commit to user
REKAYASA F ILLER ROD PADA PENGELASAN BAHAN PADUAN
SUPER DENGAN METODE TUNGSTEN INERT GAS (TIG)
SKRIPSI
Disusun oleh:
APINK NUR WAKHID
K2512017
PROGRAM PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
ii
PERYATAAN KEASLIAN TULISAN
Saya yang bertandtangan dibawah ini :
Nama : Apink Nur Wakhid
NIM : K2512017
Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin
Menyatakan bahwa skripsi saya berjudul “REKAYASA F ILLER ROD PADA PENGELASAN BAHAN PADUAN SUPER DENGAN METODE
TUNGSTEN INERT GAS (TIG)” ini benar-benar merupakan hasil karya saya
sendiri. Selain itu,sumber informasi yang saya kutip dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka.
Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil
jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.
Surakarta, Juni 2016
Yang membuat pernyataan
commit to user
iii
REKAYASA F ILLER ROD PADA PENGELASAN BAHAN PADUAN
SUPER DENGAN METODE TUNGSTEN INERT GAS (TIG)
Disusun oleh:
APINK NUR WAKHID
K2512017
Skripsi
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana
Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
PROGRAM PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
iv
PERSETUJUAN
Nama : Apink Nur Wakhid
NIM : K2512017
Judul Skripsi : Rekayasa Filler Rod pada Pengelasan Bahan
Paduan Super dengan Metode Tungsten Inert Gas
(TIG).
Skripsi ini telah distujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji
Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Persetujuan Pembimbing
Surakarta, Juni 2016
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Suharno, M.T. Dr. Indah Widiastuti, M. Eng.
commit to user
v
PENGESAHAN
Nama : Apink Nur Wakhid
NIM : K2512017
Judul Skripsi : Rekayasa Filler Rod pada Pengelasan Bahan
Paduan Super dengan Metode Tungsten Inert Gas
(TIG).
Skripsi ini telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan
dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta pada hari...., Juni 2016.
Skripsi telah direvisi sesuai dengan balikan dari Tim Penguji dan mendapat
persetujuan pada:
Hari :
Tanggal :
Persetujuan hasil revisi oleh Tim Penguji Skripsi:
Nama Penguji Tanda tangan Tanggal
Ketua : Yuyun Estriyanto, S.T., M.T. ... ...
Sekreta : Budi Harjanto, S. T., M. Eng. ... ...
Anggota I : Dr. Suharno, S. T., M. T. ... ...
Anggota II : Dr. Indah Widiastuti, M. Eng. ... ...
Mengesahkan
Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Prof. Joko Nurkamto, M.Pd.
NIP. 19610124 198702 1 001
Kepala Program Studi
Pendidikan Teknik Mesin
Dr. Suharno, S.T., M.T.
commit to user
vi
MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau selesai (mengerjakan yanglain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu”.
(Q.S Al Insyirah: 6-8)
“Railah ilmu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar”. (Khalifah Umar)
“Apabila didalam diri seseorang masih ada rasa malu dan takut untuk berbuat suatu kebaikan, maka jaminan bagi orang tersebut adalah tidak akan bertemunya
ia dengan kemajuan selangkah pun”.
(Bung Karno)
“Kita semua hidup dalam ketegangan, dari waktu ke waktu,serta dari hari kehari;
dengan kata lain, kita adalah pahlawan dari cerita kita sendiri”.
commit to user
vii
PERSEMBAHAN
Segala Puji Syukur dan kedahirat Allah SWT yang telah memberi tantangan indah
untuk anak-Mu kerjakan dengan semaksimal mungin. Skripsi ini khusus aku
persembahkan untuk:
Bapak dan Ibu tercinta
Terimakasih atas semua doa disetiap sujudnya, dukungan, pengorbanan dan kasih
sayang yang senantiasa mengalirkan disetiap langkah kakiku yang membuatku
tumbuh kuat dengan segala kelemahan dan kelebihanku sampai saat ini.
Buat Adikku Nanding
Terima kasih telah menyemangatiku dan mendorongku untuk menyelesaikan
skripsi ini.
Untuk Danur, Novan, Okto, Arifin, Afri
Terima kasih sudah menjadi sahabat terbaikku yang selalu mendorong dan
menyemangati untuk segera menyelesaikan kewajibanku. Sukses buat kalian.
Agus, Yahya, Herlina
Karya sederhana ini tak akan cepet selesai tanpa bantuan, dorongan dan
kekompakan dari kalian semua.
Arya, Ardy, Nicolas, Ridho, Toat, Husain,Yusuf, Andika, Widodo
Sahabat-sahabat seperjuangan, seperkuliahan, seperumahan, sepertiduran,
sepermainan, yang slalu menyemangati untuk menyelesaikan skripsi. Sukses buat
kalian semua.
Keluarga Besar PTM 2012
Terima kasih untuk persaudaraan ini, aku belajar, aku tegar, dan aku bersabar
commit to user
viii
ABSTRAK
Apink Nur Wakhid. K2512017. REKAYASA F ILLER ROD PADA
PENGELASAN BAHAN PADUAN SUPER DENGAN METODE TUNGSTEN INERT GAS (TIG). Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu
Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. Juni 2016
Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui cara rekayasa filler rod agar
homogeny dengan logam induk yang digunakan saat pengelasan sudu turbin
pesawat, (2) mengetahui komposisi kimia dan karakteritik super alloy berbasis
Nikel (Ni) yang digunakan dalam bahan sudu turbin pesawat sebelum dan sesudah dilakukan pengelasan, (3) mengetahui pengaruh kuat arus terhadap tingkat
kekerasan super alloy berbasis Ni yang sudah dilakukan pengelasan dengan filler
rod yang direkayasa pada metode Tungsten Inert Gas (TIG), (4) mengetahui
struktur mikro pada hasil pengelasan super alloy berbasis Nikel (Ni) dengan
metode tungsten inert gas(TIG) setelah rekayasa filler rod.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Populasi dalam penelitian ini adalah bahan paduan super berbasis Nikel (Ni). Teknik pengambilan sampel
yang digunakan adalah Area Sampling dan sampel yang digunakan adalah hasil
pengelasan bahan paduan super berbasis. Analisis data menggunakan metode deskriptif kuantitatif dari hasil kekerasan dan struktur mikro serta dari observasi yang diperoleh dari uij komposisi kimia, uji struktur mikro, dan uji kekerasan bahan hasil pengelasan TIG pada bahan paduan super berbasis (Ni).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) Mekanisme rekayasa filler rod
dilakukan dengan menggunakan potongan logam induk yang dibentuk
menyerupai filler rod buatan pabrik. (2) Sudu turbin bahan paduan super yang
digunakan dalam penelitian ini memiliki komposisi utama dengan unsur Ni 63,72%, Cr 12,49% dan Co 9%, dapat disimpulkan bahwa sudu turbin pesawat tersebut terbuat dari bahan. (3) Dari pengamatan struktur mikro hasil pengelasan
sudu turbin dengan rekayasa filler rod perbedaan struktur mikro pada daerah las,
HAZ dan logam induk ini terjadi karena pengaruh panas yang dihasilkan dari kuat arus yang digunakan dan proses pendinginan setelah dilakukan pengelasan.
Peristiwa tersebut mengakibatkan perubahan bintik ɣ dan ɣ’ dari bintik kecil
menjadi gumpalan-gumpalan besar, kehalusan butiran yang terlihat pada permukaan setiap daerah, terlihatnya kandungan karbida pada setiap daerah pada material hasil lasan, (4) Terdapat perbedaan nilai kekerasan, dimana pada daerah las memiliki nilai kekerasan yang tinggi dari pada daerah HAZ dan logam induk
karena pada daerah las memiliki bitik-bintik ɣ dan ɣ’ yang lebih besar dan rapat,
serta pada daerah las terdapat karbida yang mengendap di batas-batas butir dalam paduan yang kaya Cr sebagai partikel yang tidak teratur dan terputus-putus.
commit to user
ix
ABSTRACT
Apink Nur Wakhid. K2512017. ARTIF ICIALLY F ILLER ROD ON THE
SUPER ALLOY MATERIALS WELDING USING TUNGSTEN INERT GAS (TIG) METHODS. Mini-thesis, Faculty of Teacher Training and Education Sebelas Maret University. June 2016
This research aims to: (1) know how artificially filler rod to be homogeneous with the parent metal is used when welding turbine blade air ; (2) know chemical characteristic and super alloy Nicel (Ni)-based characteristic which is used on the plane’s blades turbin materials before and after do welding on it; (2) know the effect of the flux stream againts super alloy Nicel (Ni)-based hardeness level which have been do welding with filler rod that is artificially using Tungsten Inert Gas (TIG) methods; (3) know micro structure on the result super alloy Nicel (Ni)-based with TIG welding methods after artificially by filler rod.
This research uses experiment methods. Population on this research is a super alloy Nicel (Ni)-based. Taking sample technique which use on this research is an area sampling and the super alloy Nicel (Ni) based with flux stream on the TIG welding is a sample on this research. Data analysis used descriptive quantitative methods from the result of hardeseness level and micro structure, and observation which is getting from chemical composition test, micro structure test and hardeness level test result of super alloy Nicel (Ni)-based with TIG welding methods.
Result of the research shows that: (1) Artificially mechanisms filler rod is
done by using a piece of the parent metal shaped like filler rod brew mill; (2) Super alloy turbine blades which use on this research has main composition Ni 63,72%, Cr 12,49, and Co 9%, it can be concluded that turbine blades are made from from rene 95 nickel super alloy-based; (3) From the observation of micro structure result of blade turbine welding with artificially filler rod structure different of welding area, HAZ area, and main metal happens because an effect of flux stream heat which is used on welding and because of cooling off processes after do
welding. That phenomenon causes changed of ɣ spot and ɣ’ spot that is from little
spot and become a big clums. A small object daintiness which see on the each area surfaces, carbida conten visible from each area surfaces; (4) There are
differences in hardness, which inthe welding area has a high hardeness level than
HAZ area and main metal area because it has bigger and solid ɣ spot and ɣ’ spot
than it, and also the welding area was found carbida which is precipitate on the spot borders on the rich Cr alloy as a broken and irregular particle.
commit to user
x
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang Maha Pengasih dan Maha Penyanyang, atas
rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan judul: “REKAYASA F ILLER ROD PADA PENGELASAN BAHAN PADUAN SUPER DENGAN METODE TUNGSTEN INERT GAS (TIG)”.Penelitian ini
berisi tentang pengukuran kinerja Program Studi untuk mengetahui seberapa
tingkat kinerja yang sudah dicapai Program Studi pada Jurusan Ilmu Pendidikan
dan Jurusan Pendidikan Olahraga dan Kesehatan FKIP UNS.
Penelitian ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk
mendapatkan gelar sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis menyadari bahwa terselesaikannya penelitian ini tidak lepas dari
dukungan dri berbagai pihak sehingga dalam kesempatan ini penulis ingin
menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
2. Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan
Ilmu Pendidikan Universitas sebelas Maret Surakarta.
3. Dr. Suharno, S. T., M. T. selaku pembimbing I yang selalu memberi
pengarahan, motivasi dan bimbingan yang menyenangkan selama
menyusun skripsi ini.
4. Dr. Indah Widiastuti, M. Eng selaku pembimbing II yang selalu
mengayomi dan memberi pengarahan selama proses bimbingan skripsi.
5. Kepala Laboratorium Bahan Teknik Departemen Teknik Mesin Sekolah
Vokasi Universitas Gajah Mada, yang telah mengijinkan penulis untuk
melakukan penelitian dan mengambil data untuk keperluan menyusun
skripsi ini.
6. Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T. selaku staf Lab. Bahan Teknik yang telah
commit to user
xi
7. Semua pihak yang turut dalam membantu penyusunan skripsi ini yang
tidak mungkin disebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karna
keterbatasan penulis. Meskipun demikian penulis berharap semoga skripsi ini
bermanfaat bagi orang lain.
Surakarta, Juni 2016
commit to user
xii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERNYATAAN ... ii
HALAMAN PENGAJUAN ... iii
HALAMAN PERSETUJUN... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
HALAMAN MOTTO ... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii
ABSTRAK. ... viii
ABSTRACT. ... 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 ... 4
D. Rumusan Masalah ... 4
E. Tujuan Penelitian ... 5
F. Manfaat Penelitian ... 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS A. Kajian Pustaka ... 7
1. Teknik Rekayasa ... 7
2. Turbin Gas ... 7
3. Kualitas Sifat Fisik dan Mekanik Bahan ... 12
4. Superalloy ... 13
5. Pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG) ... 19
commit to user
xiii
7. Uji Komposisi Kimia ... 30
8. Uji Struktur Mikro ... 31
9. Uji Kekerasan ... 32
B. Kerangka Berpikir ... 34
C. Hipotesis Penelitian ... 35
BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 37
1. Tempat Penelitian ... 37
2. Waktu Penelitian ... 37
B. Desain Penelitian ... 38
C. Populasi dan Sampel ... 38
1. Populasi Penelitian ... 38
2. Sampel Penelitian ... 38
D. Teknik Pengambilan Sampel ... 38
E. Teknik Pengumpulan Data ... 39
1. Identifikasi Variabel ... 39
2. Sumber Data ... 40
F. Instrumen Penelitian ... 40
1. Alat Penelitian ... 41
2. Bahan Penelitian ... 43
G. Teknik Analisis Data ... 43
1. Analisis Uji Komposisi Kimia ... 44
2. Analisis Uji Struktur Mikro ... 44
3. Analisis Uji Kekerasaa ... 44
H. Prosedur Penelitian ... 45
1. Urutan Langkah Penelitian ... 45
2. Tahap Penelitian ... 51
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data ... 52
1. Rekayasa Filler rod ... 52
commit to user
xiv
3. Uji Struktur Mikro ... 55
4. Uji Kekerasan ... 57
B. Pengujian Hipotesis Hasil Analisis Data ... 58
1. Analisis Data Hasil Uji Komposisi Kimia (Spectometri) ... 58
2. Analisis Data Hasil Uji Kekerasan... 59
3. Analisis Data Hasil Uji Struktur Mikro ... 59
C. Pembahasan Hasil Analisis Data... 59
1. Analisis Hasil Uji Komposisi Kimia ... 59
2. Analisis Hasil Uji Struktur Mikro ... 64
3. Analisis Hasil Uji Kekerasan ... 71
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan ... 74
B. Implikasi ... 75
C. Saran ... 75
DAFTAR PUSTAKA ... 76
commit to user
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Turbin Gas Pembakaran Dalam ... 8
Gambar 2.2 Turbin Pesawat Terbang ... 9
Gambar 2.3 Evolusi Ketahanan Temperature Tinggi dari Bahan Paduan Super selama 60 Tahun Semenjak Penggunaanya di Tahun 1940an .... 17
Gambar 2.4 Unsur pemadu dalam superalloy base nikel ... 18
Gambar 2.5 Konstruksi perangkat las TIG... 21
Gambar 2.6 Konsruksi komponen las AC ... 22
Gambar 2.7 Konstruksi komponen las DC... 23
Gambar 2.8 Zirconiated Tungsten Electodes ... 24
Gambar 2.9 Batang pengisi (Filler Rod) las TIG ... 28
Gambar 2.10 Spectrometer Metal Scan... 31
Gambar 2.11 Alat Uji Struktur Mikro ... 32
Gambar 2.12 Alat uji kekerasan Vickers ... 33
Gambar 2.13 Skema Identasi Vickers ... 34
Gambar 2.14 Paradigma Penelitia ... 35
Gambar 3.1 Gerinda Tanangan ... 41
Gambar 3.2 Jangka Sorong ... 41
Gambar 3.3 Las TIG dan Perlengkapannya ... 42
Gambar 3.4 Alat uji struktur mikro ... 42
Gambar 3.5 Alat uji kekerasan Vickers ... 43
Gambar 3.6 Turbin pesawat garuda boing 737 ... 43
Gambar 3.7. Gambar Spesimen... 46
Gambar 3.8. Pengelasan Spesimen ... 47
Gambar 3.9 Hasil Pengelasan... 48
Gambar 3.10 Spesimen Uji ... 49
Gambar 3.11 Bagan Tahapan Penelitian ... 51
Gambar 4.1 Proses Pemotongan Sudu Turbin ... 52
Gambar 4.2 Filler Rod yang Sudah Direkayasa ... 53
commit to user
xvi
Gambar 4.4 Spesimen Uji Komposisi Kimia ... 60
Gambar 4.5 Histogram Hasil Uji Komposisi Kimia ... 62
Gambar 4.6 Struktur Mikro Daerah Las dan HAZ Spesimen Uji dengan
Kuat Arus 70 Ampere Perbesaran 200x ... 65
Gambar 4.7 Struktur Mikro Daerah Las dan HAZ Spesimen Uji dengan
Kuat Arus 80 Ampere Perbesaran 200x ... 67
Gambar 4.8 Struktur Mikro Daerah Las dan HAZ Spesimen Uji dengan
Kuat Arus 100 Ampere Perbesaran 200x ... 69
commit to user
xvii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kode dan Komposisi Kimia Elektroda Tungsten ... 25
Tabel 2.2 Karakteristik Gas Argon ... 26
Tabel 2.3 Gas Pelindung untuk Las TIG ... 27
Tabel 2.4 Klasifikasi Filler Rod pada Nikel dan Paduannya ... 30
Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ... 37
Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Kimia Sudu Turbin ... 54
Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Struktur Mikro Spesimen Las dengan Perbesaran 200X. ... 56
Tabel 4.3 Hasil Uji Kekerasan Spesimen Welding Bahan Paduan Super, Arus 70 A. ... 57
Tabel 4.4 Hasil Uji Kekerasan Spesimen Welding Bahan Paduan Super, Arus 80 A. ... 58
Tabel 4.5 Hasil Uji Kekerasan Spesimen Welding Bahan Paduan Super, Arus 100 A. ... 58
commit to user
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Hasil Uji Komposisi Kimia Raw Material ... 78
Hasil Uji Komposisi Kimia Weld Material ... 79
Hasil Uji Kekerasan ... 80
Hasil Pengamatan Struktur Mikro ... 83
Karakteristik Rene 95 Nikel Based Superalloy Menurut Matweb.com ... 84
Foto Penelitian ... 86
Daftar Kegiatan Seminar Proposal Skripsi ... 88
Surat Permohonan Izin Menyusun Skripsi ... 90
Surat Keputusan Dekan FKIP tentang Izin Penyusunan Skripsi ... 91
Surat Permohonan Izin Penelitian ... 92
