Metode penelitian adalah suatu cara yang digunakan dalam penelitian, sehingga pelaksanaan dan hasil penelitian bisa untuk dipertanggung jawabkan secara ilmiah. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen, yaitu suatu cara untuk mencari hubungan sebab akibat antara dua faktor yang berpengaruh. Eksperimen dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang dengan kondisi dan peralatan yang tersedia di Laboratorium, guna memperoleh data tentang hasil pengelasan FCAW yang dilakukan secara semi otomatis untuk mengetahui sifat mekanik, dan distorsi pada baja ASTM A36.
3.1 Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis penelitian experimental (true experiment research). Kajian literatur didapat dari berbagai sumber baik dari buku maupun jurnal yang terkait guna untuk menambah informasi yang diperlukan dalam penelitian.
3.2 Waktu dan Tempat penelitian
Penelitian dilaksanakan mulai bulan Februari 2018. Adapun pelaksanaanya adalah sebagai berikut:
1. Persiapan mesin las semi otomatis di laboratorium mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
2. Proses Pengelasan dilakukan di laboratorium mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Pembuatan bentuk spesimen benda uji dilakukan di Laboratorium PPPPTK BOE Malang.
4. Pengujian Kekerasan(Vickers) dan Distorsi dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Pengujian Uji Tarik dilakukan di Laboratorium Institut Teknologi Nasional Malang.
3.3 Diagram Alir Pengujian
Tahapan pelaksanaan yang dilakukan pada penelitian berikut :
Gambar 3.1 Diagram alir Pemotongan Plat Baja A36
(350x140x5mm) 6 buah
PembuatanKampuh
Las PengunciSampel
PengaturanJarakToutc hPemanas
Pemasangan Gas Elpiji dan CO2
PemasanganThermocopel pada Plat
Pemasangan Inverter
PemasanganStatic Cooling dan pompaKapasitas 700L/H,1400L/H,2800L/H
MengaturSuhu Transient Flame 250O C PengaturanKecepatanPeng
elasan Proses Pengelasan
PembuatanSpesimen Pengujian
PengujianDistorsi Pengujian Tarik
Analisa Data
Kesimpulan PengujianKekerasan
3.4 Persiapan Bahan dan Peralatan 3.4.1 Persiapan Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu :
1. Baja ASTM A36 :Tebal 5 mm, Panjang 350 mm, Lebar 140 mm 2. Elektroda : Type E71T - I
3. Gas CO2
3.4.2 Persiapan Alat yang digunakan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu : 1. Transient flame pengelasan.
2. Mesin las FCAW(flux cored arc welding) 3. Pendingin / static cooling
4. Pompa air kapasitas 700L/H,1400L/H,2800L/H 5. Inverter.
6. Pengatur suhu (thermokopel).
7. Dial Gauge indicator ( Alat pengujian distorsi ) 8. Tang jepit.
9. Mesin frais.
10. Lab view 11. Selang 12. Ember
3.5 Variabel Penelitian
• Variabel bebas
Suhu temperature transient flame untuk pengendalian distorsi250O C.
Pendingin / static cooling dengan daya air pompa 700L/H,1400 L/H,2800L/H
• Variabel terikat
Uji Tarik
Uji Kekerasan(Vickers)
3.6 Tahap penelitian
Tahap-tahap dalam pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut :
3.6.1 Prosedur Pengelasan dan Pemasanagan Static Cooling
Gambar 3.2 Pemasangan Static cooling
3.6.2 Pembuatan spesimen Las/Plat Baja ASTM A36
Pembuatan spesimen dilakukan dengan cara memotong sebagian material baja dengan menggunakan alat potong hidrolis,dalam hal ini pemotongan material tidak menggunakan las potong ataupun gerinda potong, karena untuk menghindari terjadinya rekristalisasi dan mengurangi distribusi panas yang berpengaruh terhadap perubahan struktur mikro pada material.
3.6.3 Pembuatan kampuh V terbuka
Pembuatan kampuh V terbuka dilakukan dengan menggunakanmesin frais, bahan yang dipersiapkan yaitu plat baja ASTM A36 dengan spesifikasi ukuran: tebal 5 mm, panjang 350 mm, lebar 140 mm. Bahan dipersiapkan didalam pencekam pada sudut pengefraisan 40 derajat, maka tahap pengefraisan pun langsung dilakukan dan yang perlu diperhatikan pada saat
pengefraisan yaitu ragum pencekam pada mesin frais dan setelan mata bor haruslah centre dan lurus agar hasil pada pengefraisan kampuh benar-benar lurus dan sudut yang didapatkan benar-benar sempurna. Berikut ini adalah beberapa gambar kampuh las dan proses pada saat pembuatan kampuh pada mesin frais.
Gambar 3.3 Proses Pembuatan Kampuh Las
3.6.4 Persiapan Parameter Pengelasan FCAW (fluxs cored arc welding) Tabel 3.1 Parameter Pengelasan FCAW (fluxs cored arc welding)
Arus (A)
Gas CO2
(liter/menit)
Kapasitas Air
Kecepatan Las (mm/s) 700L/H
1400L/H
190 10
2800L/H
8
`
Menurut (Wiryusumarto, 2000), arus las yang terlalu kecil akan menghasilkan penembusan dan penguatan yang rendah, maka semakin besar arus las akan menyebabkan besar penembusan dan kecepatan pencairan elektroda, sedangkan kecepatan yang rendah akan menyebabkan pencairan yang banyak dan pembentukan manik datar yang dapat menimbulkan
terjadinya lipatan manik, apabila kecepatan yang tinggi akan menurunkan lebar manik dan menyebabkan bentuk manik yang cekung dan takik.
3.6.5 Proses pengelasan dan pemanas Transient a) Cara kerja Alat bantu pengelasan
Alat bantu pengelasan ini akan bekerja ketika motor listrik dihidupkan,setelah itu pulley penggerak akan berputar sesuai dengan putaran motor. Daya motor dari pulley 1 (penggerak) akan ditranmisikan ke pulley 2 melalui v-Belt.
Kemudian daya dari pulley 2 ditranmisikan ke batang penggerak melalui proses ulir. Poros ulir berputar sesuai putaran pulley 2 yang akan menggerakan batang penggerak dengan merubah gaya putar menjadi gaya horisontal. Daya ini selanjutnya akan digunakan untuk menggerakan batang penggerak yang sekaligus sebagai tumpuan dari toch las dan toch pemanas.
Setelah batang penggerak mulai berjalan, maka proses pengelasan mulai berjalan dan akan berhenti sesuai jarak yang sudah ditentukan.
b) Langkah-langkah proses pengelasandengan menggunakan penambahan static cooling.
1. Siapkan alat bantu pengelasan dan las yang dipergunakan yaitu las FCAW (fluxs cored arc welding).
2. Pasang static cooling.
3. Pasang pompa 700L/H,1400L/H,2800L/H.
4. Pengeboran plat yang digunakan untuk pemasangan kabel thermocouple.
5. Las titik pada kedua ujung sambungan plat.
6. Pasang kabel thermocople pada plat dengan menggunakan las titik.
7. Sambung kabel thermocouple terhadap thermocouple yang telah terhubung dengan computer.
8. Atur jarak pemanas yaitu 80 mm dari totch las 9. Pasang tabung gas CO2.
10. Pastikan semua regulator gas dalam keadaan terbuka.
11. Atur kecepatan laju las dengan memprogram pada inventer yaitu 8 mm/s.
12. Atur besar arus pengelasan dan kecepatan elektroda.
13. Pastikan sambungan pada plat berada pada posisi centre terhadap totch las.
14. Pasang arus negatif pada body alat bantu las.
15. Nyalakan Pemanas pada temperatur panas yang diinginkan,yaitu 250°c.
16. Hidupkan mesin las,dan mulai proses pengelasan dengan menekan saklar kecepatan pada inventer diikuti dengan menekan saklar kecepatan pada elektroda secara bersamaan.
3.6.6 Tahap Pembuatan Spesimen
Setelah melakukan proses pengelasan sesuai variasi temperatur, maka dilanjutkan dengan pembuatan spesimen sesuai dengan standar yang telah ditentukan dari pengujian uji distorsi,uji Tarik dan uji kekerasan.
Pembuatan Spesimen Uji Tarik
a) Membuat gambar dengan menggunakan kertas yang agak tebal yang mengacu pada standar uji Tarik ASTM E8 agar mempermudah proses pemotongan plat.
b) Selanjutnya tempelkan kertas gambar tadi pada plat agar mempermudah proses pemotongan spesimen.
c) Potong plat menjadi dua bagian agar mempermudah melakukan proses pencekaman pada ragum.
d) Meratakan alur pengelasan dengan menggunakan mesin frais.
e) Bahan yang sudah terbentuk,bagian pinggirnya dirapikan menggunakan kikir halus dan setelah itu diamplas sampai halus.
Gambar 3.4 Spesimen Uji Tarik ASTM E8
3.6.7 Pelaksanaan Pengujian Material a) Pengukuran Distorsi
Setelah seluruh proses pengelasan selesai selanjutnya akan dilakukan proses pengukuran distorsi pada seluruh plat yang telah di sambung dengan proses pengelasan FCAW dengan menggunakan alat ukur dial gauge indicator, dan menyajikan nya dalam bentuk tabel yang telah di sediakan. Adapun cara pengukurannya adalah dengan mengukur titik – titik yang telah di tentukan seperti gambar di bawah.
Gambar 3.5Titik pengambilan distorsi
Spesimen yang telah dilakukan penelitian lalu dilakukan pengukuran distorsi, adapun langkah-langkah sebagi berikut :
1. Letakkan dial indicator pada plat yang akan di ukur 2. Amatilah pada skala utama dan skala nonius
3. Jika pada skala utama tidak menunjukkan pada angka 0 (nol). Maka putarlah sekrup pengkalibrasi baik searah jarum jam atau sebaliknya, tergantung dari kebutuhan, sampai jarum skala utama menunjukkan pada angka 0 (nol ).
4. Kemudian amatilah pada skala nonius , jika tepat pada angka 0 (nol ) , maka putarlah ring pada skalanonius hingga jarum jam pada skalanonius menunjukkan angka 0 (nol).
5. Spesimen diambil pengukuran sebanyak titik yang sudah ditentukan mulai dari titik samping kiri kemudian bergerak ke kanan untuk mendapatkan hasil distorsi
Gambar 3.6 Titik pengambilan distorsi
b) Pelaksanaan Pengujian Tarik
Pada Pelaksanaan pengujian Tarik, material atau benda uji dijepit pada ragam uji jepit, setelah sebelumnya diketahui ukuran besar penampangnya, panjang awal dan ketebalannya. Tujuan dari uji Tarik ini yaitu menganalisa material yang telah dilas terhadap deformasi dari luar dan mampu menganalisa karakteristik perpatahan yang dihasilkan. Langkah-langkah pengujiannya yaitu sebagai berikut :
1) Memasukkan data ke computer untuk memulai pengujian dari awal.
2) Benda uji mulai mendapat beban Tarik dengan menggunakan tenaga hidrolik diawali dari angka 0 hingga material putus pada beban maksimum yang dapat ditahan oleh material tersebut.
3) Setelah benda uji putus, dihitung berapa besar penampang dan panjang benda setelah putus.
4) Gaya atau beban maksimum yang ditandai dengan putusnya benda uji terlihat pada layar digital dan dicatat sebagai data.
5) Setelah mendapatkan data yang diinginkan, selanjutnya menghitung kekuatan Tarik,kekuatan luluh, dan perpanjangan material.
Gambar 3.7 Pelaksanaan Uji Tarik C) Uji kekerasan vickers
Uji Kekerassan(Vickers) menggunakan indentor piramida intan yang pada dasarnya berbentuk bujur sangkar. besar sudut antar permukaan piramida yang saling berhadapan adalah 1360. Nilai ini dipilih karena mendekati sebagian besar nilai perbandingan yang di inginkan diantara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan brinell (dieter,1987).
1) Uji ini tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian ini sangat lambat
2) Memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati-hati.
3) Terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan panjang diagonal.
Pengujian kekerasan spesiemen sebelumnya dipoles terlebih dulu dengan menggunakan autosol,kemudian dietsa jenis HNO3.
Langkah pengujian :
1. Memasang indentor piramida intan. Penekanan piramida intan 136 derajat dipasang pada tempat indentor mesin uji, kencangkan secukupnya agar penekan intan tidak jatuh.
2. Memberi garis warna pada daerah logam las, HAZ dan logam induk yang akan diuji.
3. Meletakan benda uji di atas landasan.
4. Menentukan beban utama sebesar 10 kgf.
5. Menentukan titik yang akan diuji.
6. Menekan tombol indentor.
Gambar 3.8 Mesin Uji Kekerasan (Vickers)
3.7 Analisa Data
Setelah data diperoleh langkah selanjutnya menganalisa data dengan cara mengolah data yang sudah terkumpul. Data dari hasil pengujian kemudian dimasukkan ke dalam persamaan-persamaan yang ada sehingga didapatkan data yang bersifat kuantitatif, yaitu data yang berupa angka-angka. Setelah mendapat data dari proses perhitungan, dilanjutkan dengan membandingkan hasil/nilai dari tiap proses pengujian material pengelasan, sehingga dapat diketahui variasi penambahan kapasitas pompa pada static cooling yang ideal untuk diaplikasikan pada las FCAW.
