A RYO CAHYO TRANGGONO A RYO CAHYO TRANGGONO
2707100018 2707100018
SIDANG TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH PENGELASAN ULANG ALUMINIUM 5083
DENGAN METODE GAS METAL ARC WELDING (GMAW)
TERHADAP SIFAT MEKANIK, STRUKTUR MIKRO DAN
KETAHANAN KOROSINYA
PEMBIMBING :
Budi Agung K. ST. MSc, Ir. Rochman Rochie m MSc,
L A T A R B E LA K A NG
Logam memegang peranan yang sangat penting bagi pe rkembangan teknologi.Sala h sa tu proses yang cukup penting dalam perkembangan tek nologi ialah pengelasa n. Penggunaan teknologi las biasanya dipakai dalam bidang konstruksi, bidang industri, otomotif, perkapalan, pesawat te rbang, dan bidang lainnya.
Dalam proses pengelasan yang terjadi di lapangan, lumrah terjadinya pengelasan ulang ata u repair welding. Banyak faktor yang mempengaruhi terjadinya pengelasan ulang, faktor utama ialah ditemukannya cacat pada logam lasannya. Pengelasan ulang ini akan mempengaruhi beberapa hal seperti sifat mekanik, sifat fisik, komposisi, maupun struktur mikronya. Oleh karena itu,perlu dipelajari proses pengelasan ula ng sehingga didapatkan hasil yang optimal untuk kebutuhan di dunia industri.
P E R UM U SA N M A SA L A H
Untuk mengetahui pengaruh pengelasan ulang terhadap s truktur mikro dan kekuatan mekanik serta ketahanan korosi hasil pengelasan ulang GMAW logam aluminium 5083.
Bagaimana pengaruh adanya pengelasan ulang terhadap struktur mikro dan kekuatan mekanik se rta ketahanan korosi hasil pengelasan ulang GMAW logam aluminium 5083.
B A TA SA N M A SA L A H
Untuk mempe rkaya kajian di bidang pengelasan terutama pada pengelasan dengan bahan a luminium 5083 setelah mengalami proses pengelasan ulang dengan metode GMAW. Serta untuk memberikan saran dalam me nentukan jumlah repair untuk diaplikasikan dalam sebuah konstruksi.
•Tegangan sisa dan deformasi akibat pengelasan diabaikan
•Semua pengaruh lingkungan dan parameter pengelasan diabaikan
•Material yang digunakan adalah aluminium seri 5083 tidak terdapat cacat dan dianggap homogen
M A N FA AT P E NE LI TI A N
P E N GE L A SA N G M AW
Salah satu metode pengelasan yang banyak digunakan ialah GMAW(Gas Metal Arc Welding)yang mempunyai nama lain MIG(Metal Inert Gas).Gas pelindung yang digunakan pada MIG adalah Argon (Ar) atau Helium (He) atau kombinasi keduanya.
•Karena konsentrasi busur yang tinggi, maka busurnya menjadi runcing dan percikannya sedikit sehinga memudahkan proses pengelasan.
•Karena dapat menggunakan arus yang tinggi maka kecepatan pengelasan dapat tinggi juga, ini dapat meningkatkan efiiensi pengelasan tersebut.
•Ketangguhan dan e lastisitas, kedap udara, ketidakpekaan terhadap K E U N T U N G A N P EN G EL A SA N G M AW
A L U M I NIU M 5 083
Al 5083 merupakan paduan aluminium dengan magnesium sebagai penyusun terbesar. Berikut komposisi kimia, sifat fisik dan sifat mekanik Al 5083 :
Aplikasi dari alum inium 5083 secara umum ialah untuk kapal, body kendaraan, badan truk,skipdan
K E TA HA N AN KO RO S I A LU M IN IU M
Vargel (2004) mengatakan bahwa ketahanan korosi aluminum dalam air laut lebih baik daripada di dalam air payau dengan salinitas yang sama. Hal ini terjadi karena air laut merupakan larutan yang mewakili keseimbangan dari: • Garam‐garam anorganik yang terlarut, kira‐kira
30–35 g/l
• Zat‐zat dalam bentuk suspensi
• gas‐gas terlarut, termasuk 5–6 ppm oksigen • senyawa‐senyawa organik hidup
Pada aluminum, beberapa penelitian menunjukkan bahwa hasil laboratorium dengan air laut buatan menunjukkan korosi yang lebih hebat daripada dalam air laut karena semua komponen biologis yang terlibat dalam perilaku korosi logam di air laut tidak ditemui pada air laut buatan. (Vargel, 2004).
H U B U NGA N L A JU K OR O SI
D A N P O L A RI SA S I
Perbedaan potensial antara katoda dan anoda sangat penting untuk menggambarkan terjadinya korosi. Laju korosi yang terjadi dinyatakan tergantung oleh kerapatan arus yang timbul (current density). Karena fenomena tersebut korosi dapat disimpulkan dengan penggunaan kurva tegangan terhadap arus yang selanjutnya disebut kurva polarisasi. Laju korosi dalam kurva polarisasi dinyatakan dengan adanyaEcorrdanIcorr..
Nilai EcorrdanIcorr didekati meng‐
gunakanTafel Analysisyaitu ekstrapolasi garis lurus pada daerah katodik dan anodik.
P E N EL IT IA N YA NG T E LA H D IL A KU KA N
1. “Microstructural changes accompanying repair welding in 5xxx aluminium alloys and their effect on the mechanical properties” oleh S. Katsas a,*, J.
Nikolaou b, G. Papadimitriou b. (2005). Dalam penelitiannya, mereka
menyatakan bahwa setelah pengelas an 1 x, nilai UTS turun di bawah safety limit dan naik kembali saat 4 x pengelasan. Selain itu efek perubah an struktur mikro pada lower pass menyebabkan penurunan UTS.
2. “Studi Variasi Pengelasan Ulang Terhadap Cacat Las dan Kekerasan Material
Aluminium 5083” oleh Bayu Dedi Prasetiyo. (2008). Dalam penelitiannya,
dijelaskan bahwa nilai kekerasan meningkat seiring bertambahnya repair, dan tertinggi saat 2 x repai r. Selain itu pengelasan ulang meny ebabkan g etas atau brittle.
3. “Corrosion resistance of repair welded naval aluminium alloys”oleh S. Katsas a,*, J. Nikolaou b, G. Papadimitriou b. (2005). Dalam penelitiannya, dinyatakan bahwa laju korosi tidak terlalu berpengaruh akibat adanya
pengelasan ulang. Selain itu, proses pengelasan ulang lebih dari 2 x dirasa tidak efektif dan ekonomis.
D I AG R AM A L I R
Pro ses Pen g elasan Ulan g GMAW Rad io g rafi Test
A Pen g g erin d aan 2 lay er
Start
Prep arasi sp esimen
Pen g elasan GMAW 3 lay er
Rep air 4 x Rep air 3 x Rep air 2 x Rep air 1 x Sp esimen tan p a cacat
D I AG R AM A L I R
A
Kesimp u lan An alisa Data d an Pemb ah asan
En d Rad io g rafi Test
Ad a Cacat ?
Tid ak
Ya
Pemb u atan Samp el Pen g u jian
Uji Po larisasi Pen g u jian No n -Mek an ik :
1 Uji Mak ro 2 Uji Miro Pen g u jian Mek an ik :
1 Uji Tarik 2 Uji k ek erasan
Tid ak
125 mm 125 mm
P E L A KS AN A A N P E NEL IT I A N
Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah Aluminium 5083 berbentuk plat dengan dimensi 125 x 250 x 8 mm. Sedangkan untuk proses pengelasan menggunakan filler ER 5356. Specimen berjumlah 5 dengan variasi jumlah pengelasan ulang.
Setelah dilas dengan variasi jum lah pengelasan ulang, maka didapatkan 5 spesimen dengan kodifikasi :
•Spesimen 0 untuk non repair
•Spesimen R1 untuk repair 1x
•Spesimen R2 untuk repair 2x
•Spesimen R3 untuk repair 3x
•Spesimen R4 untuk repair 4x
P E L A KS AN A A N
P E N EL IT IA N
Spesimen korosi 1 Spesimen korosi 2 Spesimen tensile 1 Spesimen tensile 2 Spesimen tensile 3 Spesimen metalografi Spesimen HardnessU R U TAN P EN GE L A SA N
a ) f ) e ) b ) d ) c ) i ) h ) g )a) Mem asang pengunci
b) Melaku kan pengelasan layer 1 yaitu root / akar
c) Melaku kan pengelasan layer 2 yaitu capping
d) m elepas pengunci bagian bawah e) Melaku kan pengelasan layer 3 yaitu
backweld. Setelah itu spesim en dilaku kan penguj ian radiografi, j ika reject maka dilaku kan pengelasan ulang.
f) Untuk pengelasan ulang, 2 lay er atas y aitu capping dan root digerinda g) Mem asang pengunci pada bagian
bawah
h) Melaku kan pengelasan 2 lay er atas y aitu root dan capping
i) Pengunci dilepas (i), dan dilakukan penguj ian radiografi kem bali. Jika rej ect kem bali ke langkah f.
H A S I L P E N GUJIA N S P E SI ME N
P E N GU JIA N TA R IK
Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui
kekuatantarik (UTS) dari material hasil variasi pengelasan ulang.
H A S I L P E NG UJ IA N T A RI K
SPESIMEN 0 165,96 265,05 R1 176,37 233,13 R2 169,75 251,06 R3 191,90 254,46 R4 176,72 216,93 100 125 150 175 200 225 250 275 0 1 2 3 4 te ga n ga n (M Pa ) Spesimen ultimate strength Yield strength Nilai ultimate strength (UTS) mengalami penurunan mulai non repair sampai R4. Nilai UTS non repair sebesar 265,05 Mpa.Nilai UTS pada spesimenrepairtertinggi sebesar
254,46 Mpayakni pada R3, dan nilai terendah ketika R4 yaitu 216,93 MPa.
P E N GU JIA N KE KE RA S A N
•Uji kekerasan dilakukan untuk mengetahui distribusi nilai kekerasan hasil pengelasan ulang tiap‐tiap spesimen. Distribusi kekerasan akan dilihat pada daerah weld metal (WM), heat affected zone (HAZ) dan base metal (BM).
H A S I L P E NG UJ IA N K E KER A SA N
SPESIMEN WM HAZ BM 0 67,8 60,36667 72,6 R1 60,86667 58,46667 67,4 R2 73,36667 62,56667 73,73333 R3 74,03333 74,26667 79,7 R4 85,53333 89,76667 85,5 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 0 1 2 3 4 HV spesimen WM HAZBM Keterangan0 – spc. non :repair R1 – spc. repair 1 x R2 – spc. repair 2 x R3 – spc. repair 3 x R4 – spc. repair 4 x Nilai kekerasan meningkat dan tertinggi pada R4. Pada WM, nilai kekerasan R4 sebesar 85,53 HV, dan pada HAZ 89,76 HV.
P E N GA MATA N
S T R UK TU R M IK RO
Sebelum diamati melalui mikroskop, aluminium 5083 terlebih dahulu die tsa menggunakan larutan kellers. Pengamatan struktur mikro pada tiap tiap s pesimen dibagi me njadi 3 bagian yaitu WM, HAZ dan BM.
Menurut Atlas Microstructure of Alum inum Alloys, campuran 5083 terdiri dari senyawa Mg2Al3dan (Fe,Mn)3SiAl12 yang menyatu dengan matrik aluminium. Kedua partikel tersebut terlihat berwa rna abu‐
H A S I L P E NGA M ATA N
S T R UK TU R M IK RO
SPESIMEN NON REPAIR
H A S I L P E NGA M ATA N
S T R UK TU R M IK RO
H A S I L P E NGA M ATA N
S T R UK TU R M IK RO
SPESIMEN REPAIR 2 XH A S I L P E NGA M ATA N
S T R UK TU R M IK RO
SPESIMEN REPAIR 3 XH A S I L P E NGA M ATA N
S T R UK TU R M IK RO
SPESIMEN REPAIR 4 X
Uji ketahanan korosi , dilakukan menggunakan potensiostat untuk mengetahui laju korosi dari hasil pengelasan Al 5083. Untuk pengujian potensiostat, menggunakan spesimen dengan dimensi 10 mm (diameter) mengambil 2 lokasi yaitu weld metal dan HAZ dari tiap variasi pengelasan.
Dari analisis grafik Tafel, didapatkan untuk daerah HAZ, nilai laju korosi terbesar pada spesimen R4 sebesar 1,8942 x 10‐5. Sedangkan pada daerah WM, nilai laju korosi terbesar pada R1 sebesar 2,07695 x 10‐5.
H A S I L P E NG UJ IA N K OR OS I
Spesi‐ men Log i HAZ Log i WMi corr HAZ i corr WM laju korosi
HAZ laju korosi WM 0 ‐2,89 ‐2,72 0,00128825 0,001905461 1,40419E‐05 2,07695E‐05 R1 ‐3 ‐2,71 0,001 0,001949845 0,0000109 2,12533E‐05 R2 ‐3,7 ‐3,9 0,000199526 0,000125893 2,17484E‐06 1,37223E‐06
R3 ‐4,3 ‐4,4 5,01187E‐05 3,98107E‐05 5,46294E‐07 4,33937E‐07
R4 ‐2,76 ‐3,6 0,001737801 0,000251189 1,8942E‐05 2,73796E‐06 0 5E‐06 1E‐05 1.5E‐05 2E‐05 2.5E‐05 0 1 2 3 4 la ju ko ro si (mm/ y ea r) spesimen
laju korosi haz laju korosi wm Keterangan : 0 – spc. non repair R1 – spc. repair 1 x R2 – spc. repair 2 x R3 – spc. repair 3 x R4 – spc. repair 4 x
P E M B A HA S A N
Hasil pengujian tarik menunjukkan nilai UTS menurun. Menurunnya nilai UTS ini menunjukkan bahwa kekuatan turun seiring adanya jumlah repair,dan semakin besar input panas atau pada repair 4, kekuatan turun drastis. Adanya penurunan kekuatan ini disebabkan semakin banyaknya Mg2Si yang terbentuk
pada penambahan repair, terlihat pada spesimen R4.
Dari grafik distribusi kekerasan, menunjukkan spesimen R4 memiliki distribusi kekerasan tertinggi sebagai akibat pemanasan yang berulang‐ulang dan terlihat pada struktur mikronya bahwa butiran Mg2Si yang terbentuk memilki
butir yang kasar.
Hasil pengujian kekerasan ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan sebelumnya oleh Bayu Dedi Prasetyo, 2008, dimana nilai kekerasan cenderung naik seiring bertambahnya proses repair.
P E M B A HA S A N
Perubahan sifat mekanik seiring penambahan jumlah repair tidak lepas perubahan struktur mikro. Butiran yang berwarna hitam merupakan
Mg2Si yang terbentuk karena base metal yang menerima panas lebih akan
melepas kandungan Mg dan berikatan dengan Si yang merupakan unsur
tambahan dari filler metal.Dan dari struktur mikro terlihat bahwa partikel Mg2Si
semakin banyak dan berukuran kasar seiring bertambahnya repair. Sifat senyawa inilah yang menyebabkan kekerasan yang meningkat, serta menurunkan
kekuatan.
Sejalan dengan bertambahnya Mg2Si, maka partikel (Fe,Mn)3SiAl12yang
berwarna abu‐abu, yang menyatu dengan matrik aluminium semakin
menurun, meskipun tidak drastis.Sedangkan Mg2Al3, yang berwarna kebiruan
dalam matriks Aluminium akan menurun sebagai akibat naiknya masukan
panas pada logam las. Menurunnya kedua partikel ini menyebabkan keuletan
dan ketangguhan dari lasan menurun.
Dari pengujian korosi menggunakan potensiostat, bisa dikatakan bahwa
laju korosi tidak terpengaruh adanya pengelasan ulang.Hal ini dilihat dari nilai
laju korosi yang sangat kecil dari spesimen pengujian. Selain itu mengingat bahwa sifat tahan korosi yang sangat baik dari Al 5083 itu sendiri.
Hasil ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh S. Katsas, dkk lainnya mengenai ketahanan korosi repair welding aluminium yang menyatakan bahwa secara keseluruhan, adanya pengelasan ulang pada aluminium tidak memberikan efek yang signifikan pada ketahanan korosinya.
• Semakin banyak dilakukan proses repair pada pengelasan Al 5083, maka partikel Mg2Si yang terbentuk semakin banyak dengan butiran yang besar. • Spesimen 4 x repa ir memiliki distribusi kekerasan tertinggi sebesar 89,76 HV
pada HAZ dan 85,53 HV pada weld metal. Selain itu hasil uji tarik menunjukkan penuruna n nilai UTS terenda h dibandingkan spesimen non repair, yakni sebesar 216,3 Mpa.
• Proses re pair tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap ketahanan korosi Al 5083.
• Prosedur yang dilakukan untuk proses repair Al 5083 menggunakan metode GMAW sesuai untuk mempe rbaiki hasil pengelasan yang cacat sampai batas 3 x repair, karena pada 4 x repair nilai UTS turun cukup drastis.
K E S IM P UL A N
• Untuk memastikan komposisi yang terdapat pa da daerah lasan, sebaiknya menggunakan EDX agar hasil yang didapat lebih valid dan aktual.
• Untuk me ndapatkan has il pengujian yang baik, sebaiknya jarak 25 mm dari kedua ujung tidak digunakan sebagai spesimen karena merupakan awal dan akhir pengelasan.
. American Standard Testing and Material D‐1141. . American Standard Testing and Material E407. . American Standard Testing and Material G02. 1999. . American Welding Standard D 1.1 Bayu Dedi Prasetiyo. 2008. Studi Variasi Pengelasan Ulang Terhadap Cacat Las dan Kekerasan Material Aluminium 5083. Digilib ITS. Boyd, W.K dan Fink, F.W.1978. Corrosion of metals in marine environments,Battelle, report MCIC‐78– 37. Fontana M.G., Green N.D. 1967. Corrosion Engineering. New York. McGraw‐Hill Katsas S. b,*, Nikolaou J. b, Papadimitriou G. b. 2005. Corrosion resistance of repair welded naval aluminium alloys.Science Direct. Katsas S. b,*, Nikolaou J. b, Papadimitriou G. b. 2005. Microstructural changes accompanying repair welding in 5xxx aluminium alloys and their effect on the mechanical properties.Science Direct.
Sonawan Hery dan Suratman Rochim. 2004. Pengantar untuk Memahami Proses Pengelasan Logam. Bandung. Alfabeta.
Smallman R. E, Bishop R. J. 2000. Metalurgi Fisik Modern dan rekayasa Material,edisi keenam.
Jakarta. Erlangga
V. Balasubramanian.2006. Influences of pulsed current welding and post weld aging treatment
Vargel,C. 2004.Corrosion of Aluminium. Elsevier Sciencedirect
Wiryosumarto, Harsono, Prof. Dr. Ir. I986. Teknologi Pengelasan Logam. Edisi keenam. Jakarta.
Pradnya Paramitha
