commit to user
i
SKRIPSI
PENGARUH PEMBERIAN PANAS AWAL DENGAN PENGELASAN
SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING) TERHADAP
KETANGGUHAN IMPAK BAJA KEYLOS 50
Oleh:
Heru Saputro X 2506015
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSIAS SEBELAS MARET
commit to user
ii
SKRIPSI
PENGARUH PEMBERIAN PANAS AWAL DENGAN PENGELASAN
SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING) TERHADAP
KETANGGUHAN IMPAK BAJA KEYLOS 50
Oleh :
Heru Saputro
X 25 06 015
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan
gelar Sarjana Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
iii
PERSETUJUAN
Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji
Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
commit to user
iv
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam penulisan skripsi ini tidak
terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu
perguruan tinggi dan menurut sepengetahuan penulis juga tidak terdapat karya
atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali
mengacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, 9 Juni 2011 Penulis,
commit to user
v
PENGESAHAN
Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima
commit to user
vi
ABSTRAK
Heru Saputro. PENGARUH PEMBERIAN PANAS AWAL DENGAN
PENGELASAN SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING)
TERHADAP KETANGGUHAN IMPAK BAJA KEYLOS 50. Skripsi,
Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juni 2011.
Tujuan penelitian ini adalah untuk: (1) Mengetahui sifat fisis dan mekanis
Baja Keylos 50 dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas awal, (2) Mengetahui variasi suhu preheat yang memberikan perbedaan pengaruh terbesar
terhadap sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50 setelah dilakukan pengelasan.
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Las Inlastek Pajang Surakarta sebagai tempat pengelasan benda uji. Uji komposisi kimia dalam penelitian ini dilakukan di Laboratorium Polman Ceper. Dan sebagai tempat pengujian impak dilakukan di Laboratorium Material Fakultas Teknik Mesin UNS Surakarta. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Populasi yang dipakai adalah
Baja Keylos 50. Sampel diambil dengan teknik “Purposive Sampling”, dengan 15
spesimen uji dan pengujian impak dilakukan tiga sampel untuk setiap variasi spesimen. Teknik analisis data pada penelitian ini adalah Uji Rerata (Uji Z).
Hasil uji komposisi kimia menunjukkan bahwa ada perbedaan pada spesimen logam induk setelah mengalami preheat dengan prosentase sebesar 0,504 % karbon, sedangkan pada spesimen logam las menunjukan prosentase sebesar 0,115 % karbon. Hasil uji rerata ( uji Z) menunjukan bahwa ada peningkatan ketangguhan bahan yang signifikan pada taraf signifikansi 1 % yaitu pada variasi temperatur preheat 2700C. Dapat dilihat pada hasil uji analisis data yang menyatakan bahwa Zobs = 57,4015 lebih besar daripada Ztabel = 4.541 (Zobs>
-Zt). Peningkatan ketangguhan impak yaitu sebesar 0,51%.
Hasil uji rerata (uji Z) adalah ada peningkatan ketangguhan bahan yang signifikan pada variasi perbedaan temperatur preheat dibandingkan nonpreheat. Dari hasil uji komposisi dan hasil uji ketangguhan impak yang telah dilakukan, terlihat terjadi perbedaan kadar kadar karbon (C) sebesar 0,504 % karbon pada
Baja Keylos 50 setelah dilakukan preheat dan peningkatan ketangguhan impak
commit to user Education. Sebelas Maret University, July 2011.
This watchfulness aim detects: (1) Detect character fisis and mechanical Steel Keylos 50 with beginning hot gift and without beginning hot gift, (2) Detect temperature variation preheat that give biggest influence difference towards character fisis and mechanical Steel Keylos 50 after done welding.
This watchfulness is done at Laboratory welds Inlastek Pajang, Surakarta as place welding test thing. Chemical composition test in this watchfulness is done at Laboratory Polman Ceper. Dnd as impact testing place is done at Engine Faculty of Technique Materials Laboratory UNS Surakarta. This watchfulness uses experiment method. population that worn Steel Keylos 50. Sample is taken with technique “purposive sampling”, with 15 spesimen test and impact testing is done three samples to every variation specimen. data analysis technique in this watchfulness average test (test Z).
Chemical composition test result shows that there is difference in spesimen raw material after experience preheat with prosentase as big as 0,504 % carbon, while in spesimen metal welds to demo prosentase as big as 0,115 % carbon. Average test result (test Z) demoes that there is ingredient strength enhanced significant in standard signifikansi 1 % that is in temperature variation preheat 2700 C. Visible in data analysis test result that declare that Zobs = 57,4015 bigger than Ztabel = 4.541 (Zobs> -Zt). impact strength enhanced that is as big as 0,51%.
commit to user
viii
MOTTO
Ada obsebsi, ada jalan. (Penulis)
Tugas kita bukanlah untuk berhasil. Tugas kita adalah untuk mencoba, karena
didalam mencoba itulah kita menemukan dan belajar membangun
kesempatan untuk berhasil. (Mario Teguh)
Hai manusia, sesungguhnya hanya janji Allah adalah benar, maka sekali-kali
janganlah kehidupan dunia memperdayakan kamu dan sekali-kali janganlah
syaiton yang pandai menipu,memperdayakan kamu tentang Allah. (QS. Fathir :2)
(Ingatlah) ketika kamu memohon pertolongan kepada Rabb-mu, lalu
diperkenankannya bagimu. (QS. Al-Anfal :9)
Kalau semua yang kita ingini harus kita miliki darimana kita belajar keikhlasan.
Kalau semua yang kita mau harus terpenuhi darimana kita belajar kesabaran.
Kalau do’a kita dikabulkan dengan cepat darimana kita memaksimalkan
kemampuan yang diberikan pada kita. Kalau kehidupan kita selalu bahagia dari
mana kita mengenal Allah lebih dekat. (Arief Ramadhan)
Manusia dinilai berdasarkan kadar lelahnya dan biarkan kelelahan lelah
commit to user
ix
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan kepada :
Allah SWT, yang selalu melimpahkan kemudahan dan kelancaran
Ibu dan Bapak serta keluargaku tersayang
Teman- teman PTM 2006
AD 4665 AK, yang selalu menemani perjalananku
commit to user
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. yang telah
memberikan Rahmat, Hidayah serta Innayah-Nya sehingga penulisan skripsi ini
dapat diselesaikan. Penulisan laporan ini untuk memenuhi sebagian persyaratan
mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam penulisan laporan ini penulis banyak mengalami kesulitan dan
hambatan, namun atas bantuan dari berbagai pihak penulis dapat mengatasi setiap
kesulitan dan hambatan. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih atas
segala bentuk bantuannya kepada yang terhormat :
1. Dekan FKIP UNS yang telah memberikan ijin menyusun skripsi.
2. Ketua Jurusan PTK FKIP UNS yang telah memberikan ijin penyusunan
skripsi ini.
3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP UNS, yang
telah memberikan persetujuan atas penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Drs. Subagsono, M.T selaku Dosen Pembimbing I, yang telah
membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.
5. Bapak Suharno.S.T,M.T selaku dosen pembimbing II, yang telah
membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusu skripsi.
6. Teman - teman mahasiswa Program Teknik Mesin angkatan tahun 2006.
7. Ibu, Bapak dan Keluargaku tercinta yang telah memberikan semangat,
dorongan dan sumbangan baik moril maupun materil.
Dalam penulisan laporan ini, penulis menyadari bahwa masih banyak
kekurangan. Dengan demikian skripsi ini diharapkan dapat memberikan manfaat
bagi penulis khususnya, serta bagi pembaca dan bagi perkembangan ilmu
pengetahuan di masa sekarang dan yang akan datang.
Surakarta, Juni 2011
commit to user
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGAJUAN ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN SURAT PERNYATAAN ... iv
commit to user
xii
8. Kampuh V... 11
9. Preheat (Pemanasan Mula) ... 11
10.Ketangguhan Impak ... 12
11.Baja Keylos 50... 16
12.Termokopel ... 16
B. Kerangka Pemikiran ... 17
C. Hipotesis Penelitian ... 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 19
B. Metode Penelitian ... 20
C. Populasi dan Sempel ... 20
D. Teknik Pengumpulan Data ... 21
E. Desain Penelitian ... 23
F. Teknik Analisis Data ... 27
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil dan Pembahasan Uji Komposisi Kimia ... 31
B. Hasil dan Pembahasan Uji Ketangguhan Impak ... 36
C. Pembahasan Hasil Analisis Data ... 42
BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN A. Kesimpulan ... 44
B. Implikasi ... 45
C. Saran ... 46
Daftar Pustaka ... 47
commit to user
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Spesifikasi besar arus menurut tipe elektroda ... 8
Tabel 2. Suhu Pemanasan Mula pada Baja Karbon Sedang dan Tinggi ... 12
Tabel 3. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Baja Keylos 50 ... 31
Tabel 4. Data komposisi kimia raw material Baja Keylos 50. ... 32
Tabel 5. Hasil Pengujian Ketangguhan Impak ... 37
Tabel 6. Hasil pengujian nilai ketangguhan impak charpy ... 38
Tabel 7. Hasil Uji Normalitas dengan Metode Liliefors ... 41
commit to user
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Las Busur dengan Elektroda Terbungkus ... 8
Gambar 2. Elektroda Las... 9
Gambar 3. Daerah Las dan Sekitarnya ... 11
Gambar 4. Kampuh V ... 11
Gambar 5. Metode Charpy (kiri) dan Metode Izod (kanan) ... 13
Gambar 6. Pengujian ketangguhan Charpy ... 14
Gambar 7. Termokopel ... 16
Gambar 8. Bagan Aliran Penelitian ... 23
Gambar 9. Kampuh V terbuka ... 25
Gambar 10. Histogram Hasil Uji Ketangguhan Impak Spesimen Benda Uji ... 39
commit to user
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Logam Las ... 48
Lampiran 2. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Logam Induk ... 49
Lampiran 3. Hasil Uji Ketangguhan Impak ... 50
Lampiran 4. Setifikat Baja Keylos 50 ... 51
Lampiran 5. Hasil Uji Pengelasan Nonpreheat ... 52
Lampiran 6. Hasil Uji Pengelasan Preheat 2700 C ... 53
Lampiran 7. Hasil Uji Pengelasan Preheat 3000 C ... 54
Lampiran 8. Hasil Uji Pengelasan Preheat 3300 C ... 55
Lampiran 9. Pengajuan Judul Skripsi... 56
Lampiran 10. Lembar Pengesahan Proposal Skripsi ... 57
Lampiran 11. Presensi Seminar Skripsi ... 58
Lampiran 12 Surat Keputusan Dekan FKIP UNS ... 60
Lampiran 13. Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ... 61
Lampiran 14. Permohonan Ijin Research di Lab. Inlastek Pajang ... 62
Lampiran 15. Permohonan Ijin Research di Lab. Teknik Mesin D3 UGM ... 63
Lampiran 16. Permohonan Ijin Research ... 64
Lampiran 17. Data Hasil Pengukuran Ketangguhan Impak Setelah dilakukan Preheat ... 65
Lampiran 18. Uji Normalitas Kolom A1 (Non Preheat) ... 66
Lampiran 19. Uji Normalitas Kolom A2 (Preheat dengan Suhu 2700 C) ... 67
Lampiran 20. Uji Normalitas Kolom A3 (Preheat dengan Suhu 3000 C ... 68
Lampiran 21. Uji Normalitas Kolom A4 (Preheat dengan Suhu 3300 C) ... 69
Lampiran 22. Analisis Rataan ... 70
Lampiran 23. Uji Z dengan Suhu Preheat 2700 C ... 71
commit to user
xvi
Lampiran 25. Uji Z dengan Suhu Preheat 3300 C ... 73
Lampiran 26. Tabel Distribusi Normal Baku ... 74
Lampiran 27. Tabel Nilai tα ... 75
Lampiran 28. Tabel Nilai Kritik Uji Lilliefors... 76
Lampiran 29. Perhitungan Manual ... 77
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Perkembangan zaman yang disertai perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK) yang pesat dewasa ini menciptakan era globalisasi dan
keterbukaan yang menuntut setiap individu untuk ikut serta didalamnya, sehingga
sumber daya manusia harus menguasai IPTEK serta mampu mengaplikasikannya
dalam setiap kehidupan. Pengelasan merupakan bagian tak terpisahkan dari
pertumbuhan peningkatan industri karena memegang peranan utama dalam
rekayasa dan reparasi produksi logam. Hampir tidak mungkin pembangunan suatu
pabrik tanpa melibatkan unsur pengelasan.
Pada area industrialisasi dewasa ini teknik pengelasan telah banyak
dipergunakan secara luas pada penyambungan batang-batang pada konstruksi
bangunan baja dan konstruksi mesin. Luasnya penggunaan teknologi ini
disebabkan karena bangunan dan mesin yang dibuat dengan teknik
penyambungan menjadi ringan dan lebih sederhana dalam proses pembuatanya.
Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam bidang konstruksi sangat luas,
meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, pipa saluran dan lain sebagainya. Di
samping itu proses las dapat juga dipergunakan untuk reparasi misalnya untuk
mempertebal bagian-bagian yang sudah aus dan lain-lain. Pengelasan bukan
tujuan utama dari konstruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai
tujuan ekonomi yang lebih baik, karena itu rancangan las dan cara pengelasan
harus betul-betul memperhatikan kesesuaian antara sifat fisis dan mekanis dari
logam las dengan kegunaan konstruksi serta keadaan di sekitarnya.
Dalam memilih proses pengelasan harus dititikberatkan pada proses yang
paling sesuai untuk tiap-tiap sambungan las yang ada pada konstruksi. Dalam hal
ini dasarnya adalah efisiensi yang tinggi, biaya yang murah, penghematan tenaga
dan penghematan energi sejauh mungkin. Mutu dari hasil pengelasan di samping
tergantung dari pengerjaan lasnya sendiri dan juga sangat tergantung dari
commit to user
2
penyambungan antara dua bagian logam atau lebih dengan menggunakan energi
panas. Pada penelitian ini pengelasan yang digunakan las listrik dan asetilin. Hal
ini sangat erat hubungannya dengan arus listrik, ketangguhan, cacat las, serta retak
yang pada umumnya mempunyai pengaruh yang fatal terhadap keamanan dari
konstruksi yang dilas.
Pengelasan berdasarkan klasifikasi cara kerja dapat dibagi dalam tiga
kelompok yaitu pengelasan cair, pengelasan tekan dan pematrian. Pengelasan cair
adalah suatu cara pengelasan dimana benda yang akan disambung dipanaskan
sampai mencair dengan sumber energi panas. Cara pengelasan yang paling banyak
digunakan adalah pengelasan cair dengan busur (las busur listrik) dan gas. Jenis
dari las busur listrik ada 4 yaitu las busur dengan elektroda terbungkus, las busur
gas (TIG, MIG, las busur CO2), las busur tanpa gas, las busur rendam. Jenis dari
las busur elektroda terbungkus salah satunya adalah las SMAW (Shielding Metal
Arc Welding).
Baja adalah logam paduan antara unsur Besi (Fe) dengan Karbon (C)
dengan kadar karbon mencapai 2%. Disamping kedua unsur dalam baja terdapat
pula unsur-unsur dalam jumlah kecil, seperti Mangan (Mn), Silicon (Si), Fosfor
(P), Belerang (S). Dapat juga dipadu dengan unsur-unsur paduan seperti
Chromium (Cr), Nikel (Ni), Wolfram (W), Molibden (Mo) dan sebagainya, dan
dapat divariasi menurut kebutuhan. Baja dapat dibentuk melalui pengecoran,
pencanaian atau penempaan.
Dalam industri dikenal berbagai macam jenis baja. Jenis-jenis baja dapat
dibedakan berdasarkan komposisi kimianya, proses pembuatan, penggunaannya
atau berdasarkan salah satu sifat yang paling menonjol. Berdasarkan komposisi
baja dapat dibagi, baja karbon dan baja paduan. Jenis baja paduan dibedakan
menurut unsur paduannya. Baja mempunyai kekuatan tarik yang tinggi, antara
40–200 kg/mm.
Disamping itu baja juga mempunyai sifat keras dan ulet. Dengan
kombinasi sifat tersebut baja mempunyai kekuatan yang cukup tinggi. Sifat-sifat
baja dapat diatur dengan cara pengaturan komposisi kimianya, terutama kadar
commit to user
3
serta kekerasannya, sementara keuletannya berkurang. Disamping itu sifat-sifat
baja dapat diatur melalui proses perlakuan panas (heat treatment).
Baja Keylos 50 ini adalah baja yang diproduksi oleh PT. TIRA
AUSTENITE Tbk. Baja ini mempunyai komposisi kandungan (% berat) C 0,40%,
Si 0,15%, Mn 0,50%. Baja ini banyak digunakan dalam pengerjaan permesinan
misalnya pembuatan tanggem, bantalan mesin, konstruksi pada kapal. Baja ini
merupakan baja karbon sedang yang mempunyai kekuatan tarik 970 N/mm2.
Apabila baja ini diberi perlakuan panas yang tepat maka akan didapatkan
kekerasan dan keuletan sesuai yang diinginkan.
Untuk mengusahakan terhadap hasil pengelasan yang baik dan berkualitas
maka perlu memperhatikan sifat-sifat bahan yang akan dilas. Penelitian tentang
pengelasan sangat mendukung dalam rangka memperoleh hasil pengelasan yang
baik. Terwujudnya standar-standar yang teknik pengelasannya akan membantu
memperluas lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran
bangunan konstruksi yang akan dilas. Untuk dapat mengetahui pengaruh hasil
pengelasan las listrik dan asitilin pada pelat baja terhadap uji kekerasan, struktur
mikro dan uji impact dari pengelasan maka perlu dilakukan pengujian terhadap
benda uji hasil dari pengelasan.
Dalam penelitian ini akan dilakukan pemberian pemanasan awal dari suatu
logam sebagai variasi suhunya. Fungsi pemberian panas awal (Preheat) adalah
untuk mencegah material yang akan dilas mengalami perubahan temperatur secara
tiba-tiba yang akan mengakibatkan retak (crack) dan melebarnya daerah HAZ
yang terkena api las. Jadi artinya bahan yang akan dilas minimal mempunyai
temperatur yang sedikit mendekati panas api las dan siap menerima panas
lanjutan. Kemudian akan dibandingkan dengan yang tidak dilakukan tanpa
pemberian pemanasan awal. Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakukan
penelitian dengan mengambil judul : “ Pengaruh Pemberian Panas Awal Dengan
commit to user
4
B. Identifikasi Masalah
Penelitian ini dapat diidentifikasikan berbagai permasalahan yang
timbul berkaitan dengan latar belakang yang telah disebutkan, antara lain:
1. Karakteristik sifat fisis mencakup sifat bahan dan komposisi kimia.
2. Karakteristik sifat mekanik yaitu ketangguhan impak.
3. Semakin banyak variasi suhu (preheat) dalam pengelasan terhadap Baja
Keylos 50 semakin baik hasil yang didapatkan.
4. Untuk memperbaiki sifat mekanik baja khususnya Baja Keylos 50 dengan
cara perlakuan panas berupa preheat.
5. Pemberian panas awal dengan suhu pemanasan 2700C, 3000C, 3300C
kemudian dilas dengan pengelasan SMAW terhadap ketangguhan impak
Baja Keylos 50.
6. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketangguhan impak dari sebuah
struktur meliputi pengujian temperatur rendah, pembebanan lebih, dan laju
regangan tinggi terhadap angin atau impak (benturan) dan efek dari
konsentrasi tegangan seperti takikan dan retakan.
C. Pembatasan Masalah
Agar Penelitian ini tidak menyimpang dari permasalahan yang diteliti,
maka akan dibatasi permasalahanya pada:
1. Dilakukan pemberian panas awal (preheat) dengan suhu pemanasan 2700
C, 3000 C, 3300 C, kemudian dilanjutkan dengan pengelasan jenis SMAW.
2. Sifat fisis yang dibatasi pada pengamatan visual komposisi kimia dibagi
menjadi 2 lokasi pengelasan yaitu pada weld metal (logam las) dan logam
induk.
commit to user
5
D. Perumusan Masalah
Adapun masalah dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut:
1. Bagaimana sifat mekanis Baja Keylos 50 dengan pemberian panas awal
dan tanpa pemberian panas awal?
2. Pada suhu preheat berapakah yang memberikan pengaruh terbesar
terhadap sifat mekanis Baja Keylos 50 setelah dilakukan pengelasan?
E. Tujuan Penelitian
Dari perumusan masalah yang dikemukakan, maka tujuan penelitian ini adalah untuk :
1. Mengetahui sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50 dengan pemberian
panas awal dan tanpa pemberian panas awal.
2. Mengetahui variasi suhu preheat yang memberikan perbedaan pengaruh
terbesar terhadap sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50 setelah dilakukan
pengelasan.
F. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat, sebagai berikut :
1. Manfaat Teoritis
a. Menambah Pengetahuan tentang kemajuan teknlogi di bidang metallurgi.
b. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta
khususnya di program Pendidikan Tehnik Mesin.
c. Sebagai bahan masukan atau referensi untuk penelitian selanjutnya.
2. Manfaat Praktis
a. Dapat mengetahui secara langsung perbedaan ketangguhan impak antara
pengelasan dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas awal
pada Baja Keylos 50.
b. Mengetahui karakteristik sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50.
c. Menumbuhkan motivasi bagi para peneliti metallurgy khususnya dalam
pengelasan untuk mengoptimalkan penelitian-penelitian dibidang yang
commit to user
Las dalam bidang konstruksi sangat luas penggunaannya meliputi
konstruksi jembatan, perkapalan, industri karoseri dan lain-lain. Disamping untuk
konstruksi las juga dapat untuk mengelas cacat logam pada hasil pengecoran
logam, mempertebal yang aus. Secara sederhana dapat diartikan bahwa
pengelasan merupakan proses penyambungan dua buah logam sampai titik
rekristalisasi logam baik menggunakan bahan tambah maupun tidak dan
menggunakan energi panas sebagai pencair bahan yang dilas. Pengertian
pengelasan adalah salah satu cara untuk menyambung benda padat dengan jalan
mencairkannya melalui pemanasan. Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie
Normen (DIN) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam
paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair.
Penyambungan dua buah logam menjadi satu dilakukan dengan jalan
pemanasan atau pelumeran, dimana kedua ujung logam yang akan disambung di
buat lumer atau dilelehkan dengan busur nyala atau panas yang didapat dari busur
nyala listrik (gas pembakar) sehingga kedua ujung atau bidang logam merupakan
bidang masa yang kuat dan tidak mudah dipisahkan (Arifin, 1997). Paling tidak
saat ini terdapat sekitar 40 jenis pengelasan. Dari seluruh jenis pengelasan tersebut
hanya dua jenis yang paling populer di Indonesia yaitu pengelasan dengan
menggunakan busur nyala listrik (Shielded metal arc welding/ SMAW) dan las
karbit (Oxy acetylene welding/OAW).
2. Las SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
Pengelasan SMAW adalah las busur listrik terlindung dimana panas
dihasilkan dari busur listrik antara ujung elektroda dengan logam yang akan dilas
(Suharno, 2008 :24). Elektroda yang digunakan berupa kawat yang dibungkus
commit to user
7
pencairan bersama dengan logam induk dan membeku bersama menjadi bagian
kampuh las. Proses pemindahan logam elektroda terjadi pada saat ujung elektroda
mencair dan membentuk butir-butir yang terbawa arus busur listrik yang terjadi.
Bila digunakan arus listrik besar maka butiran logam cair yang terbawa menjadi
halus dan sebaliknya bila arus kecil maka butirannya menjadi besar. Pola
pemindahan logam cair sangat mempengaruhi sifat mampu las dari logam. Logam
mempunyai sifat mampu las yang tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran
yang halus. Pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan
komposisi dari bahan fluks yang digunakan. Bahan fluks yang digunakan untuk
membungkus elektroda selama pengelasan mencair dan membentuk terak yang
menutupi logam cair yang terkumpul di tempat sambungan dan bekerja sebagai
penghalang oksidasi.
Dalam pengelasan SMAW proses pengoperasian terdiri dari busur
elektroda terbungkus dan logam induk. Busur ini ditimbulkan oleh adanya
sentuhan singkat elektroda pada logam dan panas yang ditimbulkan oleh busur
akan meleleh pada permukaan logam induk untuk membentuk logam lelehan,
kemudian akan membeku bersama.
3. Las Busur Listrik
Pengelasan dengan menggunakan las busur listrik memerlukan kawat las
(elektroda) yang terdiri dari satu inti terbuat dari logam yang dilapisi lapisan dari
campuran kimia. Fungsi dari elektroda sebagai pembangkit dan sebagai bahan tambah.
Las busur listrik adalah proses penyambungan logam dengan pemanfaatan tenaga
listrik sebagai sumber panasnya. Las busur listrik merupakan salah satu jenis las
listrik dimana sumber pemanasan atau pelumeran bahan yang disambung atau di
las berasal dari busur nyala listrik (Arifin, 1997). Las busur listrik dengan metode
elektroda terbungkus adalah cara pengelasan yamg banyak di gunakan pada masa
ini, cara pengelasan ini menggunakan elektroda logam yang di bungkus dengan
fluks. Las busur listrik terbentuk antara logam induk dan ujung elektroda, karena
panas dari busur, maka logam induk dan ujung elektroda tersebut mencair dan
commit to user
8
Gambar 1. Las busur dengan elektroda terbungkus (Sumber: Wiryosumarto dan Okumura, 1991)
4. Arus Pengelasan
Arus pengelasan adalah besarnya aliran atau arus listrik yang keluar dari
mesin las. Besar kecilnya arus pengelasan dapat diatur dengan alat yang ada pada
mesin las. Arus las harus disesuaikan dengan jenis bahan dan diameter elektroda
yang di gunakan dalam pengelasan. Penggunaan arus yang terlalu kecil akan
mengakibatkan penembusan atau penetrasi las yang rendah, sedangkan arus yang
terlalu besar akan mengakibatkan terbentuknya manik las yang terlalu lebar dan
deformasi dalam pengelasan
commit to user
9
5. Elektroda
Pengelasan dengan menggunakan las busur listrik memerlukan kawat las
(Elektroda) yang terdiri dari suatu inti terbuat dari suatu logam di lapisi oleh
lapisan yang terbuat dari campuran zat kimia, selain berfungsi sebagai
pembangkit, elektroda juga sebagai bahan tambah.
Gambar 2. Elektroda las
Elektroda terdiri dari dua jenis bagian yaitu bagian yang bersalut (fluks)
dan tidak bersalut yang merupakan pangkal untuk menjepitkan tang las. Fungsi
fluks atau lapisan elektroda dalam las adalah untuk melindungi logam cair dari
lingkungan udara menghasilkan gas pelindung, menstabilkan busur, sumber unsur
paduan. Pada dasarnya bila di tinjau dari logam yang di las, kawat elektroda
dibedakan menjadi elektroda untuk baja lunak, baja karbon tinggi, baja paduan,
besi tuang, dan logam non ferro. Bahan elektroda harus mempunyai kesamaan
sifat dengan logam (Suharto, 1991). Pemilihan elektroda pada pengelasan baja
karbon sedang dan baja karbon tinggi harus benar-benar diperhatikan apabila
kekuatan las diharuskan sama dengan kekuatan material.
Penggolongan elektroda diatur berdasarkan standar system AWS
(American Welding Society) dan ASTM (American Society Testing Material).
Elektroda jenis E7016 dapat dipakai dalam semua posisi pengelasan dengan arus
las AC maupun DC. Rigi-rigi yang dihasilkan akan sangat halus maka terak yang
ada akan mudah untuk di bersihkan dan busurnya dapat di kendalikan dengan
mudah. Elektroda dengan kode E7016 untuk setiap huruf dan setiap angka
commit to user
10
E = Elektroda untuk las busur listrik
70 = Menyatakan nilai tegangan tarik minimum hasil pengelasan
dikalikan dengan 1000 Psi
1 = Menyatakan posisi pengelasan, 1 berarti dapat digunakan untuk
pengelasan semua posisi
6 = Elektroda dengan penembusan dangkal bahan dari selaput
serbuk besi hydrogen rendah
6. Pengelasan Baja Karbon
Baja karbon sedang dan baja karbon tinggi mengandung banyak karbon
dan unsur lain dapat memperkeras baja, karena itu daerah pengaruh panas atau
HAZ pada baja ini mudah menjadi keras bila dibandingkan baja karbon rendah.
Sifatnya yang mudah menjadi keras ditambah dengan adanya hydrogen difusi
menyebabkan baja ini sangat peka terhadap retak las. Disamping itu pengelasan
dengan menggunakan elektroda yang sama kuat dengan logam lasnya dengan
pemanasan mula dan suhu pemanasan tergantung dari kadar karbon.
7. Daerah Pengaruh Panas (HAZ)
Tiga daerah hasil pengelasan yang akan kita temui bila kita melakukan
pengelasan daerah yang pertama yaitu logam las adalah daerah dimana terjadi
pencairan logam dan dengan cepat kemudian membeku. Daerah yang kedua yaitu
daerah logam induk yang mengalami perubahan struktur atau susunan dari logam
akibat panas dari tindakan pengelasan. Daerah yang kedua ini sering disebut
dengan Heat Affected Zone (HAZ). Daerah yang ke tiga adalah daerah logam itu
sendiri yang tidak mengalami perubahan struktur. Daerah HAZ merupakan daerah
paling kritis dari sambungan las, karena selain berubah strukturnya juga terjadi
perubahan sifat pada daerah ini. Secara umum struktur dan sifat daerah panas
efektif di pengaruhi dari lamanya pendinginan dan komposisi dari logam induk itu
commit to user
11
Gambar 3. Daerah las dan sekitarnya
8. Kampuh V
Sambungan kampuh V dipergunakan untuk menyambung logam atau plat
dengan ketebalan 6-15 mm. Sambungan ini terdiri dari sambungan kampuh V
terbuka dan sambungan kampuh V tertutup. Sambungan kampuh V terbuka
dipergunakan untuk menyambung plat dengan ketebalan 6-15 mm dengan sudut
kampuh antara 600-800, jarak akar 2 mm, tinggi akar 1-2 mm (Sonawan, 2004).
Gambar 4. Kampuh V
9. Pre Heated (Pemanasan Mula)
Pemanasan mula adalah memanaskan sebagian atau seluruh logam yang
akan dilas untuk mengurangi perbedaan suhu (gradient temperature) yang terjadi
antara daerah pengelasan dan daerah lain benda kerja (Alip, 1989: 232).
Pemanasan mula dapat dilakukan dengan nyala api oxy-gas, dapur tempa, dan
oven. Temperatur pemanasan awal ditentukan dengan kadar karbon logam induk
dan telah dikembangkan alat untuk menghitung temperatur pemanasan mula oleh
Lincoln Elektric.Temperatur suhu pemanasan mula baja karbon dapat dilihat pada
commit to user
12
Tabel 2. Suhu pemanasan mula pada baja karbon sedang dan tinggi
Sumber : Wiryosumarto Harsono dan Okumura Toshie. 1991. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta: Pradnya Paramita: 92
Pemanasan mula dilakukan sampai baja memerah dan tidak mencapai titik
kritis serta harus uniform diikuti dengan pendinginan yang merata pula, bila
pemanasan mula melebihi titik kritis maka akan terjadi perubahan karakteristik
bahan. Menyinggung masalah kegunaan preheating terhadap lasan tentu tidak
akan melebihi peruntukannya antara lain:
1. Mencegah terjadinya retak dingin
2. Menurunkan kekerasan pada HAZ
3. Menurunkan residual stress
4. Menurunkan distorsi
Terjadinya retak dapat dihindari dengan pemanasan mula dengan suhu
yang sangat tergantung pada kadar karbon atau harga ekivalen karbon. Pada tabel
diatas telah ditunjukan pemanasan mula yang dianjurkan. Untuk mengurangi
hydrogen difusi yang juga menyebabkan terjadinya retak las, harus digunakan
elektroda hydrogen rendah.
10. Ketangguhan Impak
Ketangguhan adalah tahanan bahan terhadap beban tumbukan atau kejutan
(takikan yang tajam secara drastis menurunkan ketangguhan). Tujuan utama dari
pengujian impak adalah untuk mengukur kegetasan atau keuletan bahan terhadap
beban tiba-tiba dengan cara mengukur energi potensial sebuah palu godam yang
dijatuhkan pada ketinggian tertentu. Pengujian impak adalah pengujian dengan
commit to user
13
dengan metode charpy dan izod. Perbedaan charpy dengan izod adalah peletakan
spesimen. Pengujian dengan menggunkan charpy lebih akurat karena pada izod,
pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi yang terukur
bukanlah energi yang mampu di serap material seutuhnya. Metode yang sering
digunakan adalah metode Charpy dengan menggunakan benda uji standar. Pada
pengujian pukul takik (impact test) digunakan batang uji yang bertakik (notch).
Pada metode Charpy, batang uji diletakkan mendatar dan ujung-ujungnya ditahan
kearah mendatar oleh penahan yang berjarak 40 mm. Bandul akan berayun
memukul batang uji tepat dibelakang takikan. Untuk pengujian ini akan
digunakan sebuah mesin dimana sebuah batang dapat berayun dengan bebas. Pada
ujung batang dipasang pemukul yang diberi pemberat. Batang uji diletakkan di
bagian bawah mesin dan takikan tepat pada bidang lintasan pemukul.
Gambar 5. Metode Charpy (kiri) dan Metode Izod (kanan)
Kerja yang dilakukan untuk mematahkan benda kerja adalah
EGesek = m.g.l ( Cos β1 –Cos α )
EPatah = m.g.l ( Cos β2 –Cos α )
ESerap = EPatah - EGesek
keterangan :
m = massa ( 9,5 kg )
g = percepatan gravitasi ( 9,8 m/s2)
commit to user
14
Cos β1 = sudut ayun tanpa specimen
Cos β2 = sudut ayun dengan specimen
Setelah diketahui rumus Eserap maka dapat ditentukan tingkat ketangguhan
specimen dengan rumus sebagai berikut :
K(ketangguhan) = � � �
�
keterangan :
A = luas spesimen dibawah takikan (mm2) = a x t
a = tinggi dibawah takikan (mm)
t = lebar specimen (mm)
Eserap = Energi serap(Joule)
Gambar 6. Pengujian ketangguhan Charpy
Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energi yang diberikan
oleh beban(pendulum) dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen.
Pada saat beban dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energi
potensial maksimum, kemudian saat akan menumbuk spesimen energi kinetik
mencapai maksimum. Energi kinetik maksimum tersebut akan diserap sebagian
oleh spesimen hingga spesimen tersebut patah.Bentuk patahan spesimen akan
menimbulkan dua jenis patahan, yaitu patahan ulet dan patahan getas.
commit to user
bervibrasi sehingga lebih leluasa untuk melakukan slip sistem.
b. Jenis material
Jenis material yang atom-atomnya membentuk struktur FCC cenderung
lebih ulet dibandingkan yang membentuk struktur BCC. Hal tersebut terjadi karena
atom-atom pada struktur FCC lebih banyak melakukan slip sistem sehingga banyak
menyerap energi ketika dilakukan uji impak.
c. Arah butiran spesimen
Arah butiran spesimen yang tegak lurus dengan arah pembebanan
menyebabkan harga impak suatu specimen lebih tinggi daripada arah spesimen yang
sejajar dengan arah pembebanan. Hal tersebut terjadi karena pembebanan
memerlukan energi lebih untuk memecah butiran-butiran spesimen tersebut.
d. Kecepatan pembebanan
Pembebanan yang terlalu cepat menyebabkan spesimen mempunyai lebih
sedikit waktu yang diperlukan untuk menyerap energi sehingga hal tersebut
mempunyai pengaruh harga impak yang berbeda pada kecepatan yang berbeda.
e. Tegangan triaxial
Tegangan triaxial adalah tegangan tiga arah yang hanya terjadi di
takikan(notch). Tegangan pada specimen akan berpusat pada takikan tersebut
sehingga bentuk takikan akan mempengaruhi nilai harga impak yang didapat.
Patah ulet disebabkan oleh tegangan geser dengan ciri-ciri antara
lain: berserat, permukaanya kasar, gelap, dan terlihat sempat terjadi deformasi
palstis. Hal tersebut terjadi disebabkan oleh kekuatan butir yang lebih kuat dari
kekuatan batas butir sehingga jalur patahan terletak pada batas butir. Patah
getas disebabkan oleh tegangan normal dengan ciri-ciri antara lain: tidak
berserat, permukaannya halus, mengkilap, dan tidak terlihat adanya deformasi plastis.
Hal tersebut disebakan oleh kekuatan batas butir yang lebih kuat dari kekuatan
commit to user
16
11. Baja Keylos 50
Baja Keylos 50 ini dapat dikatakan setara dengan baja EMS 45. Baja
Keylos 50 merupakan baja paduan dengan komponen-komponen paduan terdiri
dari kadar Karbon (C) 0,40%; Silicon (Si) 0,15%; Mangan (Mn) 0,50% (Catalog).
Baja ini mengaju pada standar Deutche Industrie Normen (DIN) 50049/EN
10204/2.3. Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar karbon oleh karena itu
baja karbon di kelompokkan berdasarkan kadar karbonnya. Baja dengan kadar
karbon kurang dari 0,3% disebut baja karbon rendah, baja dengan kadar karbon
0,3%-0,7% disebut dengan baja karbon sedang dan baja dengan kadar karon
0,7%-1,5% disebut dengan baja karbon tinggi.
12. Termokopel
Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak
digunakan untuk mengubah suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik
(voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis
konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan
suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.
commit to user
17
a. Penggunaan Termokopel
Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang
luas, hingga 1800 Kelvin. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana
perbedaan suhu yang kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya
rentang suhu 0--100 °C dengan keakuratan 0.1 °C. Untuk aplikasi ini, Termistor
dan RTD lebih cocok. Contoh Penggunaan Termokopel yang umum antara lain :
1. Industri besi dan baja
2. Pengaman pada alat-alat pemanas
3. Untuk termopile sensor radiasi
4. Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi termopile.
B. Kerangka Pemikiran
Pengelasan merupakan upaya penyambungan dua buah logam dengan
jalan mencairkannya dengan pemansan. Untuk pemanasannya dibutuhkan dengan
suhu tinggi untuk mencairkan logam, oleh karena itu dalam proses pengelasan
terjadi pemanasan setempat yang mengakibatkan deformasi atau perubahan
bentuk diikuti dengan tegangan dan regangan termal pada logam yang dikenai las.
Tegangan-tegangan termal yang bersifat menetap biasannya disebut dengan
tegangan sisa yang berpengaruh jelek terhadap ketangguhan hasil lasan.
Kekuatan logam tergantung pada dimensi butiran yang menyusunnya,
semakin besar dan kasar maka semakin rapuh logam tersebut, begitu pula
sebaliknya semakin kecil dan halus maka semakin tangguh logam tersebut.
kualitas butiran ini sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu, hal ini berkaitan erat
dengan pengerjaan las yang merupakan proses penyambungan dengan
memanfaatkan energi panas sebagai sumbernya.
Penyambungan logam dengan teknik pengelasan akan menghasilkan 3
daerah struktur yaitu daerah logam induk yang tidak mengalami perubahan
struktur, daerah bahan tambah dan daerah pengaruh panas (HAZ) yaitu logam
induk yang mengalami perubahan struktur. Daerah yang rawan mengalami
kerusakan adalah daerah pengaruh panas (HAZ) karena pada daerah ini terjadi
commit to user
18
Perubahan suhu mempengaruhi butiran kristal logam induk di sekitar daerah
pengelasan, apabila perubahan suhu ekstrim maka akan meningkatkan tegangan
dalam dan dimensi logam yang kasar sehingga menghasilkan sambungan yang
kurang baik (rapuh), untuk mencegah hal tersebut maka dibutuhkan perlakuan
panas.
Perlakuan panas yang biasa dilakukan adalah pemanasan pendahuluan atau
awal ( Preheated), pemanasan pada saat pengelasan dan pemanasan akhir.
Penelitian ini bertujuan untuk mengatahui pengaruh pemanasan pendahuluan atau
awal terhadap sifat fisis (pengamatan komposisi kimia) dan sifat mekanis
(ketangguhan impak) Baja Keylos 50, sehingga didapat data suhu pemanasan
pendahuluan yang tepat.
C. Hipotesis Penelitian
Hipotesis merupakan jawaban sementara terhadap rumusan masalah
penelitian, dimana rumusan masalh penelitian telah dinyatakan dalam bentuk
kalimat pertanyaan (Sugiyono, 2010: 96).
Dalam penelitian ilmiah, hipotesis bertujuan untuk menjawab pertanyaan
yang bersifat sementara sehingga perlu dibuktikan dengan kebenaran ilmiah.
Untuk itu perlu diajukan hipotesis dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Ada perubahan sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50 yang signifikan
dengan pemberian panas awal dan tanpa pemberian panas awal.
2. Pengaruh terbesar terhadap sifat fisis dan mekanis Baja Keylos 50
commit to user
Tempat penelitian merupakan lokasi dimana informasi diperoleh untuk
menyatakan kebenaran penelitian. Kegiatan eksperimen dilakukan dibulan
September 2010 tempat yang digunakan adalah sebagai berikut:
a. Pemotongan spesimen untuk pengelasan dilakukan di Lab. Teknik Mesin
D3 UGM Yogyakarta.
b. Pengujian komposisi kimia di Politeknik Manufaktur Polman Ceper.
c. Proses pengelasan dilakukan di Lab Inlastek Pajang.
d. Pembentukan spesimen sesuai dengan standar dilaksanakan di bengkel
Inlastek Pajang.
e. Pengujian impak dilakukan di Lab Material Fakultas Teknik Mesin UNS Surakarta.
Tempat tersebut dipilih dengan alasan bahwa proses konsultasi dan
pengujian dapat dilakukan dengan baik sehingga apabila dikaitkan dengan pokok
permasalahan yang akan diteliti telah memenuhi syarat.
2. Waktu Penelitian
Penelitian ini direncanakan kurang lebih 6 bulan, dari bulan Agustus 2010
sampai bulan Januari 2011. Adapun jadual pelaksanaan kegiatan sebagai berikut :
commit to user
20
B. Metode Penelitian
Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode eksperimen.
Penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan
manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya kontrol.
Metode eksperimen yang digunakan adalah metode eksperimen desain
acak sempurna model tetap eksperimen faktorial. Desain acak sempurna adalah
desain ini dimana perlakuan dilakukan sepenuhnya secara acak kepada unit – unit eksperimen atau sebaliknya. Dimana syarat yang harus dipenuhi dalam desain ini
adalah mempunyai data yang homogen. (Sujana, 1996 : 15). Desain model tetap
yaitu desain yang digunakan apabila peneliti hanya mempunyai a buah taraf
faktor A dan b buah faktor B dan semuanya digunakan dalam eksperimen yang
dilakukan. (Sujana, 1996 : 116). Eksperimen faktorial adalah eksperimen yang
semua (hampir semua) taraf sebuah faktor tertentu dikombinasikan atau
disilangkan dengan semua (hampir semua) taraf tiap faktor lainnya yang ada
dalam eksperimen itu. (Sujana, 1996 : 190).
Pada penelitian ini untuk pengukuran tingkat ketangguhan digunakan
desain eksperimen faktorial 1 x 3. Terhadap satu variabel bebas yang kemudian
pada desain eksperimen ini disebut faktor. Faktor itu mempunyai tiga taraf yaitu
variasi suhu preheat 270°C, 300°C dan 330°C. Sehingga pada eksperimen ini
diperoleh desain eksperimen faktorial 1 x 3. Dengan demikian diperlukan 3
kondisi eksperimen atau 3 kombinasi perlakuan yang berbeda – beda. Pada masing – masing perlakuan dilakukan 1 kali replikasi dan di ambil 3 spesimen pengujian ketangguhan, sehingga total data yang diperoleh 12 data. Kemudian
ditambah lagi 3 pengujian ketangguhan pada specimen raw material sehingga
jumlah total data yang diperoleh 15 data.
C. Populasi dan Sampel
1. Populasi Penelitian
Populasi menurut Sugiyono (2010 :117) menyatakan bahwa ”Populasi adalah wilayah generalisasi yang terdiri atas: obyek/subyek yang mempunyai
commit to user
21
kemudian di tarik kesimpulannya”. Populasi dalam penelitian ini adalah semua hasil penelitian yaitu Baja Keylos 50 yang tidak dan yang mengalami perlakuan.
2. Sampel Penelitian
“Sampel adalah bagian dari jumlah dan karakteristik yang dimiliki oleh
populasi” (Sugiyono;2010:118). Sampel dalam penelitian ini adalah hasil
pengaruh suhu pemanasan awal (Preheat) dan tanpa pemanasan awal pada Baja
Keylos 50terhadap sifat fisis dan mekanis. Jumlah sampel 4 buah yang terdiri dari
1 buah untuk pengelasan tanpa pemberian panas awal dan 3 buah lainnya untuk
pengelasan dengan pemberian panas awal. Spesimen dilas dan dipanaskan dengan
suhu 2700 C, 3000 C, 3300 C.
D. Teknik Pengumpulan Data
1. Identifikasi Variabel
Variabel dalam penelitian ini ada 3 variabel yaitu variabel bebas, variabel
terikat, variabel control.
a. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah suhu pemanasan awal sebesar
2700 C, 3000 C, 3300 C.
b. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah ketangguhan impact, uji
komposisi kimia dari pengelasan Baja Keylos 50.
c. Variabel kontrol yang dimaksud disini adalah semua faktor yang
mempengaruhi hasil pengelasan dan pemanasan. Adapun variabel kontrol
tersebut antara lain :
1) Prosedur pengelasan yaitu cara-cara pengelasan yang baik dan
benar sehingga diharapkan mendapatkan hasil pengelasan yang
berkualitas.
2) Bahan yang sama untuk semua penelitian yaitu Baja Keylos 50.
3) Elektroda yang digunakan harus sama jenis dan ukurannya yaitu
menggunakan elektroda E 7016 dengan diameter 3,2 mm.
commit to user
22
2. Sumber Data
Pengumpulan data dalam penelitian ini menggunakan metode
dokumentasi, observasi dan eksperimen langsung yaitu metode pengumpulan data
penelitian yang dengan sengaja dan secara sistematis mengadakan perlakuan atau
tindakan pengamatan terhadap suatu variabel. Dilakukan dengan cara pengujian
tanpa pemanasan awal dan dengan pemanasan awal (Preheat) pada Baja Keylos
50.
3. Pelaksanaan Eksperimen
a. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Plat dari jenis BajaKeylos 50 dengan tebal 15 mm
2. Elektroda las yang digunakan E 7016 dengan diameter 3,2 mm
3. Arus yang digunakan adalah 130 A dengan posisi pengelasan datar
4. Kampuh yang digunakan adalah kampuh V terbuka dengan jarak antar plat
2 mm, tinggi ujung kampuh 2 mm dan sudut kampuh 700
b. Alat Penelitian
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Mesin gergaji
10.Alat uji komposisi kimia milik Politeknik Manufaktur Polman Ceper.
11.Mesin uji ketangguhan impak Lab. Material Fakultas Teknik Mesin UNS
commit to user
23
E. Desain Penelitian
1. Tahap Eksperimen
Gambar 8. Bagan Aliran Penelitian Start
Non Preheat Preheat
2700 C 3000 C 3300 C Bahan Baja Keylos 50
Preparasi
Pengelasan jenis SMAW
Kesimpulan Analisis Data
Pengujian
1. Komposisi Kimia 2. Ketangguhan Impak I : 130 A
commit to user
24
2. Penyiapan Bahan
Langkah-langkah Persiapan Spesimen
a. Pembuatan bahan dasar
Langkah–langkah yang dilakukan dalam proses pemotongan bahan adalah:
1) Membuat sket bahan dasar dengan alat ukur dan penitik di material
dengan ukuran 200 mm x 100 mm x 15 mm sejumlah 2 buah.
2) Memasang material pada ragum mesin gergaji pita (saw band),
selanjutnya nyalakan mesin dengan menekan tombol on/off dan
lakukan pemotongan pada garis pemotongan yang telah ditentukan
dengan perlahan - lahan dan hati – hati.
3) Lakukan langkah tersebut sesuai dengan garis pemotongan yang
telah dibuat hingga terbentuk sesuai ukuran.
4) Membuat kampuh V terbuka dengan ukuran yang telah ditentukan
menggunakan mesin frais sesuai prosedur pengoperasian mesin.
5) Meratakan sisi – sisi pemotongan dengan kikir agar rapi dan tidak membahayakan.
b. Pengelasan
Standar pengelasan yang digunakan dalam pembuatan bahan
adalah sebagai berikut :
1) Pengelasan posisi datar.
2) Elektroda jenis E 7016 dengan diameter 3,2 mm.
3) Arus listrik yang digunakan sebesar 130 A.
4) Pendinginan dengan udara ruangan
5) Kampuh yang digunakan adalah kampuh V terbuka dengan jarak
antar plat 2 mm, tinggi ujung kampuh 2 mm, dan sudut kampuh
700. Secara detail
commit to user
25
Gambar 9. Kampuh V terbuka
1. Pelaksanaan Preheat pada Proses Pengelasan
Langkah–langkah yang dilakukan dalam proses pengelasan bahan adalah:
a. Menyetel amperemeter yang digunakan untuk mengukur arus pada posisi
angka nol, kemudian salah satu penjepitnya dijepitkan pada kabel yang
digunakan untuk menjepit elektroda. Mesin las dinyalakan dan elektroda
digoreskan ke massa sampai jarum pada amperemeter menujuk angka 130
A. Selanjunya memulai pengelasan untuk spesimen pengelasan
nonpreheated.
b. Memanaskan bahan dasar dengan nyala api oxy-gas sampai 2700C,
kemudian diukur dengan thermokopel, kemudian lakukan pengelasan
untuk spesimen pengelasaan dengan preheated 2700C.
c. Memanaskan bahan dasar dengan nyala api oxy-gas sampai 3000C
kemudian diukur dengan thermokopel, kemudian lakukan pengelasan
untuk spesimen pengelasaan dengan preheated 3000C.
d. Memanaskan bahan dasar dengan nyala api oxy-gas sampai 3300C
kemudian diukur dengan thermokopel, kemudian lakukan pengelasan
untuk spesimen pengelasaan dengan preheated 3300C.
2. Pengujian Komposisi
Pengujian raw material komposisi Baja Keylos 50 ini sudah diketahui dari
katalog produk PT. Tira Austenite Tbk. Namun untuk mengetahui perbedaan
komposisi Baja Keylos 50 yang mengalami Preheat perlu diadakan kembali
pengujian komposisi kimia. Pengujian komposisi digunakan untuk mengetahui
jumlah persen karbon yang nantinya akan digunakan untuk menentukan suhu
commit to user
26
Manufaktur Ceper dimana nantinya akan dilakukan 4 burn di titik-titik yang akan
dicari komposisi bahan spesiment tersebut.
Adapun Langkah pengujian komposisi kimia adalah sebagai berikut:
1. Menyiapkan alat uji komposisi kimia, Spectrometer.
2. Memasang benda uji diatas landasan. Benda uji harus menutupi lubang
pada alat uji minimal diameter 14 mm, bila terjadi kebocoran maka mesin
uji tidak bekerja dengan benar, karena pada waktu penembakan gas argon
akan terjadi kebocoran.
3. Menghidupkan mesin. Pada tahap ini terjadi penyemburan gas berupa gas
argon dengan temperatur 4000°C - 8000° C selama kurang dari 30 detik.
4. Hasil pembakaran berupa cahaya yang berwarna yang kemudian menuju
optik dan dibiaskan berupa warna unsur dan ditangkap oleh detektor dalam
jumlah persen.
5. Melihat pada layar komputer hasil dari penembakan dan bisa dicetak pada
kertas yang sudah disediakan.
3. Pengujian Ketangguhan Impak
Eksperimen untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan ketangguhan antara
bahan yang mengalami perlakuan pengelasan dengan logam induk. Hasil dari
pengujian ketangguhan impak berupa tenaga yang diserap (W) dalam satuan Joule
dan nilai pukul takik (K) dalam satuan Joule/mm2. Hasil perhitungan ketangguhan
commit to user
27
Cos β1 = sudut ayun tanpa specimen
Cos β2 = sudut ayun dengan specimen
Setelah diketahui rumus Eserap maka dapat ditentukan tingkat ketangguhan
specimen dengan rumus sebagai berikut :
K(ketangguhan) = � � �
�
keterangan :
A = luas spesimen dibawah takikan (mm2) = a x t
a = tinggi dibawah takikan (mm)
t = lebar specimen (mm)
Eserap = Energi serap(Joule)
Prosedur dan pembacaan hasil dari pengujian ketangguhan adalah sebagai
berikut:
1. Siapkan peralatan mesin Impak Charpy
2. Menyiapkan benda uji yang akan dilakukan pengujian sesuai standar
ukuran yang telah ditetapkan.
3. Meletakan benda uji pada anvil dengan posisi takikkan membelakangi
arah ayunan palu charpy.
4. Menaikan palu charpy pada kedudukan 900 (sudut α) dengan menggunakan handle pengatur kemudian dikunci.
5. Putar jarum penunjuk sampai berimpit pada kedudukan 900.
6. Lepaskan kunci sehingga palu Charpy berayun membentur benda uji.
7. Memperhatikan dengan mencatat sudut β dan nilai tenaga patah.
F. Teknik Analisis Data
Analisis data hasil pengujian pemberian panas awal dibandingkan dengan
spesimen tanpa pemberian panas awal dilakukan pada penelitian ini adalah
commit to user
28
1. Analisis Komposisi kimia
Uji komposisi dilakukan dengan alat Spectrometer. Pengujian ini dapat
memberikan informasi mengenai komposisi kimia material Baja Keylos 50 secara
makro. Diameter jejak pengujian ini sekitar 1,2 cm – 1,4 cm. Hasil pengujian ini menjadi dasar kesimpulan komposisi dasar material Baja Keylos 50 tersebut.
Selanjutnya, dari komposisi tersebut ditentukan material standar yang
dipergunakan sebagai bahan tersebut. Dalam hal ini pengujian komposisi
digunakan untuk mengetahui jumlah persen karbon yang nantinya akan digunakan
untuk menentukan suhu pemanasan yang efektif dipengujian komposisi Baja
Keylos 50 ini sudah diketahui dari katalog produk PT. Tira Austenite Tbk.
Namun untuk mengetahui perbedaan komposisi Baja Keylos 50 yang mengalami
preheat perlu diadakan kembali pengujian komposisi kimia. Untuk itu dilakukan
lagi pengujian komposisi kimia pada specimen yang telah mengalami preheat
yaitu pada daerah logam las dan daerah logam induk.
2. Analisis Ketangguhan Impak
Eksperimen untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan ketangguhan antara
bahan yang mengalami perlakuan pengelasan dengan logam induk. Hasil dari
pengujian ketangguhan impak berupa tenaga yang diserap (W) dalam satuan Joule
dan nilai pukul takik (K) dalam satuan Joule/mm2. Hasil perhitungan ketangguhan
commit to user
29
Cos β2 = sudut ayun dengan specimen
Setelah diketahui rumus Eserap maka dapat ditentukan tingkat ketangguhan
specimen dengan rumus sebagai berikut :
K(ketangguhan) = � � �
Digunakan analisis data secara statistik untuk mengetahui ada tidaknya
perbedaan dan peningkatan ketangguhan antara bahan yang mengalami perlakuan
preheat dengan logam induk nonpreheat. Dalam penelitian ini dilakukan tiga
variasi suhu preheat untuk didapatkan ketangguhan yang tinggi. Untuk
mengetahui ada atau tidaknya peningkatan ketangguhan bahan pada keadaan
nonpreheat dibandingkan dengan preheat maka dilakukan uji Z (analisis rataan).
Rumus yang digunakan dalam uji Z, yaitu :
commit to user
hipotesis kerja (H1) ditolak, kemudian sebaliknya bila Zobs > -Ztabel maka hipotesis
kerja diterima dan hipotesis nihil (H0) ditolak.
1. Uji Persyaratan Analisis Data
a. Uji Normalitas
Uji ini bertujuan untuk mengetahui apakah data pada variabel-variabel
penelitian berasal dari populasi yang berdistribusi normal atau tidak, Uji
normalitas yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji normalitas Liliefors (S).
Adapun prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1) Tentukan hipotesis
H0 = Sampel berasal dari populasi berdistribusi normal.
H1 = Sampel tidak berasal dari populasi berdistribusi normal.
2) Tentukan taraf nyata = 0,01 3) Menentukan harga S dengan rumus :
Keteranagan :
SD : Simpangan baku atau Deviasi Standar
n : Jumlah baris
Xi2 : Jumlah keseluruhan kolom pangkat dua
Xi2 : Hasil pangkat dua Xi2 kemudian dijumlahkan keseluruhan
commit to user
31
5) Statistik uji yang digunakan L = Maks.
Dengan F(Zi) = P(ZZi); Z ~ N(0,1);
6) Daerah kritik uji DK = {LL > L;n}
H0 ditolak apabila L0 mak > L tabel.
H1 diterima apabila L0 mak < L tabel.
(Sumber: Budiyono, 2004:151)
Zi S ZiF
n
Zi Z Z Z Z banyaknya Zi
commit to user
32
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Uji Komposisi Kimia
Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui kandungan unsur penyusun
material Baja Keylos 50 yang mengalami pengelasan dengan Preheat. Pada
pengujian ini menggunakan alat spectrometer merk hilger di Laboratorium
Pengujian Logam POLMAN CEPER. Pengujian ini dilakukan dengan
penembakan gas argon pada 4 titik yaitu pada daerah logam las dan daerah logam
induk. Pengujian dilakukan dengan standar komposisi non ferro dengan maksud
agar logam-logam selain ferro dapat terdeteksi secara maksimum.
No Unsur
commit to user
33
Hasil uji komposisi kimia dilakukan pada dua daerah yaitu pada daerah
logam las dan daerah logam induk Baja Keylos 50. Pengujian pada specimen ini
dilakukan dengan standar steel carbon karena pada dasarnya Baja Keylos 50 ini
terindikasi adalah baja karbon yang bersifat magnetis. Berdasarkan data dari
catalog produk PT. Tira Austenite Baja Keylos 50 komposisi kimia dapat dilihat
dalam tabel 4.
Tabel 4. Data komposisi kimia raw material Baja Keylos 50.
Unsur C Si Mn P S Cr Ni Mo Sn
Berat % 0,40 0,15 0,50 - - - -
(Sumber : Katalok Produk PT. Tira Austenite)
Dari hasil uji tersebut ada beberapa unsur yang tidak terdeteksi dengan
jelas. Pada raw material Baja Keylos 50 unsur Fe, P, S, Cr, Ni, Mo, Sn tidak
terdeteksi dengan jelas. Namun lain halnya dengan Baja Keylos 50 yang telah
mengalami preheat unsur-unsur yang tidak terdeteksi akan terdeteksi dengan jelas
pada masing-masing daerah yaitu daerah logam las dan daerah logam induk
seperti pada tabel 4. Dari kesemua unsur tambahan yang terdeteksi dengan jelas
tersebut memiliki persen yang sangat sedikit sekali sehingga dianggap bahwa
komposisi tambahan yang terdeteksi tersebut tidak mempengaruhi terhadap
ketangguhan bahan.
Komposisi bahan yang sangat mempegaruhi ketangguhan bahan dari
penelitian diatas adalah besi (Fe) dan karbon (C). Parameter persen yang sangat
diperhatikan adalah jumlah persen karbon yang masuk dalam komposisi besi (Fe).
Hasil komposisi diatas menunjukkan bahwa keduanya memiliki persen komposisi
yang berbeda-beda. Pada raw material Baja Keylos 50 kandungan karbon 0.40 %
sehingga dapat diklasifikasikan bahwa baja tersebut merupakan baja karbon yang
masuk dalam klasifikasi baja karbon sedang. Sangat berbeda sekali dengan
komposisi pada Baja Keylos 50 yang mengalami preheat, yaitu pada daerah
logam las memiliki persen besi (Fe) 97.5 % dan karbon (C) 0.115%, jika dilihat
dari komposisi karbon maka baja tersebut termasuk baja dalam golongan rendah
yaitu antara 0,05 % - 0,30% C. Sedangkan pada daerah logam induk memiliki
commit to user
34
karbon maka baja tersebut termasuk baja dalam golongan sedang yaitu antara
0,20 % - 0,50 % C. Melihat dari komposisi jumlah karbon dari keduanya dapat
dilihat kualitas dari raw material dan logam las serta logam induk Baja Keylos 50
tersebut. Komposisi yang paling ideal dan bagus terdapat pada logam induk Baja
Keylos 50 yang telah mengalami preheat, jika dibandingkan raw material Baja
Keylos 50.
Pada hasil komposisi diatas memiliki berbagai macam unsur yang
terbentuk dan membentuk menjadi sebuah kesatuan yang memiliki sifat tersendiri.
Sifat yang paling dominan adalah kandungan antara Fe-C, sifat Karbon (C) dapat
meningkatkan kekerasan dan kekuatan tetapi dapat menurunkan kemampuan
tempa dan keliatan. Baja pada dasarnya ialah besi (Fe) dengan tambahan unsur
Karbon ( C ) sampai dengan 1.67% (maksimal). Bila kadar unsur karbon ( C)
lebih dari 1.67%, maka material tersebut biasanya disebut sebagai besi cor (Cast
Iron). Makin tinggi kadar karbon dalam baja, maka akan mengakibatkan hal- hal
sebagai berikut :
1. Kuat leleh dan kuat tarik baja akan naik,
2. Keliatan / elongasi baja berkurang,
3. Semakin sukar dilas.
Oleh karena itu adalah penting agar kita dapat menekan kandungan karbon
pada kadar serendah mungkin untuk dapat mengantisipasi berkurangnya keliatan
dan sifat sulit dilas diatas.
Kelebihan karbon (C) antara lain tahan terhadap efek yang di sebabkan
suhu yang tinggi hal ini karena sifat karbon mampu menahan suhu yang tinggi
sampai 3000°C, kepadatan rendah, karbon lebih ringan dibanding logam paduan
umumnya, hal tersebut memudahkan adaptasi dengan gerakan permukaan yang
tidak beraturan, tidak terjadi penyatuan logam pada kondisi yang sama, jika logam
menyatu sama lainnya disebabkan panas dengan suhu tertentu. Kandungan karbon
pada baja dapat mempengaruhi sifat-sifat baja tersebut terutama dalam proses
kimia.
Untuk kandungan paduan pada hasil komposisi kedua specimen (tabel 3)
commit to user
35
seberapa besar ketangguhan yang berpengaruh. Kandungan unsur paduan seperti
Cromium (Cr) pada logam induk lebih tinggi dari pada kandungan Cromium (Cr)
pada logam las Baja Keylos 50 mengakibatkan meningkatnya ketangguhan
terhadap beban kejut. Chromium (Cr) merupakan salah satu komponen unsur
paduan yang mampu mengendalikan carbide secara stabil serta mengatasi
pengaruh buruk unsur silikon (Si).
Unsur Chromium juga dapat memberikan pengaruh yang besar terutama
dalam proses kimia pada saat proses pemanasan yaitu terjadinya peristiwa
sensitasi pada baja sehingga mengakibatkan peningkatan kwalitas Baja Keylos 50
tersebut, hal ini terjadi karena unsur Chromium dapat mendukung terbentuknya
karbida dan kadar Chromium dalam spesimen dapat juga mendorong terbentuknya
fasa martensit sehingga spesimen ini mempunyai struktur martensit. Pada daerah
logam induk sangat mudah sekali untuk memiliki struktur martensit karena
memiliki kandungan Chromium yang lebih tinggi dari pada daerah logam las
yang mencapai 0,0331 % untuk logam induk dan 0,0257 % untuk logam las.
Molibdenum (Mo) mempunyai fungsi utamanya adalah untuk
mempromosikan pengerasan pada grafit atau perlit, untuk meningkatkan
ketahanan terhadap temperatur yang tinggi. Penambahan kecil (0,25-0,75%) dari
molibdenum untuk baja dapat meningkatkan ketahanan permukaan. Molybdenum
(Mo) sangat berperan dalam pembentukan carbide. Molybdenum meningkatkan
kekuatan,dan batas mulur baja, terutama terhadap pembebanan yang continue.
Unsur Silikon (Si) dalam spesimen uji mempunyai pengaruh yang
signifikan. Pada baja karbon sebagian dari Si juga akan membentuk karbida
(silikonkarbid), sehingga secara umum bila dibandingkan dengan unsur karbon, Si
hampir tidak memiliki pengaruh terhadap perubahan struktur baja. Pada baja
dengan kandungan Si tinggi, atom-atom yang menyusun unit sel akan tertata
secara merata dan membentuk struktur jenuh yang memiliki karakteristik
seragam. Tatanan ini akan meningkatkan sifat hantar listrik serta sekaligus juga
tingkat kerapuhan bahan sehingga proses pengerjaan dingin hanya mungkin
dilakukan terhadap baja dengan kandungan Si maksimum 3%, bahkan pada
