1
ANALISA PERUBAHAN KUAT ARUS TERHADAP KEKUATAN IMPAK PADA PENGELASAN
Iqbal1,Hendri Budiman1,Mhd Yoka Harlisa Putra1 1
Jurusan Teknik Mesin - Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta
Kampus III Jl. Gajah Mada gunung Pangilun Telp. (0751) 51257 Padang. E mail : mhd.yokaharlisaputra@yahoo.co.id
ABSTRAK
Pengelasan adalah proses penyambungan dua bagian logam dengan melelehkan kedua ujung bagian logam yang akan disambung, serta dengan atau tanpa logam pengisi kemudian di dinginkan secara bersamaan. Sambungan las termasuk klasifikasi sambungan tetap, karena sambungan ini tidak dapat dibongkar pasang tanpa merusak material sambungan dan material yang disambung. Prosedur dalam pengelasan kelihatan sangat mudah, tetapi sebenarnya didalamnya terdapat banyak masalah yang harus diatasi dimana terkadang hasil pengelasaan tidak sesuai dengan ketangguhan hasil pengelasan tersebut dan pemecahan permasalahan memerlukan bermacam – macam pengetahuan salah satu nya pada penelitian ini. Adapun tujuan yang ingin dicapai pada pengujian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh kuat arus pengelasan terhadap ketanguhan material. Dari hasil pengelasan baja karbon rendah yang diberikan variasi kuat arus, dilakukan pengujian impak terhadap material tersebut. Hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pengaruh kuat arus mempengaruhi ketangguhan dan keuletan dari pengelasan material baja karbon rendah.
ABSTRACK
Welding is process of is tacking on two part of metal by melting both or second tip of part of metal to be jointed, and also with or filler metal withouh later then in made cool concurrently. extension of Las the including extension classification remain to, because this extension cannot be unloaded by tide without destroying material of extension and continued of material. Procedure in welding looked to be very easy, but in fact in it there are a lot of problem which must overcome by where sometimes result of welding disagree with delaying result of the welding and resolving of problems need kinds of - kinds of knowledge one of the him at this research. As for target of which wish to be reached by at this examination that is to know strong influence of current of welding to material strong. From result of welding of low carbon steel which given by strong variation of current, done by examination of impak to material. Result of this research can be concluded that strong influence of current influence delaying and is resilient the than welding of material become militant low carbon.
Kata kunci : pengelasan, kuat arus listrik,uji kekerasan, impak PENDAHULUAN
1.Latar Belakang
Pada saat ini, penyambungan logam dengan system pengelasan semakin
banyak digunakan, baik dipakai pada konstruksi bangunan, peralatan maupun konstruksi mesin. Hal ini disebabkan oleh banyaknya keuntungan yang dapat diperoleh dari sambungan las. Menurut
2 Cary (1989) luasnya penggunaan proses penyambungan dengan pengelasan disebabkan oleh biaya murah, pelaksanaan relatif lebih cepat, lebih ringan dan bentuk konstruksi lebih variatif. Salah satu teknik pengelasan yang banyak dipakai untuk penyambungan pada konstruksi baja adalah las busur rendam submerged arc welding (SAW). Pada pengelasan dengan las SAW, logam cair ditutup dengan fluks yang diatur melalui suatu penampang, fluks dan logam pengisi yang berupa kawat pejal diumpankan secara terus menerus ( Wiryosumarto dan Okumura, 2000) sehingga pengelasan dapat dilakukan secara otomatis, oleh karena itu
memberi kenyamanan dalam
pengoperasiannya dan memiliki keandalan yang tinggi.
Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak dan gas bumi terbesar di dunia, diantaranya tersebar di wilayah : Sumatra, Natuna, Jawa,Kalimantan, Sulawesi, Papua dan dilepas pantai Indonesia. Sebagai konsekuensinya, kebutuhan akan plat transmisi sebagai sarana untuk menghubungkan sumber dan pengguna energi tersebut semakin meningkat, sehingga hal ini merupakan peluang bisnis khususnya untuk industri baja dan industri yang memproduksi plat.
Spesifikasi yang harus dipenuhi oleh baja yang digunakan untuk plat gas dan
minyak diantaranya adalah baja tersebut harus mempunyai kekuatan tarik yang tinggi yaitu sekitar 500 MPa. Baja HSLA (high strength low alloy steel) yang diproduksi dengan menggunakan (Thermomechanical Controlled Processing-TMCP) biasanya memenuhi persyaratan diatas dan digunakan sebagai bahan plat gas dan minyak.
2.Batas Masalah
1. Proses pengelasan dilakukan dengan metode las listrik, SMAW (Shielded Metal Arc Welding) pada spesiment baja carbon rendah.
2. pengujian yang dilakukan adalah pengujian impak.
3. Perubahan kuat arus terhadap ketangguhan material.
3.Tujuan Penelitia
Adapun tujuan yang ingin dicapai pada pengujian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh kuat arus pengelasan terhadap ketanguhan material baja karbon rendah. TINJAUAN PUSTAKA
1.Metode Pengelasan
Pengelasan adalah proses penyambungan dua bagian logam dengan melelehkan kedua ujung bagian logam yang akan disambung, serta dengan atau tampa logam pengisi kemudian di
3 dinginkan secara bersamaan. Sambungan las termasuk klasifikasi sambungan tetap, karena sambungan ini tidak dapat dibongkar pasang tanpa merusak material penyambung dan material yang disambung.
Saat ini sambungan las banyak diaplikasikan sebagai proses alternative, dalam suatu industri kecil maupun industri besar sebagai proses pembentukan mesin maupun kontruksi baja lainnya. Hal ini dilakukan dengan tujuan menurunkan biaya komponen mesin tersebut, komponen yang disambung dengan porses pengelasan, setelah diberi perlakuan panas, biasanya memiliki kekuatan yang tinggi pada bagian sambungannya, hal ini merupakan keunggulan pengelasan pada komponen mesin yang bergerak. Selain sebagai proses alternative dalam pembentukan komponen mesin, proses pengelasan dimanfaatkan sebagai media untuk memperbaiki peralatan mesin, antara lain; menutupi retakan logam atau melapisi bagian mesin yang aus.
1.Klasifikasi Pengelasan
Secara umum cara – cara mengklasifisian pengelasan dibagi dalam tiga golongan, yaitu berdasarkan cara kerja dan klasifikasi berdasarkan energy yang digunakan.
Las Thermit (Thermit welding)
Pada pengelasan thermit, campuran oksida besi dan alumanium yang disebut thermal dipanaskan hingga oksida besi berubah menjadi cair, kemudian lelehan besi cair tersebut dituangkan kedalam cetakan yang terdapat disekeliling sambungan untuk selanjutnya membeku bersama bagian yang dilas, Keuntungan las thermit yaitu ; komponen logam pada daerah lasan membeku secara bersamaan sehingga meminimalkan terjadinya tegangan sisa.
Las Gas (Gas welding)
pengelasan dengan gas dilakukan melalui pembakaran oxy –acetylene atau gas hidrogen pada permukaan logam yang akan disambung pemanasan yang terus menerus akan menyebabkan bagian logam yang menerima panas tersebut pelelehan , secara bersamaan operator akan menambahkan logam pengisi diantara logam tersebut sehingga ikut meleleh bersama logam yang di sambung, karena laju pengelasan gas ini rendah, maka proses ini umumnya di aplikasikan pada plat tipis.
4 Las Listrik (electric Arc Welding)
Las busur listrik atau umumnya las listrik adalah termasuk suatu Proses penyambungan logam yang menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas, jenis sambungan dengan las listrik adalah merupakan sambungan tetap. Pada dasarnya las listrik yang menggunakan elektroda karbon maupun logam yang menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas, busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda dan benda kerja dapat mencapai temperature tinggi yang dapat melelehkan sebagian bahan merupakan perkalian antara tegangan las listrik (V) dengan kuat arus (I) yang dinyatakan dalam satuan panas joule atau kal/cm. Seperti rumus dibawah dibawah :
𝐻𝐼 =𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 60 𝑣
Dimana : HI : Sumber panas dalam satuan joule (J)
V : Tegangan Listrik dalam satuan volt (V)
I : Kuat Arus dalam satuan ampere (A)
v : Kecepatan pengelasan dalam (m/s)
Elektroda Las
Elektroda - elektroda yang digunakan dalam proses las busur listrik
mempunyai tipe yang berbeda - beda tergantung fluks yang digunakan, fluks adalah bahan inti yang melindungi inti eleklroda yang benar - benar konsentrik dengan inti.
Bagian yang tidak disarut adalah ujung yang bersentuhan langsung dengan penjepit elektroda pada mesin las, elektroda memiliki dua fungsi utama yaitu:
1. Inti Elektroda sebagai penghantar arus listrik dari penjepit saat bersentuhan dengan benda kerja. 2. Sebagai bahan tambahan (deposit)
kebenda kerja selanjutnya melindungi cairan metal yang berasal dad inti dan terbentuk sebagai penutup hasil pengelasan benda kerja
Klasifikasi Elektroda Elektroda Baja Lunak
1. E 6010 dan E 6011.
Elektroda ini adalah jenis elektroda selaput selulosa yang dapat dipakai untuk pengelesan dengan penembusan yang dalam. Pengelasan dapat pada segala posisi dan terak yang tipis dapat dengan mudah dibersihkan. Deposit las biasanya mempunyai sifat sifat mekanik yang baik dan dapat dipakai untuk pekerjaan dengan pengujian Radiografi. Selaput selulosa dengan kebasahan 5% pada waktu pengelasan
5 akan menghasilkan gas pelindung. E 6011 mengandung Kalium untuk mambantu menstabilkan busur listrik bila dipakai arus AC.
2. E 6012 dan E 6013.
Kedua elektroda ini termasuk jenis selaput rutil yang dapat manghasilkan penembusan sedang. Keduanya dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi, tetapi kebanyakan jenis E 6013 sangat baik untuk posisi pengelesan tegak arah ke bawah. Jenis E 6012 umumnya dapat dipakai pada ampere yang relatif lebih tinggi dari E 6013. E 6013 yang mengandung lebih benyak Kalium memudahkan pemakaian pada voltagemesin yang rendah. Elektroda dengan diameter kecil kebanyakan dipakai untuk pangelasan pelat tipis.
3. E 6020.
Elektroda jenis ini dapat menghasilkan penembusan las sedang dan teraknya mudah dilepas dari lapisan las. Selaput elektroda terutama mengandung oksida besi dan mangan. Cairan terak yang terlalu cair dan mudah mengalir menyulitkan pada pengelasan dengan posisi lain daripada bawah tangan atau datar pada las sudut
Elektroda Berselaput
Elektroda berselaput yang dipakai pada Ias busur listrik mempunyai
perbedaan komposisi selaput maupun kawat Inti. Pelapisan fluksi pada kawat inti dapat dengah cara destrusi, semprot atau celup. Ukuran standar diameter kawat inti dari 1,5 mm sampai 7 mm dengan panjang antara 350 sampai 450 mm. Jenis- jenis selaput fluksi pada elektroda misalnya selulosa, kalsium karbonat (CaC03), titanium dioksida (rutil), kaolin, kalium oksida mangan, oksida besi,serbuk besi, besi silikon, besi mangan dan sebagainya dengan persentase yang berbeda-beda, untuk tiap jenis elektroda. Tebal selaput elektroda berkisar antara 70% sampai 50% dari diameter elektroda tergantung dari jenis selaput. Pada waktu pengelasan, selaput elektroda ini akan turut mencair dan menghasilkan gas CO2 yang melindungi cairan las, busur listrik dan sebagian benda kerja terhadap udara luar. Udara luar yang mengandung O2 dan N akan dapat mempengaruhi sifat mekanik dari logam las. Cairan selaput yang disebut terak akan terapung dan membeku melapisi permukaan las yang masih panas.
Elektroda dengan selaput serbuk besi
Selaput elektroda jenis E 6027, E 7014. E 7018. E 7024 dan E 7028 mengandung serbuk besi untuk meningkatkan efisiensi pengelasan. Umumnya selaput elektroda akan lebih tebal dengan bertambahnya persentase serbuk besi. Dengan adanya serbuk besi
6 dan bertambah tebalnya selaput akan memerlukan ampere yang lebih tinggi.
Elektroda Hydrogen rendah.
Selaput elektroda jenis ini mengandung hydrogen yang rendah (kurang dari 0,5 %), sehingga deposit las juga dapat bebas dari porositas. Elektroda ini dipakai untuk pengelasan yang memerlukan mutu tinggi, bebas porositas, misalnya untuk pengelasan bejana dan pipa yang akan mengalami tekanan. Jenis-jenis elektroda hydrogen rendah misalnya E 7015, E 7016 dan E 7018.
Elektroda untuk besi tuang.
Elektroda baja.
Elektroda jenis ini bila dipakai untuk mengelas besi tuang akan menghasilkan deposit las yang kuat sehingga tidak dapat dikerjakan dengan mesin. Dengan demikian elektroda ini dipakai bila hasil las tidak dikerjakan lagi. Untuk mengelas besi tuang dengan elektroda baja dapat dipakai pesawat las AC atau DC kutub terbalik.
Elektroda Nikel.
Elektroda jenis ini dipakai untuk mengelas besi tuang, bila hasil las masih dikerjakan lagi dengan mesin. Elektroda nikel dapat dipakai dalam sagala posisi pengelasan. Rigi-rigi las yang dihasilkan elektroda ini pada besi tuang adalah rata dan halus bila dipakai pada pesawat las
DC kutub terbalik. Karakteristik elektroda nikel dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Elektroda Perunggu.
Hasil las dengan memakai elektroda ini tahan terhadap retak, sehingga panjang las dapat ditambah. Kawat inti dari elektroda dibuat dari perunggu fosfor dan diberi selaput yang menghasilkan busur stabil.
Elektroda untuk aluminium.
Aluminium dapat dilas listrik dengan elektroda yang dibuat dari logam yang sama. Pemilihan elektroda aluminium yang sesuai dengan pekerjaan didasarkan pada tabel keterangan dari pabrik yang membuatnya.
Elektroda aluminium AWS - ASTM AI - 43 untuk las busur listrik adalah dengan pasawat las DC kutub terbalik dimana pemakaian arus dinyatakan dalam tabel berikut.
Elektroda untuk pelapis keras.
Elektroda tahan kikisan.
Elektroda jenis ini dibuat dari tabung chrom karbida yang diisi dengan serbuk-serbuk karbida. Elektroda dengan diameter 3,25 mm - 6,5 mm dipakai peda pesawat las AC atau DC kutub terbalik. Elektroda ini dapat dipakai untuk pelapis keras permukaan pada sisi potongyang tipis, peluas lubang dan beberapa tipe pisau.
7
Elektroda tahan pukulan.
Elektroda ini dapat dipakai pada pesawat las AC atau DC kutub terbalik. Dipakai untuk pelapis keras bagian pemecah dan palu.
Elektroda tahan keausan.
Elektroda ini dibuat dari paduan-paduan non ferro yang mengandung Cobalt, Wolfram dan Chrom. Biasanya dipakai untuk pelapis keras permukaan katup buang dan dudukan katup dimana temperatur dan keausan sangat tinggi.
Waktu Dan Tempat Pengujian
Waktu pengujian selama bulan Februari 2014. Tempat Pengujian Di Laboratorium Proses Produksi Dan Di Laboratorium Material Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta, Padang.
Bahan dan Alat
1.Bahan
1. Baja Karbon Rendah.
Gambar 3.2. Specimen Benda Uji.
2. Elektroda yang digunakan adalah E 6012 dan E 6013 titanium oksida tinggi.
3. Spidol Dan Amplas Peralatan
1.Gergaji Besi.
Alat potong / gergaji digunakan untuk memotong benda uji sebelum dilakukan proses pembubutan.
Gambar 3.3. Gergaji Besi.
8 2.Topeng Las.
Gambar 3.5. Topeng Las
3.InfraredTermometer.
Gambar 3.6. Inflared Termometer. 4.Gerinda Potong.
Gambar 3.7. Gerinda Potong
Gambar 3.8. Sikat Las.
5.Palu Terak.
Gambar 3.9. Palu Terak.
6.Tang Smit.
Gambar 3.10. Tang Smit. 7.Siku-Siku.
Gambar 3.11. Siku-Siku. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Analisa Dan Hasil Pembahasan
Hasil pengujian impak dari pengelasan baja karbon rendah didapatkan data-data seperti pada tabel 4.1 dibawah ini :
9 Grafik Harga Impak Akibat Perubahan Kuat Arus Pada Pengelasan.
Kuat Arus Harga Impak(J/mm2) 130 1,473 135 1,452 140 1,427
Gambar 4.1. Grafik Harga Impak Terhadap Perubahan Kuat Arus.
Berdasarkan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa kuat arus pada pengelasan sangat mempengaruhi harga impak dari hasil pengelasan. Ternyata baja karbon yang di las dengan tegangan yang rendah lebih besar harga impaknya dan baja karbon yang diberi kuat arus yang lebih besar pada pengelasan terjadi penurunan harga impak. Jadi semakin kecil arus yang diberikan maka material semakin ulet dan tangguh.
Analisa Pembahasan
Dari hasil analisa data pengujian didapatkan harga impak dari material baja karbon rendah yang dilakukan pengelasan. Harga impak terbesar terjadi pada material pengelasan yang diberi arus 130 A sebesar 1,473 J/mm2 dan pada material
pengelasan yang arusnya paling tinggi yaitu 140 A mengalami penurunan harga impak sebesar 1,427.
Ternyata semakin kuat arus yang diberikan maka ketangguhan dan keuletan pada material baja karbon rendah semakin menurun.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Dari hasil pengelasan baja karbon rendah yang diberikan variasi kuat arus, dilakukan pengujian impak terhadap material tersebut. Material yang memiliki harga impak terbesar adalah material yang
10 diberi kuat arus 130 A sebesar 1,473 J/mm2, seiring dengan dinaikkannya kuat arus sebesar 135 A pengelasan ternyata harga impak menurun sebesar 1,452 J/mm2, dan saat diberikan kuat arus yang lebih tinggi sebesar 140 A ternyata harga impak lebih menurun yaitu sebesar 1,427 J/mm2. Disini dapat disimpulkan bahwa pengaruh kuat arus mempengaruhi ketangguhan dan keuletan dari pengelasan material baja karbon rendah.
Saran
Diharapkan dalam penggunaan las busur listrik diupayakan untuk penggunaan arus yang tepat sehingga menghasilkan lasan yang baik.
DAFTAR PUSTAKA 1. George E.Dieter,1987,mechanical Metallurgy,Universitas of Maryland. 2. Kenneth G.Budinski,1996,Engineering Material,Upper saddleriver,NewJersey. 3. V.J Colangelo and F.A Heiser,1986 Analysis of Metrallurgical Failures,Troy New York.
4. Sumanto,1994, Pengetahuan Bahan untuk mesin dan Listrik,Yogyakarta,Andi offset.
5. Fundamentals handbook material science, US Departemen of
