TUGAS AKHIR
PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN
TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA
MATERIAL BAJA KARBON RENDAH
Tugas Akhir ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh : Febri Yanto NIM: D200090022
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas
Akhir
dengan r.,,t..t. ..ErElt.aAEDIrlJ U,Eu'iCAEtAl|I EIEErf,!lltAirI .rEEDLIAFTID riiiuiii. f-Ei-i-\raFirrlT f\E--\A-Aia/nat r aai\aialri\ Frrl I l-.\l lFr.JFrrSAMBUNGAN HASIL
LAS TITIK
PADA IIIIATERIALBAJA
KARBONEtEllFlALft, Vana *rrlia rrafrrlz mamaarrhi ^ahaaian a.raral rrn*rIL f\Eitliiiil f iri ag itciyii iuiiD Ui iiun a i aE;i i agi arrl ll Dswavl€rl I oyqt at ul ltLll\
memperoleh gelar sariana
51
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik I l^:.,^- i+^^ lr,.L^mm^.|i.,^L Q,.-al,a*a ^aiar.h !!^^^ ^^!,^ l.^+^L.'i 1.rrl.an Uiiiveiliiiali aviUiiaiiaiiiauiyaii OUIanaiiai, DsjAUaa yalrY Daya I\Ercrrrul lruAalr merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudahJi^..L1!l-^^:l-^^ .l^- a*a.' aa-n^l^ li^^1.^l .ratrrL- +anr,!aaa$ ,aalar aariana r,li
qiPi.jDiiKasiKati
uaii
aiau iJtriiiaii uiiianai uaaiun irici.ualJar vrrrar DarJarra ut lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun,l-^^..^f: L^-:^^ .-L^- i^farsaainrr^^^1!^ aaalI .sl.^^ ^^t a^^its^-^ Keciiaii Pagiail yaiig Suiriuei iiiiuilitauiilyauaya Uall..utllnall DEuavarrlralla mestinya.
Surakarta,2015
\/^--
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir yang berjudul "PENGARUH KEKASARAN PERIiilUKAAN
TERHADAP SATJIBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA IJIATERIAL BAJA
KARBON RENDAH", telah disetujui Pembimbing utama dan Pembimbing Pendamping
dan
telah
dlterima
untuk
memenuhisebagian
syarat memperoleh deraiat sarjanasl
pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Tekn ik U n lv'ersitas l,'! u hammad iyah S u rakafta.Dipersiapkan oleh
r rat I lGr
Nim
Disetujui pada u^,i
r lalt Tanggal
:
: Febri Yanto
: D200090022
:
'
Karnls:
azfol/zats
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir yang berjudul "PENGARUH KEKASARAN PERIIUKAAN
TERHADAP SAHIBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA TTIATERIAL BAJA
KARBON RENDAH", telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji yang
telah
diny-atakansah
untuk
memenuhi sebagiansirarat
mempei'olehderajat sarjana
51
pada
Jurusan
Teknik Mesin
Fakultas
TeknikU n iversitas M u hammad iy"ah Su rakaita.
Dipersiapkan oleh
r rctt I lcl
Nim
Disetujui pada u^,i
I tatt
Tanggal
Tim Penguji
Ketua
Anggota 1
Anggota 2
:
. E^L-: Vaa*a . t Elrtt tallll,
: D200090022
:
f.ornir
:
c2/o1 /zots
: Muh. Alfatih H., S.T., M.T.
: lr" Agus Hariyanto, M.T.
: Supriyono, S.T., M.T., PhD.
Ketua Jurusan,
Vr*,
TriWidodo
Besar.. ST.. M.Sc.. Ph.DI,E}III,\R S{}.,TL TU$AS ..IKIIIR
#tq*rtr\>:;
Berdasarkaa $rat Dekail Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sruakarta
No*ou8.2.j*.1..tj{IYf*}Y.{3.11L,"."
ranggar ... ...ll$.r,tll"?pj$... dengan ini :Nama
Pangkat{abatan
Kedudukan
rncmberikan Soal
:
Muh. Alfatih lI., ST.,M.f.
:
Lektor:
Pembimbing Utama I Tugas Akhir kepada mahasiswa :Febri.r'anto
D 200 ffi0a22
Teknik Mesin / Akhir
?NDA T{4TERIAL 8,IJA I{ARBO!$ RENDAU
.
IT{ATERIAL BAJA KARBON.
VARIASI ARUS. WAKTU DAN KEKASAR.AN PERMUKAAN DENGANDIREKAYASA PAKAI AMPLAS SANDBLASTINC
.
UJI KEKUATAN GESER. UJI HIPOTESA TEKNIKPENCELASAN.
FOTO MAKRO DAN FOTO MIKRO. HAZIi"r\
Nama
l.fomor Induk NIRM
Jurusarr"Scmester
JuduLiTopik
Rincian SoaUTugas
Cc" : Agus Hariyanto, Ir--MT-Lektor
Kcterungaa:
"! C.oft| safs*.sotu
l. Warm biru w* K4iw
2- *bw hu.irrg uafi* Pcrtb*iag I
J. Waw *sa* wrtl* Paabitnbtilg {t
t. W'arna Wnh uafr* r<asltrm
Dgrnikian soal trgas akhrr ini dibuat untuk dapat dilaksaaakan sebagaimana mestinya.
Srrakarta .... !.5.*Pri! " ?0. J$.
Pembimbiag
vi
MOTTO
“
Saya datang, saya bimbingan, saya ujian, saya
revisi dan saya menang
”
“
Punggung siapapun bila diasah akan menjadi
tajam
”
“Sesungguhnya
tidak ada seorangpun yang dapat
mengetahui ilmu Allah SWT, kecuali atas
vii
PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP
SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA MATERIAL BAJA
KARBON RENDAH
Febri Yanto, Muh. Alfatih Hendrawan, Agus Hariyanto
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro
e-mail: febriyanto0018@gmail.com
ABSTRAKSI
Las titik (spot welding) merupakan cara pengelasan dimana permukaan plat yang disambung ditekan dengan dialiri arus listrik yang besar melalui elektroda logam yang saling bersinggungan. Dalam penggunaannya parameter pengelasan sangat mempengaruhi hasil dari pengelasan. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kekasaran permukaan terhadap sifat fisik dan mekanik pada sambungan las titik.
Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja karbon rendah dengan ketebalan 0,8 mm. Variasi arus yang digunakan yaitu 3000 A, 4000 A, dan 5000 A dengan waktu pengelasan selama 0,3 dt; 0,4 dt; dan 0,5 dt. Sedangkan variasi kekasaran permukaan yang digunakan yaitu permukaan asli, permukaan di amplas, dan sandblasting. Pengujian komposisi kimia menggunakan alat spektrometer dengan standar ASTM E 415. Sifat mekanik hasil sambungan las dapat dianalisa menggunakan pengujian geser (Tensile Shear Load Bearing Capacity) menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dengan standar AWS D8.9-97. Sifat fisik pada sambungan las dapat dianalisa dengan foto makro menggunakan mikroskop merk Olympus SZX7 dan foto mikro menggunakan mikroskop merk Olympus dengan standar ASTM E407-07.
Hasil uji komposisi kimia menunjukan plat baja karbon tergolong dalam kategori baja karbon rendah dengan tipe hypo-eutectoid. Hasil pengujian geser menunjukkan bahwa variasi arus, waktu, dan kekasaran permukaan berpengaruh signifikan. Hasil pengamatan foto makro menunjukkan bahwa lebar logam las semakin besar seiring peningkatan arus, waktu, dan kekasaran permukaan yang berbeda. Sedangkan hasil uji foto mikro logam induk baja karbon rendah memiliki fasa ferit dan perlit. Pada hasil uji foto mikro daerah HAZ tetap yaitu ferit dan perlit namun dalam ukuran lebih halus dibandingkan pada logam induk. Sedangkan fasa logam las yang terbentuk adalah martensit.
viii
KATA PENGANTAR
Asalamu’Alaikum, Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kepada Allah swt atas
nikmat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Laporan penelitian ini dapat
terselesaikan. Tugas Akhir berjudul “PENGARUH KEKASARAN
PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA MATERIAL BAJA KARBON RENDAH” dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis
dengan segala hormat ketulusan hati ingin menyampaikan rasa
terimakasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BesarR., ST., M.Sc., Ph.D selaku Ketua Jurusan
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan ST., MT., selaku Dosen
Pembimbing I yang telah membimbing, bersedia meluangkan
waktunya untuk memberikan arahan dan penjelasan dalam
penulisan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Agus Hariyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang
telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
5. Bapak Supriyono ST., MT., Ph.D., selaku Dosen penguji yang telah
memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.
7. Ayah, Ibu, Adik dan Keluarga yang selalu memberikan doa,
L
Nurbiasto Hanggoro, Rinomo Muh. Fahmi, Sigit Ariyanto Wibowoteman
bei'bagidan
teman
berjuangdalam segala
hai
dalammenyelesaikan Tugas Akhir.
fl T^*^^ laaaa Analzalaa nnn0 .rana han.-raL nnamhariLan nnnfi.--,aai
V. i eiiiuii-iijiiiaii iiiignaiAii Ziitiv- yaiig Ucriiycin iaaEiirltrsrl^crrr rrrvr.rYcrDrt
semangat dan kebersamaan bagi penulis.
iU.DemUa pi[iaK yaiig iiUaK qaiial iii;aiuiis scuuiniii. odlu-Psrocrr.u yarrV telah banyak membantu kelancaran.
Penulis meniiadai'i bahwa laporan
ini jauh dari kesempui'naan,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akanpenulis tei'ima
dengansenanghati dan
penulis ucapkaii
banyak terimakasih. Semoga semuaamal
baik
yang
diberikan semua pihak kepada penulis akan mendapat balasan 'iang lebih baik dan sempurna dariAllah swt.Wasalamu'Alaikum Wr. Wb.
Surakarta,29 Mei 2415
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
LEMBAR MOTTO ... vi
ABSTRAKSI ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GRAFIK ... xv
DAFTAR SIMBOL ... xvi
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Penelitian ... 3
C. Manfaat Penelitian ... 3
D. Batasan Masalah ... 4
BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka ... 5
B. Landasan Teori ... 6
1. Las titik ... 6
xi
3. Pengujian Geser ... 16
4. Pengujian Metalografi ... 17
5. Kekasaran Permukaan ... 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Bahan ... 23
B. Alat Penelitian ... 23
1. Mesin Las Titik ... 23
2. Alat Pengujian ... 25
3. Alat Bantu Pengujian ... 29
C. Metode Penelitian ... 31
1. Diagram Alir Penelitian ... 31
2. Urutan Penelitian ... 32
BAB IV HASIL PENILITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Uji Komposisi Kimia ... 41
B. Hasil Uji Kekasaran ... 43
C. Hasil Uji Geser ... 44
1. Analisa Secara Grafik ... 45
2. Analisa Secara statistik ... 53
D. Hasil Uji Foto Makro ... 56
E. Hasil Uji Foto Mikro ... 60
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan ... 69
B. Saran ... 70
DAFTAR PUSTAKA
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Alat Las Titik ... 7
Gambar 2.2 Resistansi pada Resistance Welding ... 9
Gambar 2.3 Welding Process and Welding Time ... 10
Gambar 2.4 Diagram Fasa Fe-C ... 15
Gambar 2.5 Skema Pengujian Geser ... 17
Gambar 2.6 Profil Pengukuran ... 21
Gambar 3.1 Spesimen Uji ... 23
Gambar 3.2 Mesin Spot Welding ... 24
Gambar 3.3 Alat Uji Komposisi Kimia Spektrometer ... 25
Gambar 3.4 Alat Uji Kekasaran Surface Roughness Measurement ... 26
Gambar 3.5 Alat Uji Geser Tensile Strength ... 27
Gambar 3.6 Alat Uji Foto Makro dan Foto Mikro ... 28
Gambar 3.7 Mesin Sheet Metal Cutting ... 29
Gambar 3.8 Mesin Sandblasting ... 30
Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian ... 31
Gambar 3.10 Material Yang Telah Diuji Komposisi Kimia ... 33
Gambar 3.11 Spesimen Uji Standar AWS D8-9 ... 34
Gambar 3.12 Material Uji Yang Telah Dimounting ... 39
Gambar 4.1 Diagram Fasa Fe-C ... 43
xiii
Gambar 4.3 Foto Makro Las Titik Pembesaran 25x ... 57
Gambar 4.4 Struktur Mikro Logam Dasar ... 60
Gambar 4.5 Struktur Mikro Baja Karbon Rendah ... 61
Gambar 4.6 Variasi Pada Daerah HAZ ... 61
Gambar 4.7 Struktur Logam Induk dan Partial Grain Refining Pada Daerah HAZ ... 62
Gambar 4.8 Struktur Grain Refining dan Grain Coarsening Pada Daerah HAZ ... 62
Gambar 4.9 Struktur Mikro HAZ ... 63
Gambar 4.10 Struktur Mikro Logam Las ... 65
Gambar 4.11 Fasa Martensit ... 67
Gambar 4.12 Fasa Martensit Pada Logam Las ... 67
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Klasifikasi Baja Karbon ... 13
Tabel 2.2 Cairan Etchant Untuk Pengujian Makro ... 18
Tabel 2.3 Cairan Etchant Untuk Pengujian Mikro ... 68
Tabel 2.4 Toleransi Harga Kekasaran Rata-rata Ra ... 22
Tabel 3.1 Jumlah Spesimen Pengelasan ... 35
Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Kimia ... 41
Tabel 4.2 Hasil Uji Kekasaran Rata-rata Ra ... 44
xv
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Daya Beban
Dukung Geser Rata-rata ... 46
Grafik 4.2 Pengaruh waktu Pengelasan Terhadap Daya
Beban Dukung Geser Rata-rata ... 47
Grafik 4.3 Pengaruh Kekasaran Permukaan Pengelasan
Terhadap Daya Beban Dukung Geser Rata-rata ... 49
xvi
DAFTAR SIMBOL
σ = Tegangan Geser N/mm2
F = Beban/Gaya Maksimum N
A0 = Luas Mula-mula Penampang Batang Uji mm2
H = Heat Input Joule
I = Arus Ampere
R = Resistansi Listrik Ohm