commit to user
iii
KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH TEMPERATUR AIR
QUENCHINGTERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA
DISSIMILAR WELDINGBAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA
KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GMAW SEBAGAI BAHAN AJAR
MATA KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN
Oleh:
Pungki Ade Pratama
K 2510053
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
vi ABSTRAK
Pungki Ade Pratama.KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH TEMPERATUR AIR
QUENCHING TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA DISSIMILAR
WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA KARBON S45C
MENGGUNAKAN LAS GMAW SEBAGAI BAHAN AJAR MATA KULIAH
TEKNOLOGI PENGELASAN. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret Surakarta. Januari 2015.
Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengetahui pengaruh temperatur quenching terhadap kekerasan pada pengelasandissimilar weldingbaja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C; (2) Mengetahui pengaruh temperatur quenching terhadap kekuatan tarik pada pengelasan dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C; (3) Mendeskripsikan karakteristik mekanik hasil dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C dengan perlakuan variasi temperaturquenching yang berbeda.
Proses pengelasan dan pembuatan spesimen dilakukan di Laboratorium Las Inlastek Pajang Surakarta. Pengujian spesimen dilakukan di Laboratorium D3 Fakultas Teknik UGM. Jumlah spesimen dalam penelitian berjumlah 4 buah dengan rincian 3 spesimen mengalami perlakuan variasi temperatur quenching dan 1 spesimen tanpa perlakuan quenching. Teknik analisis data dalam penelitian ini adalah teknik analisis deskriptif kuantitatif. Pengambilan sampel pada penelitian ini menggunakan metode purposive sampling. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini yaitu hasil pengelasan dissimilar weldingbaja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GMAW.
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: (1) Terdapat pengaruh temperaturquenchingterhadap kekerasan pada pengelasandissimilar weldingbaja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C. Kekerasan pada setiap daerah memang berbeda-beda 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 temperaturquenchingair 5° C-10° C, 25° C- 30° C, pendinginan udara dan 45° C- 50° C; (2) Terdapat pengaruh temperatur quenching terhadap kekuatan tarik pada pengelasan dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C. Kekuatan tarik tertinggi terdapat pada spesimen dissimilar welding menggunakan pendinginan udara sebesar 575,696 Mpa, kemudian temperatur quenching air 25° C- 30° C sebesar 521,053 Mpa, temperatur quenchingair 5° C- 10° C sebesar 506,48 dan yang paling rendah temperaturquenching air 45° C- 50° C sebesar 406,853 Mpa; (3) Karakteristik mekanik hasildissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C dengan perlakuan variasi temperatur quenching yang berbeda menghasilkan nilai kekerasan yang paling tinggi dengan perlakuan temperatur quenching air 5° C- 10° C sebesar 538,35 VHN. Nilai kekuatan tarik yang paling tinggi terdapat pada pendinginan udara sebesar 575,696 Mpa. Keuletan didapat dari nilai regangan tertinggi yang terdapat pada pendinginan udara sebesar 12,66%, sehingga ketangguhan yang paling tinggi terdapat pada pendinginan udara.
Kata kunci: dissimilar welding, GMAW, temperatur quenching, baja tahan karat,
commit to user
vii ABSTRACT
Pungki Ade Pratama.AN EXPERIMENTAL STUDY ABOUT THE INFLUENCE OF
WATER QUENCHING TEMPERATURE TOWARDS THE MECHANICAL
PROPERTIES OF DISSIMILAR WELDING AT AISI 304 STAINLESS STEEL AND AT S45C CARBON STEEL BY USING GMAW WELD AS THE LEARNING
MATERIAL IN THE WELDING ENGINEERING COURSE. Thesis, Faculty of
Teachers Training and Education Universitas Sebelas Maret Surakarta. january 2015. The objectives of this study are: (1) In order to know the influence of quenching temperature towards the hardness in the welding of dissimilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel. (2) In order to find out the impact of quenching temperature towards the tensile strength in the welding of dissimilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel. (3) To discribe mechanical proprties in the result of dissmilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel with the different treatment quenching temperature variation.
The welding process and the specimen-making were conducted at Inlastek Welding Laboratory in Pajang Surakarta. The specimen-testing was conducted at D3 of Faculty of Engineering Laboratory in UGM. The total of the specimen in this study were four in which three specimen were conducted by using some varieties of quenching temperature and one specimen was not conducted by using any quenching temperatures. In this study, the data analysis technique used was descriptive quantitative. The sample which is used in this study is purposive sampling. The sample that is used in this study is the result of the dissimilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel by using GMAW weld.
According to the result of this study, it could be concluded that: (1) There was an influence of quenching temperature towards the hardness in the welding of dissimilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel. However, the hardness in every area is different because the tendency at AISI 304 stainless steel is decreased caused of the stainless steel is not really strong, whereas in average at S45C , there is an ascension start from the highest hardness of the water quenching temperature in 5° C-10° C, 25° C- 30° C, air cooling and in 45° C- 50° C; (2) There was an impact of quenching temperature towards the tensile strength in the welding of dissimilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel. The highest tensile strenght is found in the specimen of the dissimilar welding which is used air cooling for about 575,696 Mpa, then the water quenching in temperature 25° C- 30° C for about 521,053 Mpa, water quenching in temperature 5° C- 10° C for about 506,48 and the lowest temperature of water quenching at 45° C- 50° C for about 406,853 Mpa; (3) The result of mechanical properties of dissmilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel with treatment quenching temperature variation that different have highest hardness number with water quenching 5° C- 10° C for about 538,35 VHN can. The result of highest tensile strength was identification in the air cooling for about 575,696. The result of ductile materials is identification in the air cooling that have highest strain for abaout 12,66%, so the higheest toughness is identification in the air cooling.
Keywords: dissimilar welding, GMAW, quenching temperature, stainless steel,
commit to user
viii MOTTO
“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum
sebelum mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri”
(Q.S. Ar-Ra’du : 11)
“Karena sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai
dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain”
(Q.S. Al-Insyirah : 6-7)
"Setiap waktu dalam kehidupan anda dapat menjadi
permulaan dari sebuah perkara besar"
(Leo Buscaglia)
"Jika anda memiliki keberanian untuk memulai, anda juga memiliki
keberanian untuk sukses"
(David Viscoot)
"Sukses bukanlah akhir dari segalanya, kegagalan bukanlah sesuatu yang fatal:
namun keberanian untuk meneruskan kehidupanlah yang diperhatikan"
(Sir Winston Churchill)
"Jalan terbaik untuk bebas dari masalah adalah dengan memecahkannya"
(Alan Saporta)
"Menukar hidup dengan sesuatu yang baru"
commit to user
ix
PERSEMBAHAN
Segala Puji bagi Allah SWT kupanjatkan rasa syukur karena dengan izin
dan kuasaNya, akhirnya dapat kupersembahkan karya ini untuk:
Bapak dan Ibu Tercinta
Terimakasih atas bimbingan, doa dan restu yang tak pernah putus diberikan
kepadaku. Dan pengorbanan tiada henti serta kasih sayang yang tak terbatas.
Dwi Putri Ayu Novetasari dan Tri Bagustin Wicak Pamungkas
Adik-adikku tersayang yang secara tidak langsung memberi motivasi kepadaku.
Aku janji akan selalu menjadi kakak yang baik buat kamu dik.
Cindy Rizka Qurlita
Terimakasih atas solomu, serta hari-hari yang sudah kita lalui dahulu baik suka
maupun duka, yang menemani masa kuliahku.Untuk masa sekarang dan
selanjutnya raihlah cita-cita dan bahagiamu bersama yang terbaik versi-NYA.
Mas Wahyu Yudis Mahendra
Terimakasih telah membantu sebagai team serta kakak dengan penuh keikhlasan
dan semangat sehingga skripsi ini bisa terselesaikan.
Ahmad Y S, Juneidi W, Ari W, Andri S, Firdaus D, Mas Bayu, Arif K
Terimakasih telah menemani masa suram skripsiku dengan menjadi objek
sehingga terselesaikan dengan baik.
Sahabat Bolangku
Fajrin yunan, maman, amir, septo dan heri, terimakasih untuk kegilaan-kegilaan
yang kita lewati.
Sahabat-Sahabatku
Kurniawan adi, sinung, mas andi, mas amirudin, mas alkuri,uut, abdilah dll yang
kalo disebutkan semua bisa 99 halaman. Terimakasih atas kekompakan selama
ini.
Teman-Teman PTM 2010 dan Rapido Fc
Terimakasih atas semangat, perjuangan dan kerjasamanya, baik dikelas dan
dilapangan, piala ini bukti bahwa Rapido Fc bukan team abal-abal.
commit to user
x
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 TEMPERATUR AIR
QUENCHING TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA
DISSIMILAR WELDINGBAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA
KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GMAW 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, S.T., 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. Drs. Bambang Prawiro, M.M. selaku Pembimbing Akademik yang selalu
memberikan pengarahan dan bimbingan dalam pelaksanaan perkuliahan
sebagai bekal untuk menyusun skripsi ini.
commit to user
xii DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERNYATAAN ... ii
HALAMAN PENGAJUAN ... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
HALAMAN ABSTRAK ... vi
HALAMANABSTRACT ... 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 ... 4
BAB II KAJIAN PUSTAKA A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan... 6
1. Kajian Teori... 6
a. Pengertian Las ... 6
1) Las Logam Berbeda... 7
commit to user
xiii
3) Filler ... 10
4) Gas Pelindung... 10
5) Diagram Schaeffler... 10
6) Diagram WRC-1992... 11
7) Dilusi ... 13
8) Arus Las... 13
9) Daerah Lasan ... 14
10)Weldability... 15
b. Quenching... 17
c. Sifat-sifat mekanik logam... 19
d. DiagramContinous Cooling Transformation (CCT) ... 21
e. Baja Karbon... 22
f. Baja Tahan Karat ... 24
g. Uji Kekerasan ... 27
h. Uji Kekuatan Tarik ... 28
i. Uji Struktur Mikro (Metalografi) ... 32
2. Penelitian yang Relevan ... 34
B. Kerangka Berfikir ... 35
C. Hipotesis ... 36
BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 38
1. Tempat Penelitian ... 38
2. Waktu Penelitian ... 38
B. Rancangan/ Desain Penelitian ... 39
C. Populasi dan Sampel ... 50
1. Populasi Penelitian ... 50
2. Sampel Penelitian ... 50
D. Teknik Pengambilan Sampel ... 50
E. Pengumpulan Data ... 51
commit to user
xiv
2. Metode Pengumpulan Data ... 52
3. Pelaksanaan Penelitian ... 52
F. Analisis Data ... 53
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data ... 55
1. Uji Komposisi Kimia ... 55
2. Uji Struktur Mikro ... 59
3. Uji Kekerasan ... 59
4. Uji Tarik ... 60
B. Pembahasan ... 62
1. Analisis Komposisi Kimia ... 62
2. Analisis Foto Mikro ... 63
3. Analisis Uji Tarik ... 71
4. Analisis Uji Kekerasan ... 75
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Simpulan ... 78
B. Implikasi ... 79
1. Implikasi Teoritis ... 79
2. Implikasi Praktis ... 80
C. Saran ... 80
DAFTAR PUSTAKA ... 81
commit to user
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Skema Las GMAW ... 9
2.2. DiagramSchaeffler ... 11
2.3. Contoh Perhitungan Diagram WRC-1992 ... 12
2.4. Skema Proses Dilusi ... 13
2.5. Perubahan Sifat Fisis pada Sambungan Las Cair ... 15
2.6. Disbonded Clading309L dari Baja A508 Bejana Tekan ... 16
2.7. Kurva Suhu Air pada Laju Pendinginan ... 18
2.8. Kurva Pendinginan Air Terhadap Baja... 19
2.9. Diagram CCT untuk Baja ASTM 4340 ... 22
2.10. Diagram Schaeffler dariWeld Metal dalam Pengelasan Baja Tahan Karat ... 26
2.11. Mesin Uji Tarik dilengkapi Spesimen Ukuran Standar ... 29
2.12. Bentuk Spesimen Uji Tarik Berdasarkan Standar JIS K 7113 ... 30
2.13. Bentuk Spesimen uji tarik standart ASTM... 31
2.14. Diagram Tegangan-Regangan pada Pengujian Tarik... 32
2.15. Alat Uji Struktur Mikro (Metalografi) ... 34
2.16. Paradigma Penelitian ... 36
3.1. Bagan Alir Penelitian ... 40
3.2. Kampuh V Terbuka ... 41
3.3. Mesin Las GMAW ... 42
3.4. FillerER 308 L... 42
3.5. Proses Pengelasan GMAW... 43
3.6 ProsesQuenching 5° C- 10° C. ... 43
3.7 Spesimen Uji Kekerasan... 44
3.8. Spesimen JIS K 7113... 45
3.9. Micro Hardnes Vickers... 46
3.10. Mesin Uji TarikUniversal Teting Machine... 47
commit to user
xvi
3.12. Alat Uji Metalografi... 49
4.1. DiagramSchaefflerBaja Karbon S45C, Baja Tahan Karat AISI 304 dan FillerER 308 L... 58
4.2. Diagram WRC-1992 Baja Tahan Karat AISI 304, Baja Karbon S45C dan FillerER 308 L... 58
4.3. Titik Injakan Indentor ... 59
4.4. Struktur MikroBase MetalBaja Karbon S45C ... 63
4.5. Struktur Mikro HAZ S45C BatasBase MetalDekat Baja S45C ... 64
4.6. Struktur Mikro Batas HAZ S45C Batas Weld Metal ... 65
4.7. Struktur MikroWeld Metal... 67
4.8. Struktur Mikro HAZ pada Baja tahan Karat AISI 304... 68
4.9. Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304 ... 69
4.10. Struktur Mikro LogamRaw MaterialBaja Karbon S45C... 70
4.11. Struktur Mikro LogamRaw MaterialBaja Tahan Karat AISI 304 70 4.12. Histogram Nilai Tegangan Luluh ... 71
4.13. Histogram Nilai Tegangan Maksimum ... 72
4.14. Histogram Nilai Regangan ... 73
commit to user
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1. KomposisifillerEr 308 L ... 10
2.2. Ketentuan Umum Penyetelan Besaran Arus dan Tegangan Berdasarkan Diameter Kawat Elektroda ... 14
2.3. Komposisi Baja Karbon S45C... 24
3.1. Waktu Penelitian... 39
4.1. Hasil Uji Komposisi Baja Tahan Karat AISI 304 ... 56
4.2. Hasil Uji Komposisi Baja Karbon S45C ... 57
4.3. Uji KomposisiFillerER 308 L ... 58
4.4. Hasil Uji KekerasanVickersdalam Satuan Kg/mm2... 60
commit to user
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Surat Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ... 83
2. Surat Keputusan Dekan FKIP ... 84
3. Surat Permohonan IjinResearch/ Try OutRektor ... 85
4. Surat Permohonan IjinResearch/ Try OutInlastek ... 86
5. Surat Permohonan IjinResearch/ Try OutFT UGM ... 87
6. Surat Keterangan Inlastek ... 88
7. Surat Keterangan UGM ... 89
8. Hasil Pengujian Tarik ... 90
9. Hasil Pengujian TarikRaw Material 91 10. Hasil Pengujian Tarik Spesimen dengan PerlakuanQuenching Temperatur Air 5-10°C... 92
11. Hasil Pengujian Tarik Spesimen dengan PerlakuanQuenching Temperatur Air 25-30°C... 93
12. Hasil Pengujian Tarik Spesimen dengan PerlakuanQuenching Temperatur Air 45-50°C... 94
13. Hasil Pengujian Tarik Spesimen Tanpa PerlakuanQuenching... 95
14. Hasil Pengujian KekerasanMicro Vickers Raw Materialdan Spesimen PerlakuanQuenchingTemperatur Air 5-10°C ... 96
15. Hasil Pengujian KekerasanMicro Vickers Raw Material, Spesimen PerlakuanQuenchingTemperatur Air 25-30°C dan 45-50°C ... 97
16. Hasil Pengujian KekerasanMicro VickersSpesimen Tanpa Perlakuan Quenching... 98
17. Hasil Pengujian Komposisi Baja Tahan Karat AISI 304... 99
18. Hasil Pengujian Komposisi Baja S45C ... 100
19. Daftar Kegiatan Seminar Proposal Skripsi Mahasiswa ... 101
commit to user
xix
21. Foto Patahan Spesimeen Uji Tarik ... 106
22. Dokumentasi Kegiatan Penelitian... 109
