ANALISA PENGARUH GAS PELINDUNG ARGON HP, ARGON UHP DAN GAS HELIUM PADA PENGELASAN
PELAT TITANIUM TERHADAP SIFAT MEKANIK
TUGAS AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat dalam Menyelesaikan Pendidikan Strata 1 Pada Program Studi Teknik Mesin
Oleh:
I Nyoman Noviandi 1802220509.P
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TRIDINANTI PALEMBANG
2021
vii
MOTTO :
Pendidikan sangat penting untuk meraih masa depan.
Teruslah belajar dan jangan takut salah.
Menyikapi sesuatu dengan sikap sabar dan berpikir tenang.
Suatu permasalahan pasti ada solusinya.
Lebih baik bersikap rendah hati dari pada sombong diri.
Selalu bersyukur yang diberikan Tuhan kepada kita.
Menjalani hidup ini harus dengan semangat dan jangan sampai menyerah.
Kupersembahkan untuk :
Kedua orang tuaku ibu Dan bapak yang ku cinta
Saudara kakak dan adik – adiku yang telah memberiku semangat
Teman – teman seperjuangan 2020 Teknik Mesin
Almamaterku
viii ABSTRAK
Tujuan Penulisan ini adalah Menganalisis hasil penyambungan material titanium KS40 dengan metode Tungsten Inert Gas (TIG) menggunakan tiga gas pelindung hasil lasan dengan argon HP, argon UHP dan Helium. Menganalisis kekuatan tarik yang dihasilkan pada daerah sambungan las. Menambah pengetahuan tentang pengelasan titanium dengan menggunakan metode Tungsten Inert Gas (TIG). Mengetahui karakteristik fisik dan mekanik dari sampel hasil sambungan setelah melakukan analisa dan pengujian. Memberikan kontribusi atau pengetahuan kepada mahasiswa teknik mesin tentang hasil sambungan titanium dengan menggunakan metode Tungsten Inert Gas (TIG).
Apakah pengaruh gas pelindung argon HP argon UHP dan gas helium pada pengelasan plate titanium cukup berpengaruh terhadap sifat mekanik material pada hasil pengelasan plate titanium
Kata Kunci : Material, Gas Argon HP, Gas Argon UHP, Gas Helium
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas berkat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya.
Tugas Akhir ini merupakan persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan pada Program Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Penulis banyak meneri mabimbingan dan bantuan dari semua pihak, dan pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu Dr. Ir. Hj. Nyimas Manisah, MP. Selaku Rektor Universitas Tridinanti Palembang.
2. Bapak Ir. Zulkarnain Fatoni, MT., MM. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang.
3. Bapak Ir. H. Muhammad Lazim, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang
4. Bapak Martin Luther King, ST., MT, Selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang
5. Bapak Ir. Zulkarnain Fatoni, MT., MM. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu dan memberi masukan serta saran dalam penulisan dan penyusunan Tugas Akhir ini.
xi DAFTAR ISI
Halaman:
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING ... ii
HALAMAN PENGESAHAN PERSETUJUAN SKRIPSI ... iii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI SKRIPSI ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS SKRIPSI ... v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO ... vii
ABSTRAK ... viii
KATA PENGANTAR ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GRAFIK. ... xv
BAB I. PENDAHULUAN 1. 1. Latar Belakang ... 1
1. 2. Rumusan Masalah ... 2
1. 3. Batasan Masalah ... 3
1. 4. Tujuan ... 3
1. 5. Manfaat ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2. 1. Pengelasan ... 5
2. 2. Jenis-Jenis Pengelasan ... 6
2. 2. 1. Pengelasan Cair ... 6
2. 2. 2. Pengelasan Tekan. ... 7
2. 2. 3. Pematrian. ... 7
2. 3. Metalurgi Pengelasan ... 7
2. 4. Titanium. ... 14
xii
2. 4. 1. Penambahan Unsur Paduan ... 16
2. 4. 2. Intrerstitial Element... 17
2. 5. Klasifikasi Titanium ... 19
2. 5. 1. Commercially Pure... 20
2. 5. 2. Alpha Titanium Alloys. ... 20
2. 5. 3. Paduan titanium Alpha –Beta. ... 21
2. 5. 4. Paduan Titanium Metastable. ... 21
2. 6. Mikro Struktur Titanium Murni. ... 21
2. 7. Logam Pengisi Lasan. ... 23
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3. 1. Diagram Alir Perancangan Alat ... 25
3. 2. Metode Penelitian ... 26
3. 2. 1. Studi Pustaka. ... 26
3. 2. 2. Studi Lapangan. ... 26
3. 3. Alat dan Bahan ... 26
3. 3. 1. Alat yang digunakan. ... 26
3. 3. 2. Bahan yang digunakan. ... 27
3. 4.Specimen Benda Uji ... 27
3. 5. Prosedur Pengujian spesimen... 29
3. 6. Analisa hasil pengujian. ... 39
3. 7. Tempat Dan Waktu Penelitian ... 30
3. 7. 1. Tempat. ... 30
3. 7. 2. Waktu. ... 31
BAB IV. PEMBAHASAN DAN ANALISA 4. 1. Proses pengelasan ... 32
4. 2. Hasil Perhitungan Heat Input ... 36
4. 3. Pengujian Tarik. ... 37
4. 4. Analisa Hasil Pengujian. ... 39
BAB V. KESIMPULAN 5. 1. Kesimpulan ... 41
5. 2. Saran ... 42 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel : Halaman:
2. 1. Klasifikasi Unsur Paduan Dalam Titanium Paduan. ... 17
2. 2. Komposisi Kimia Elektroda Titanium Murni dan Paduan. ... 23
3. 1. Jadwal Pelaksanaan Penelitian. ... 30
4. 1. Parameter pengelasan GTAW pada titanium. ... 33
4. 2. Indikasi warna pada pengelasan titanium. ... 36
4. 3. Hasil perhitungan Heat Input Arus 100 Ampere. ... 37
4. 4. Hasil Pengujian Tarik Pada Pengelasan Titanium KS40. ... 38
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar: Halaman:
2. 1. Daerah Hasil Pengelasan ... 8
2. 2. Daerah base metal, fusion zone, fusion line,. ... 9
2. 3. Skematik Pengelasan TIG. ... 11
2. 4. Diagram fase keseimbangan penambahan unsur interstitial alpha-stabilizer. ... 18
2. 5. Alpha–Beta Structure Commercially Pure Titanium. ... 22
3. 1. Diagram Alir Penelitian. ... 25
3. 2. Skema Pengelasan Plat Titanium. ... 28
3. 3. Mesin Pnegujian tarik. ... 29
3. 4. Desain Benda Uji ... 30
4. 1. Mesin Las PANA-TIG TSP 500. ... 32
4. 2. Proses pengolesan aseton b. spesimen titanium seteleh dioleskan oleh aseton. ... 33
4. 3. Skema pengelasan titanium dengan metode TIG. ... 34
4. 4. Proses Pengelasan GTAW pada Titanium. ... 34
4. 5. Tiga Jenis hasil Pengelasan. ... 35
4. 6. Hasil Pengujian Tarik. ... 38
xv
DAFTAR GRAFIK
Grafik: Halaman:
4. 1. Nilai Kekuatan tarik sempel pengelasan spesimen ... 39
1
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Pada era industri saat ini kita tidak lepas dari pada penggunaan teknik pengelasan untuk menyambung bagian-bagian struktur dalam kontruksi, seperti pada kontruksi perpipaan dengan bahan logam ataupun pada kontruksi yang membutuhkan sambungan yang kuat dan menuntut kemudahan dalam penyambungan. Pengelasan merupakan proses pernyatuan permanen antara dua bahan (biasanya logam) melalui peleburan lokal yang dihasilkan dari kombinasi yang sesuai dari temperatur, tekanan, dan kondisi metalurgi dari material (Harsono Wiryosumarto, 2000). Kegiataan pengelasan dalam industri dewasa ini tidak lepas dari perkembangan ilmu pengelasan itu sendiri.
Titanium merupakan jenis logam yang mempunyai kekuatan tinggi, ringan, dan mempunyai ketahan terhadap korosi yang baik, hal ini menjadikan penggunaan titanium dalam indsutri sangat diperhitungkan, pada industri pupuk di PT. PUSRI titanium murni (commercially pure titanium) digunakan dalam reaktor yang mana bekerja pada suhu tinggi dan dialiri oleh berbagai unsur kimia, sehingga diperlukan material yang kuat serta tahan korosi (Harsono Wiryosumarto, 2000). Penyambungan titanium dengan metode pengelasan mempunyai tantangan tersendiri dalam prosesnya sehingga didapatkan hasil yang baik, titanium pada suhu diatas 500°C sangat mudah untuk terkontaminasi oleh unsur-unsur dari luar seperti oksigen, hidrogen, dan nitrogen, sehingga bisa
2
menyebabkan hasil lasan menjadi getas, ataupun terjadi penurunan sifat mekanik yang signifikan dari sambungan titanium, oleh karena itu dibutuhkan metode yang tepat dan keahlian khusus dalam melakukan pengelasan terhadap titanium (Ma et al., 2015).
Pada pengelesan titanium metode yang paling sering digunakan adalah Metal Inert Gas (MIG) dan Tungsten Inert Gas (TIG) atau Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) tergantung pada ketebalan dari titanium yang akan dilas, titanium yang mempunyai tebal kurang dari 2 mm akan lebih efesien jika dilakukan pengelasan dengan metode TIG (Harsono Wiryosumarto, 2000), pada pengelasan dengan metode GTAW ini panas dihasilkan dari busur yang terbentuk dalam perlindungan inert gas (gas mulia) agar elektroda tidak terumpan dengan benda kerja. Pengelasan TIG mencairkan daerah benda kerja dibawah busur tanpa elektroda tungsten itu sendiri ikut meleleh. Metode pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG) pada titanium sangat dipengaruhi oleh kemurnian inert gas yang dipakai, dalam industri pupuk kemurnian inert gas untuk pengelasan titanium haruslah tidak kurang dari 99,99 % hal ini berfungsi untuk meminimalis terkontaminasinya titanium dari unsur-unsur luar pengotor sehingga tidak melebihi kapasitas dan terhindar dari cacat (Harsono Wiryosumarto, 2000) Dari permasalahan yang ada saat ini penulis ingin mencari solusi gagasan yang baru.
Maka dari itu penulis memilih judul “Analisa Pengaruh Gas Pelindung Argon HP, Argon UHP, Dan Gas Helium Pada Pengelasan Pelat Titanium Terhadap Sifat Mekanik”
3
1. 2. Rumusan masalah
Dari uraian latar belakang diatas, rumuasan masalah yang akan di bahas dalam studi tugas akhir ini adalah
1. Apakah pengaruh gas pelindung argon HP, argon UHP dan gas helium bepengaruh terhadap pengelasan pelat titanium ?
2. Setelah dilakukan pengujian tarik apakah ada pengarauh terhadap sifat mekanik ?
1. 3. Batasan Masalah
Dalam penulisan karya ilmiah diperlukan pengkajian lebih mengenai masalah yang akan dibahas. Untuk mempermudah hal tersebut maka masalah tersebut perlu diberi batasan. Pembatasan masalah yang penulis maksudkan disini adalah:
1. Metode penyambungan yang digunakan adalah metode Tungsten Inert Gas (TIG) dengan menggunakan 3 jenis media gas pelindung hasil lasan argon HP, Argon UHP dan helium.
2. Sifat mekanik yang di uji hanya pengujian tarik untuk pelat titanium grade satu KS 40 dengan ketebalan 4 mm.
3. Pengelasan dilakukan oleh juru las yang telah memiliki sertifikat dan berpengalaman di pengelasan titanium
1.4. Tujuan
Adapun Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
4
1. Untuk mengetahui pengaruh dari gas pelindung argon HP, argon UHP dan gas helium terhadap sifat mekanik pada pengelasan pelat titanium
2. Untuk Mengetahui kekuatan yang dihasilkan pada daerah sambungan las.
1. 5. Manfaat
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
1. Agar menambah wawasan tentang pengelasan titanium dengan menggunakan metode Tungsten Inert Gas (TIG).
2. Agar mengetahui sifat mekanik dari sampel hasil sambungan setelah melakukan analisa dan pengujian.
DAFTAR PUSTAKA
ASM (1990) ‘Metals Handbook 10th Edition Volume 2.pdf’.
ASME Sec IX. 2015 “ Welding, Brazing, and Fusing Qualification”. New york.
Attar, H. et al. (2014) ‘Manufacture by selective laser melting and mechanical behavior of commercially pure titanium’, Materials Science and
Engineering A. Elsevier, 593, pp. 170–177. doi: 10.1016/j. msea. 2013. 11.
038
Dadang (no date) Teknik Las GTAW. Pertama. Edited by Sukaini. Jakarta:
Direktorat Jenderal Peningkatan Mutu Pendidik & Tenaga Kependidikan Materials, T. and Company, I. (2018) ‘Wrought Stainless Steels’, Properties and
Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys, pp. 841–907. doi:
10.31399/asm.hb.v01.a0001046.
Wiryosumarto Harsono. Okumura Toshie. 2000. “Teknologi Pengelasan Logam“.
Jakarta: PT. Pradnya Paramita, cetakan ke Delapan.
