PENGARUH VARIASI KUAT ARUS LAS LISTRIK PADA

SUDUT KAMPUH V GANDA TERHADAP KEKUATAN

TARIK DAN KETANGGUHAN IMPACT DARI

MATERIAL ST 37

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

HERO SIMPEIN SIHOMBING

NIM. 050401013

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur pertama dan utama penulis sampaikan kepada sang Rabb

Alam Semesta, yakni Allah SWT yang maha pengasih lagi maha penyayang, yang

telah memberikan berkah, rahmah dan hidayah-Nya kepada penulis, sehingga

skripsi ini dapat diselesaikan.

Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memenuhi syarat guna

memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Departemen Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah Pengaruh

Variasi Kuat Arus Las Listrik pada Sudut Kampuh V Ganda terhadap Kekuatan

Tarik dan Ketangguhan Impact dari Material St 37

Penyelesaian skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan yang

diberikan oleh berbagai pihak, dan sangat berterima kasih yang sebesar-besarnya

kepada:

1. Kedua orang tua dan istri yang dicintai yang telah memberikan segala

sesuatunya dengan penuh ikhlas.

2. Bapak Dr.-Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri sebagai ketua Departemen Teknik

Mesin FT-USU

3. Bapak Ir.Alfian Hamsi,MSc selaku dosen pembimbing yang telah banyak

meluangkan waktunya untuk berdiskusi dengan penulis selama

penyelesaian skripsi ini.

4. Seluruh Staf Pengajar, Asisten Laboratorium dan pegawai administrasi

pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara yang telah memberikan bekal pengetahuan dan bantuan hingga akhir

masa studi.

5. Saudara-saudara sekeluarga serta teman-teman mahasiswa Teknik Mesin

USU khususnya angkatan 2005 yang senantiasa memberikan dukungan

dalam penyelesaian skripsi ini.

Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca, kritik dan saran

yang membangun sangat diharapkan.

Medan, Oktober 2011

Penulis

Hero Simpein Sihombing

Nim 050401013

Abstarak

Pengelasan merupakan bagian tak terpisahkan dari pertumbuhan peningkatan industri karena memegang peranan utama dalam rekayasa dan reparasi produksi logam. Sehingga hampir tidak mungkin pembangunan suatu pabrik tanpa melibatkan unsur pengelasan. Cara pengelasan yang paling banyak digunakan adalah pengelasan cair dengan busur (las busur listrik) dan gas. Tidak semua logam memiliki sifat mampu las yang baik. Bahan yang mempunyai sifat mampu las yang baik diantaranya adalah baja paduan rendah. Baja ini dapat dilas dengan las busur elektroda terbungkus, las busur rendam dan las MIG (las logam gas mulia). Baja paduan rendah biasa digunakan untuk pelat-pelat tipis dan konstruksi umum. Batasan masalah pada penelitian ini adalah bahan yang digunakan adalah pelat baja St 37, pengelasan menggunakan mesin las SMAW (Shielded Metal Arc Welding) DC polaritas terbalik dengan elektroda RB26 diameter 3,2 mm, pengelasan menggunakan variasi arus 90 A, 110 A dan 130 A dengan jenis kampuh V ganda dengan sudut 450

, pengujian yang dilakukan adalah uji tarik (tensile test) dan uji ketangguhan (impact charpy). Tujuan penelitian secara umum adalah untuk mengetahui perbandingan kekuatan tarik dan ketangguhan pada baja karbon St 37 yang telah mengalami proses pengelasan dengan variasi kuat arus serta menggunakan bentuk sudut kampuh V ganda. Dari hasil penelitian ini di dapat bahwa untuk uji tarik nilai tegangan akan terus meningkat seiring pertambahan arus yang diberikan sedangkan nilai perpanjangan akan terus menurun. Untuk uji ketangguhan impak bahwa dengan penambahan arus, energi yang diserap dan harga impak akan terus menurun.

Kata kunci : Pengelasan, Uji Tarik, Uji Ketangguhan/Impak

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ......................................................................................... i

ABSTRAK ........................................................................................................... ii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ iv

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix

DAFTAR NOTASI .............................................................................................. x

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengelasan ................................................................................................ 6

2.1.1 Siklus Termal Daerah Las ............................................................... 7

2.1.2 Ketangguhan Daerah Lasan ............................................................ 9

2.1.3 Ketangguhan Logam Las ................................................................ 10

2.2 Klasifikasi Pengelasan ............................................................................ 10

2.2.1 Pengelasan Cair (Fusion Welding) ................................................. 11

2.2.2 Jenis-Jenis Pengelasan yang Umum Dilakukan ............................. 11

2.3 Parameter Pengelasan .............................................................................. 15

2.3.1 Klasifikasi Fluksi dan Kawat Elektroda ......................................... 17

2.3.1.1 Fluksi ..................................................................................... 17

2.3.1.2 Kawat Elektroda .................................................................... 18

2.3.2 Persiapan Sambungan ..................................................................... 19

2.3.3 Arus Pengelasan ............................................................................. 21

2.3.4 Polaritas Terbalik ............................................................................ 21

2.3.5 Metalurgi Las .................................................................................. 22

2.3.6 Kampuh V Tunggal dan Ganda ...................................................... 23

2.4 Pengujian Tarik (Tensile Test) ................................................................. 24

2.5 Pengujian Ketangguhan Impak ................................................................ 29

BAB III METODOLOGI PENELITAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .................................................................. 34

3.2 Bahan dan Alat Penelitian ........................................................................ 34

3.2.1 Bahan penelitian .............................................................................. 34

3.2.2 Alat Penelitian ................................................................................ 37

3.3 Spesifikasi Spesimen ............................................................................... 44

3.4 Prosedur Penelitian .................................................................................. 45

3.4.1 Proses Pengelasan ........................................................................... 45

3.4.2 Pengujian Tarik (Tensile Test) ........................................................ 47

3.4.3 Pengujian Ketangguhan Impak ...................................................... 49

3.5 Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 51

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Uji Tarik (Tensile Test) ................................................................... 52

4.2 Hasil Uji Pengujian Ketangguhan Impak ................................................. 56

4.3 Pembahasan ............................................................................................... 60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 63

5.2 Saran ........................................................................................................ 64

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Siklus termal dari beberapa tempat dalam daerah HAZ ................ 8

Gambar 2.2 Siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang

berbeda ............................................................................................ 9

Gambar 2.3 Diagram temperatur cair material ................................................... 11

Gambar 2.4 Proses pengelasan busur las terbungkus.......................................... 12

Gambar 2.5 Proses pengelasan busur terendam .................................................. 13

Gambar 2.6 Proses pengelasan busur logam gas ................................................ 13

Gambar 2.7 Proses pengelasan berinti fluks ....................................................... 14

Gambar 2.8 Proses pengelasan busur tungsten gas ............................................. 15

Gambar 2.9 Pengaruh arus listrik ........................................................................ 16

Gamabar 2.10 Alur sambungan las tumpul ........................................................ 19

Gambar 2.11 Sambungan T................................................................................. 20

Gambar 2.12 Muatan Kutub Terbalik ................................................................. 22

Gambar 2.13 Pembagian daerah las .................................................................... 23

Gambar 2.14 Kampuh V tunggal ........................................................................ 24

Gambar 2.15 Kampuh V Ganda .......................................................................... 24

Gamabar 2.16 Alat uji tarik ................................................................................ 25

Gambar 2.17 Kurva F vs l ................................................................................ 26

Gambar 2.18 Kurva Tegangan-Regangan ........................................................... 28

Gambar 2.19 Alat uji Impact Charpy .................................................................. 30

Gamabar 2.20 Spesimen uji ................................................................................ 31

Gambar 3.1 Baja karbon St 37 ............................................................................ 35

Gambar 3.2 Elektroda ......................................................................................... 35

Gamabar 3.3 Mesin gergaji ................................................................................ 37

Gambar 3.4 Mesin las busur listrik ..................................................................... 39

Gambar 3.5 Mesin sekrap ................................................................................... 40

Gambar 3.6 Alat uji tarik .................................................................................... 42

Gambar 3.7 Alat uji ketangguhan impact ........................................................... 43

Gambar 3.8 Bentuk spesimen uji tarik ................................................................ 44

Gambar 3.9 Bentuk spesimen uji ketangguhann impact ..................................... 45

Gambar 3.10 Spesimen sebelum dilakukan pengelasan pada uji tarik ............... 45

Gambar 3.11 Spesimen sebelum dilakukan pengelasan pada uji impak ............. 46

Gambar 3.12 Spesimen setelah dilakukan pengelasan pada uji tarik .................. 46

Gambar 3.13 Spesimen setelah dilakukan pengelasan pada uji impak ............... 47

Gambar 3.14 Spesimen diikat pada dudukan uji tarik ........................................ 48

Gambar 3.15 Spesimen setelah mengalami patahan ........................................... 48

Gambar 3.16 Spesimen hasil uji tarik ................................................................. 49

Gambar 3.17 Spesimen hasil uji impak .............................................................. 50

Gambar 3.18 Diagram alir peneltian ................................................................... 51

Gambar 4.1 Grafik Tegangan Vs Kuat Arus Pada Spesimen ............................. 54

Gambar 4.2 Grafik Regangan Vs Kuat Arus Pada Spesimen ............................. 55

Gambar 4.3 Grafik Energi Vs Kuat Arus Pada Spesimen .................................. 58

Gambar 4.4 Harga Impak Vs Kuat Arus Pada Spesimen .................................... 59

Gambar 4.5 Diagram pohon dari hasil uji tarik plat St 37 .................................. 60

Gambar 4.6 Digram pohon dari hasil uji ketangguhan impak plat St 37 ............ 60

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hubungan diameter elektroda dengan arus pengelasan ...................... 21

Tabel 3.1 Hubungan antara dasar dan tipe elektroda yang dipakai ..................... 36

Tabel 4.1 Hasil uji tarik pada bahan baja St 37................................................... 52

Tabel 4.2 Hasil uji impak pada bahan baja St 37 ................................................ 56

DAFTAR NOTASI

Notasi Arti Satuan

F

A

0

L

L

L

E

0

P

D

Hi

Tegangan tarik

Gaya tarik

Luas penampang spesimen mula-mula

Regangan akibat gaya tarik

Pertambahan panjang

Perubahan panjang spesimen akibat beban tekan

Panjang spesimen mula-mula

Energi yang diserap

Sudut akhir pemukulan

Sudut awal pemukulan

Konstanta

Konstanta

Harga impak

MPa

N

mm

%

2

mm

mm

mm

J

rad

rad

N

m

J/mm2