sehingga tidak sempat terjadi pertumbuhan batas butir.Untuk media pendinginan udara laju pendinginannnya paling lambat dari media pendinginan oli dan air laut,sehingga pada pengelasan listrik dengan media pendinginan udara mempunyai sifat yang lunak dari pendinginan air laut dan oli.
SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dibahas di atas maka dapat disimpulkan beberapa hal yaitu:
1. Dari hasil pengujian impact terdapat
pengaruh media pendingin Udara,Air Laut dan Oli ,Hal ini dapat dilihat dari nilai rata-rata impact pada spesiment dengan media pendinginan udara mempunyai nilai impact 0,481 J/𝑚𝑚!,
sedangkan untuk nilai rata-rata impact pada spesiment dengan media pendingan air laut mempunyai nilai impact 0,480 J/𝑚𝑚! , dan nilai
rata-rata impact pada spesiment dengan media pendingan oli mempunyai nilai impact 0,482 J/𝑚𝑚!. hal ini
menunjukan bahwa kekuatan impact pada media pendingan oli lebih besar kekuatan impactnya daripada media pendingin udara dan media pendingin air laut.
2.Dari hasil pengujian kekerasan
terdapat pengaruh media pendingin Udara,Air laut dan Oli, Hal ini dapat dilihat dari nilai rata-rata kekerasan pada spesiment dengan media pendinginan udara mempunyai nilai kekerasan 46,42 kg/𝑚𝑚!, sedangkan
untuk nilai rata-rata kekerasan pada spesiment dengan media pendingan air laut mempunyai nilai kekerasan 43,98 kg/𝑚𝑚!, dan nilai rata-rata
kekerasan pada spesiment dengan media pendingan oli mempunyai nilai kekerasan 35,32 kg/𝑚𝑚! bahwa
kekuatan kekerasan pada media pendingan udara lebih besar dibandingkan dengan menggunakan media pendinginan air laut dan media pendinginan oli.
3.Dari hasil pengamatan metalografi
terdapat pengaruh media pendinginan Udara,Air laut dan Oli, Hal ini dapat dilihat dari hasil foto pengujian spesiment yang berbeda media pendinginan yaitu struktur mikro dari ketiga media pendinginan yang digunakan dimana struktur butir dengan media pendinginan air laut mempunyai struktur butir yang lebih kasar, dibandingkan struktur butir dengan media pendinginan udara dan oli, maka pada pengelasan listrik dengan media pendinginan air laut mempunyai sifat yang keras dan getas karena di pengaruhi oleh pendinginan yang cepat sehingga tidak sempat terjadi pertumbuhan batas butir.Untuk media pendinginan udara laju pendinginannnya paling lambat dari media pendinginan oli dan air laut,sehingga pada pengelasan listrik dengan media pendinginan udara mempunyai sifat yang lunak dari pendinginan air laut dan oli.
5.2 Saran dan Harapan
Adapun saran yang penulis dapat sampaikan sehubungan dengan pengembangan pengaruh media pendinginan terhadap sifat mekanik hasil pengelasan pada ST 37 agar nantinya untuk para pengembang selanjutnya menggunakan media pendinginan yang berbeda-beda.Selain itu, saran yang dapat penulis sampaikan untuk masyarakat
sehubungan dengan media pendinginan adalah sehingga mengetahui apa pengaruh media pendinginan terhadap hasil pengelasan dan nantinya sebagai panduan dalam praktek pengelasan oleh siswa SMK.
Harapan terbesar dari penulis, semoga sebagian ataupun seluruh isi dari Skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis, lembaga, maupun masyarakat lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
(Alip;1989) Alip, M., 1989,Teori dan
Praktik Las .Penerbit Departemen
Pendidikan dan Kebudayaan.
Arifin, S , 1997.Las Listrik dan Otogen. Ghalia Indonesia. Jakarta
ASTM. A370 – Standard Test
Methods and Definitions for
Mechanical Testing of Steel Products
Daryanto, 2001, Teknik mengelas dan
mematri logam, semarang, PT. Aneka
Ilmu.
Davis,H.E.,Troxell,G.E.,Wiskocil,C.T., 1955,The Testing and Inspection of
Engineering Materias,McGraw-Hill Book Company, New York, USA
Dieter, George E, Metalurgi Mekanik,
Erlangga, Jakarta, 1993.
Dieter,G.E.(1983).Engineering design:
A materials and processing
approach. Tokyo: McGraw-Hill
International Book Company.
Gatot, Bintoro. 1999. Dasar- Dasar
Pekerjaan Las. Kanisius:
Yogyakarta.
Joko Santoso, 2006, Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik Dan Ketanguhan Las SMAW Dengan Elektroda E7018, Universitas Negeri Semarang.
Kenyon,W., 1985.Dasar–Dasar
Pengelasan. Penerbit Erlangga,
Jakarta.
Kamenichny. 1965. Heat Treatment. Moscow: Pervy Rizhsky Pereulok. Setiawan, A dan Wardana.2006.
Analisa ketangguhan dan Struktur Mikro pada daerah las dan HAZ
hasil pengelasan Sumerged Arc Welding pada Baja SM 490. Jurnal
Teknik Mesin Vol.8, No. 2. 57-63 Sukamto. 2009 Pengaruh Media
Pendinginan Terhadap Hasil Pengelasan TIG pada ST 37. Jurnal Penelitian. Jurusan
Teknik Mesin Universitas Janabadra.
