Pengaruh Variasi Diameter Elektroda Pada Pengelasan Baja Karbon Rendah
Jenis ST 37 terhadap Distribusi Kekerasan, Kekuatan Impak, dan Struktur
Mikro
SKRIPSI
Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
EDISON I MANURUNG
NIM : 08 04 01 074
Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik
ABSTRAK
Ketangguhan suatu material menunjukkan sifat material itu sendiri. Tapi ada saatnya
sifat material tersebut dapat berubah yaitu salah satunya dengan cara proses
pengelasan. Untuk mengkaji hal tersebut disusunlah suatu penelitian yang bertujuan
untuk mengetahui sifat-sifat fisis & mekanis dari suatu pelat St37 yang dilas dengan
menggunakan las listrik dengan menggunakan elektroda yang berdiameter berbeda
(2,6 mm ; 3,2 mm ; dan 4,0 mm). Hasil pengujian impak menunjukkan specimen St37
dengan menggunakan elektroda berdiameter 4,0 mm lebih tangguh dibandingkan
menggunakan elektroda berdiameter 3,2 mm dan 2,6 mm. Nilai ketangguhan impak
rata-rata yang diperoleh spesimen St37 dengan elektroda berdiameter 4,0 mm yaitu
sebesar 2,5433 J/mm2, sedangkan nilai ketangguhan impak rata-rata yang diperoleh
spesimen St37 yang dilas dengan menggunakan elektroda berdiameter 3,2 mm dan 2,6
mm yaitu sebesar 1,8263 J/mm2 dan 0,9929 J/mm2. Hasil pengujian kekerasan
menunjukkan pengelasan St37 dengan menggunakan elektroda berdiameter 4,0 mm
didapat nilai kekerasan (BHN) yang lebih tinggi yaitu sebesar 182;, 182;, 170,
dibandingkan dengan menggunakan elektroda berdiameter 3,2 mm yang memiliki nilai
kekerasan (BHN) berkisar 151;, 151;, 142, dan menggunakan elektroda berdiameter
2,6 mm yang hanya memiliki nilai kekerasan (BHN) sebesar 135;. 127;, 135. Sifat fisis
S37 hasil pengelasan dengan menggunakan elektroda berdiameter 2,6 mm, 3,2 mm,
dan 4,0 mm menunjukkan bahwa dengan menggunakan elektroda berdiameter 4,0 mm
cenderung memiliki porositas (cacat las) lebih sedikit dibandingkan dengan
menggunakan elektroda berdiameter 3,2 mm dan 2,6 mm.
ABSTRACK
Toughness of a material indicates the nature of the material itself. But there
is time to change the nature of the material that is one way the welding
process. To look into the matter was composed of a study that aims to
determine the physical properties and mechanical of a plate that is welded
St37 using electric welding electrodes by using different diameter (2.6 mm,
3.2 mm and 4.0 mm) . The test results showed specimen St37 impact by
using electrodes with diameter 4.0 mm tougher than using an electrode
diameter of 3.2 mm and 2.6 mm. The value of the average impact toughness
specimens obtained St37 with a diameter of 4.0 mm electrode is equal to
2.5433 J / mm2, while the value of the average impact toughness obtained
St37 specimens welded using electrodes with diameter 3.2 mm and 2, 6 mm
is equal to 1.8263 J / mm2 and 0.9929 J / mm2. Hardness test results show
St37 welding using 4.0 mm diameter electrodes obtained hardness value
(BHN) were higher at 182 ;, 182 ;, 170, compared to using a 3.2 mm
diameter electrode which has a value of hardness (BHN) ranges 151 ;, 151 ;,
142, and using a 2.6 mm diameter electrodes which only have a value of
hardness (BHN) of 135 ;. 127 ;, 135. The physical properties of S37 welds
using a 2.6 mm diameter electrodes, 3.2 mm, and 4.0 mm shows that by
using an electrode diameter of 4.0 mm tend to have porosity (welding
defects) is less than the using an electrode diameter of 3.2 mm and 2.6 mm.
Keywords: mechanical properties, physical properties, St37, diameter
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusunan skripsi ini dapat di selesaikan. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Teknik Mesin dalam menyelesaikan studi di Universitas Sumateraa Utara.
Adapun judul dari skripsi ini adalah “Pengaruh Variasi Diameter Elektroda Pada Pengelasan Baja Karbon Rendah Jenis St37 terhadap
kekuatan Impak, Kekerasan, dan Struktur Mikro”.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ir. Alfian Hamsi, Msc selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak memberi masukan, kepercayaan serta membina saya selama mengerjakan penelitian ini.
2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri sebagai ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara beserta seluruh Dosen dan Staf administrasi.
3. Kedua orang tua penulis, W.Manurung dan L.R Simanjuntak, yang telah banyak memberikan materi dan moril serta dukungan kepada penulis hingga saya dapat menyelesaikan tugas sarjana ini.
4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai, Kak Sonta, Bang Syawal, dan Kak Ika, di Departemen Teknik Mesin USU.
5. Bang Sarjana, Bang Rustam, Bang Lilik, dan Bang Andi yang telah banyak memberi dukungan dan membantu dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.
6. Teman Satu team, Jumain Halim, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk bergabung dan setia menemani dalam duka maupun suka dalam penyelesain tugas skripsi ini, 7. Kepada teman-teman seperjuangan penulis yaitu Satahi Naibaho,
Yansen Hasibuan, M.Rislandi Tarigan (Bob) yang setia menemani dan memberikan masukan saat penelitian ini dilaksanakan.
8. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin USU khususnya teman-teman angkatan 2008 yang banyak memberi motivasi serta dukungannya.
Simanjuntak, serta keluarga besar penulis yang banyak memberi dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan kuliah dan hingga tugas sarjana ini selesai.
10.Enny Susanty Permatasari Tampubolon yang selalu mendukung dan memberi semangat kepada penulis, serta setia menemani penulis dalam suka maupun duka disaat menyelesaikan kuliah dan hingga tugas sarjana ini selesai.
11.Teman-teman sepermainan yaitu Jhon (Mejeng) Nababan, Harun Sibuea, Dewi Nababan, Tono Tampubolon, Christina Putri (Komo) Nababan, Maringan Tampubolon, Devi Sinaga, Rolan Sinaga, dan Christian Sinaga yang selalu setia mendukung dan memberi masukan kepada penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini.
12.Keempat keponakan saya, Putri Lidya Kiki Rosawilani Panggabean, Afif, Indah, dan Rebecca.
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK………..i
ABSTRACT………...………...……ii
KATA PENGANTAR………..………….………..iii
DAFTAR ISI……….v
DAFTAR GAMBAR……….viii
DAFTAR NOTASI………..…xi
DAFTAR TABEL……….……….xiii
BAB I PENDAHULUAN ………1
1.1Latar Belakang………....1
1.2Rumusan Masalah……….……..2
1.3Batasan Masalah………..3
1.4Tujuan Penelitian……….………3
1.5Manfaat Penelitian………..……….3
1.6Sistematika Penulisan……….….…4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……….………….6
2.1Pengelasan ………..6
2.1.1 Definisi Pengelasan………..……….…..6
2.1.2 Klasifikasi Pengelasan………..………..…….7
2.2Las busur listrik……….….….9
2.2.1 Prinsip kerja las listrik……….……….…..…9
2.4Baja………17
2.4.1 Klasifikasi Baja….………….…….…….……….17
2.4.2 Struktur Baja…..………...………...………29
2.4.3 Baja St37………….……….…….………….21
2.5Parameter Pengelasan……….……….………..21 2.6Klasifikasi Kawat Elektroda dan Fluksi……….………...23 2.6.1 Fluksi………..………...23
2.6.2 Kawat Elektroda……….…….24 2.7Teknik mengelas, dan Sambungan Las……….25
2.7.1 Macam-macam teknik cara mengelas……..……..……27
2.7.2 Sambungan Las………28 2.8Jenis Patahan………...………..30 2.9Pengujian Hasil Pengelasan……….…….31 2.9.1 Uji Impak………..……….31
2.9.1.1Mesin uji impak………....33
2.9.2 Uji kekerasan (Hardness)………..………….37 2.9.3 Uji Struktur Mikro………..……..…….40 BAB III METODOLOGI PENELITIAN……….44
3.1Tempat dan Waktu………44
3.1.1 Tempat………..……….…44
3.2.1 Persiapan Alat dan Bahan………..44
3.3Metodologi Penelitian………...………48
3.4Variabel-Variabel Pengujian……….49
3.5Spesimen………...50
3.5.1 Pembentukan Spesimen……….……….………..50
3.5.2 Elektroda………..…51
3.6Proses Pengujian………...…………52
3.6.1 Pengujian Impak………..………..52
3.6.2 Pengujian Kekerasan……..…………..………….……56
3.6.3 Pengujian Struktur Mikro………57
3.7Diagram Alir Penelitian………..…..59 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN………..…61
4.1Pendahuluan………..61
4.2Hasil Pengujian……….61 4.2.1 Hasil pengujian Impak……….61
4.2.2 Hasil Uji kekerasan (Hardness)……….……….……..73
4.2.3 Hasil Uji Photo Mikro……….……….78
KESIMPULAN DAN SARAN……….…….……….82
5.1 Kesimpulan……….……….………..……….….82
5.2 Saran………..………..82
DAFTAR PUSTAKA………...………84
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Lubang jarum………10
Gambar 2.2 Percikan las………...11
Gambar 2.3 Retak……….12
Gambar 2.4 Keropos……….12
Gambar 2.5 Muka cekung………..………...13
Gambar 2.6 Longsor Pinggir………...…….14
Gambar 2.7 Penguat berlebihan………....14
Gambar 2.8 Penetrasi tidak sempurna………...………..15
Gambar 2.9 Penetrasi berlebihan………15
Gambar 2.10 Retak akar………...………16
Gambar 2.11 Terbakar tembus………...………..16
Gambar 2.12 Longsor pinggir akar……….…..17
Gambar 2.13 Macam-macam sambungan las……….…..29
Gambar 2.14 Sifat-sifat Patahan.……….….30
Gambar 2.15 Standar ASTM Uji Impak ………..31
Gambar 2.16 Mesin uji impak charpy……….….34
Gambar 2.17 Brinnell Test………...38
Gambar 2.18 Mikroskop Optik……….41
Gambar 3.1 Gergaji besi………...44
Gambar 3.3 Mesin las………...46
Gambar 3.4 Mesin Skrap………..………47
Gambar 3.5 Mikroskop Optik………...47
Gambar 3.6 Bentuk dan ukuran spesimen………..………..50
Gambar 3.7 Kawat Elektroda ………..51
Gambar 3.8 Proses Pengelasan ………52
Gambar 3.9 Mesin impak Charpy………52
Gambar 3.10 Skema proses pengujian Impak ……….……53
Gambar 3.11 Tumpuan Spesimen………...………….……54
Gambar 3.12 Tool pemutar bandul………...………54
Gambar 3.13 Trigger………55
Gambar 3.14 Jarum Skala………..………...55
Gambar 3.15 Proses Pengujian impak………..56
Gambar 3.16 Brinnel Test………...………..56
Gambar 3.15 Spesimen sebelum dietsa & Spesimen setelah dietsa……....58
Gambar 4.1 Patahan spesimen baja ST37 dengan jenis elektroda RB26 diameter 2,6 mm………..62
Gambar 4.2 Patahan specimen baja ST37 dengan jenis elektroda RB26 diameter 3,2 mm………..63
Gambar 4.3 patahan specimen baja ST37 dengan jenis elektroda RB26 diameter 4,0 mm………..63
Gambar 4.5 Grafik nilai BHN baja ST37 RB26 diameter 2,6……….74
Gambar 4.6 Grafik nilai BHN baja ST37 RB26 diameter 3,2……….75
Gambar 4.7 Grafik nilai BHN Baja ST37 RB26 diameter 4,0………76
Gambar 4.8 Grafik nilai BHN terhadap diameter elektroda……….77
Gambar 4.9 Photo Mikro baja ST37 diameter elektroda 2,6 mm………….79
Gambar 4.10 Photo Mikro baja ST37 diameter elektroda 3,2 mm……...…80
DAFTAR NOTASI
A = Luas penampang (mm2)
I = Kuat Arus (ampere)
t = Waktu (detik)
Ep = Energi potensial (Joule)
Em = Energi mekanik (Joule)
m = Berat pendulum (Kg)
g = Gravitasi 9,81 (m/s²)
h1 = jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m)
h2 = jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m)
λ = jarak lengan pengayun (m)
cos α = sudut posisi awal pendulum (0)
cos β = sudut posisi akhir pendulum (0)
I = Nilai ketangguhan impak (J/mm²)
E = Energi yang diserap (J)
D = diameter bola (mm)
F = Load (beban) (Kgf)
HB = Brinnel Result (HB)
m = Massa (Kg)
p = Panjang (mm)
l = Lebar (mm)
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Hasil pengujian impak pada spesimen baja ST37 dengan
jenis elektroda RB26 diameter 2,6 mm………...62
Table 4.2 Hasil pengujian impak pada spesimen baja ST37 dengan
jenis elektroda RB 26 diameter 3,2 mm………..62
Tabel 4.3 Hasil pengujian impak pada spesimen baja ST37 dengan
jenis elektroda RB26 diameter 4,0 mm………...63
Table 4.4 Hasil Perhitungan Data Impak………..71
