jurusan teknik mesin fakultas teknik …eprints.ums.ac.id/20101/1/03._halaman_depan.pdf · i tugas...
TRANSCRIPT
i
TUGAS AKHIR
PENGARUH PERLAKUAN PENDINGINAN PADA PROSES PENGELASAN SMAW(SHIELDED METAL
ARC WELDING) STAINLESS STEEL AUSTENITIK AISI 201 TERHADAP UJI KOMPOSISI KIMIA,
UJI STRUKTUR MIKRO, UJI KEKERASAN DAN UJI TARIK
Diajukan untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana S1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
ARI BUDIANTO NIM : D 200 040 054
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
vi
HALAMAN MOTTO
“Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum, sehingga
mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri “
(Q. S. Ar Raa’d : 11)
�¯�
“ Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu
telah selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urut)
yang lain dan hanya kepada Tuhanlah hendaknya kamu berharap “
(Q. S. Alam Nasyrah : 6 - 8)
�¯�
“ Kegagalan adalah sukses yang tertunda, terus berkarya untuk menjadi
yang lebih baik dari hari kemarin“
�¯�
vii
ABSTRAK SI
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan struktur mikro dan sifat mekanis pada baja karbon AISI 201 setelah mendapat pengelasan khususnya pada daerah las, has dan logam induk. Pengelasan dilakukan dengan menggunakan proses SMAW (Shielded Metal Arc Welding ) dan dilakukan variasi pendinginan yaitu dengan udara dan air.
Bahan uji adalah baja tahan karat stainless steel 201 dengan metode pengujian yang dilakukan adalah : uji kompoisi kimia, uji struktur mikro, uji kekerasan dan uji tarik
Dari hasil uji komposisi kimia didapatkan hasil pengujian sebagai berikut : besi (Fe) = 71,1 %, mangan (Mn) = 16,0 %, Chrom (Cr) = 11,3 %, Nikel (Ni) = 0,527 %, untuk unsur tambahan lainnya didapatkan prosentase dalam jumlah kecil yaitu kurang dari 0,05 %, unsur unsur tersebut adalah Silisium(Si), Niobdenum (Nb) , Titanium (Ti), Alumunium (Al) , Wolfram (W) , Plumbum (Pb), Phospor (P), Sulfur (S), Molibdenum (Mo). Pada pengamatan struktur mikro pendinginan air pada daerah logam induk didapatkan bahwa struktur karbida chrom memiliki jumlah lebih banyak dan tersebar disemua bagian dibanding dengan pendinginan udara,pada daerah las pendinginan dengan air dan udara didapatkan bahwa struktur nikel dan austenite lebih dominan, sedangkan pada daerah haz baik pendinginan air dan udara struktur khrom dan karbida chrom mulai tampak.Dari uji kekerasan didapatkan bahwa harga kekerasan terendah pada daerah las dengan pendinginan udara yaitu 182,9 VHN,dan kekerasan tertinggi yaitu 241,8 VHN. Sedangkan pada uji tarik tegangan rata-rata tertinggi yaitu 70,43 kg/mm2 pada pendinginan udara.
Kata-kata kunci : Pendinginan, Stainless Steel 201, Komposisi Kimia,Struktur Mikro, Kekerasan, Tarik
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas
Akhir. Shalawat dan salam mudah-mudahan tetap pada junjungan kita Nabi
Muhammad SAW, keluarga serta sahabatnya.
Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus
ditempuh guna meraih gelar Sarjana pada Jurusan Teknik Mesin,
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Melalui penyusunan Tugas Akhir ini
diharapkan dapat menambah wawasan dan pengalaman bagi penulis,
sehingga dapat menjadi bekal dikemudian hari.
Banyak hambatan yang menimbulkan kesulitan dalam menyelesaikan
penulisan Tugas Akhir ini, namun berkat bantuan dari berbagai pihak
akhirnya kesulitan yang timbul dapat teratasi. Untuk itu atas segala bentuk
dan bantuannya, penyusun menyampaikan terima kasih kepada yang
terhormat :
1. Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta beserta staf yang telah memberikan
kesempatan pada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Ir. Sartono Putro, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan ijin untuk penulisan
Tugas Akhir ini.
3. Wijianto, S.T,,M.Eng.Sc., selaku pembimbing utama yang dengan sabar
dan teliti membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ix
4. Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT., selaku pembimbing pendamping yang
telah meluangkan waktu berkenan memberikan petunjuk dan
mengarahkan penulisan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Teman-teman Angkatan 2004 Mesin UMS, yang selalu mendukung dan
memberikan semangat selama meniti bangku kuliah di Kampus Pabelan.
6. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, terima
kasih atas do’a dan dukungannya.
Penulis menyadari sepenuhnya dalam penyusunan Tugas Akhir ini
masih banyak kekurangannya baik materi, bahasa maupun penyusunannya.
Akhir kata, penulis berharap mudah-mudahan Tugas Akhir ini bermanfaat
bagi penulis khususnya dan semua pihak yang berkepentingan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Juli 2012
Ari Budianto
x
DAFTAR ISI
Halaman Judul ................................................................................................ i Pernyataan Keaslian Skripsi ....................................................................... ii Halaman Persetujuan .................................................................................... iii Halaman Pengesahan ................................................................................... iv Lembar Soal Tugas Akhir ............................................................................ v Halaman Motto ................................................................................................ vi Abstraksi .......................................................................................................... vii Kata Pengantar ............................................................................................... viii Daftar Isi ............................................................................................................ x Daftar Gambar ................................................................................................. xii Daftar Tabel ...................................................................................................... xiii Daftar Lampiran .............................................................................................. xiv BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1. Latar Belakang Masalah ........................................................ 1 1.2. Batasan Masalah ................................................................... 2 1.3. Tujuan Penelitian ................................................................... 3 1.4. Metodologi Penelitan ............................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI .................... 5 2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................... 5 2.2. Landasan Teori ...................................................................... 6 2.3. Pengelasan .............................................................................. 12 2.4. Las Busur Listrik Elektroda Terbungkus / Shielded Metal Arc
Welding (SMAW) ................................................................... 13 2.5. Pendinginan ........................................................................... 14 2.6. Proses Pendinginan Quenching (Celup Cepat) ............... 17 2.7. Pengaruh Unsur Paduan pada Baja .................................. 18 2.8. Sifat-sifat Fisis Bahan ........................................................... 21 2.9. Sifat Mekanis Bahan ............................................................. 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 27
3.1. Diagram Alir Proses Penelitian ........................................... 27 3.2. Bahan dan Alat Penelitian .................................................... 28 3.3. Pengujian Komposisi Kimia ................................................. 33 3.4. Pengujian Kekerasan ............................................................. 35 3.5. Pengujian Tarik ...................................................................... 38
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................. 42 4.1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia ....................................... 42 4.2. Hasil Pengamatan Struktur Mikro ....................................... 44 4.3. Pembahasan Pengamatan Struktur MIkro ........................ 47 4.4. Data Hasil Uji Kekerasan ..................................................... 48
xi
4.5. Data Hasil Pengujian Tarik .................................................. 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 54 5.1. Kesimpulan ............................................................................. 54 5.2. Saran ....................................................................................... 55
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN-LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram fasa Cr – Fe – Ni baja tahan karat 201 jenis austenitik ................................................................................. 8
Gambar 2.2. Struktur mikro baja tahan karat 201 jenis austenitik ....... 9 Gambar 2.3. Klasifikasi cara pengelasan ................................................. 12 Gambar 2.4. Las SMAW .............................................................................. 13 Gambar 2.5. Diagram CCT untuk baja ASTM 4340 .............................. 15 Gambar 2.6. Kurva pendinginan pada baja .............................................. 18 Gambar 2.7. Azas pengukuran kekerasan Vickers ................................. 25 Gambar 2.8. Diagram tegangan regangan ............................................... 26 Gambar 3.1. Diagram alir penelitian .......................................................... 27 Gambar 3.2. Baja tahan karat AISI 201 .................................................... 28 Gambar 3.3. Kampuh V untuk proses pengelasan ................................. 30 Gambar 3.4. Posisi las dan arah pengelasan .......................................... 31 Gambar 3.5. Mesin las ................................................................................. 31 Gambar 3.6. Hasil lasan .............................................................................. 32 Gambar 3.7. Optical Emission Spectrometer ........................................... 34 Gambar 3.8. Daerah lokasi titik uji kekerasan ......................................... 35 Gambar 3.9. Alat uji Micro Hardness Vickers .......................................... 37 Gambar 3.10. Diagonal bekas injakan ........................................................ 38 Gambar 3.11. Bentuk sampel uji kekerasan .............................................. 38 Gambar 3.12. Alat uji tarik ............................................................................. 40 Gambar 3.13. Penjepitan benda uji ............................................................. 41 Gambar 3.14. Hasil uji tarik pendinginan air .............................................. 41 Gambar 3.15. Hasil uji tarik pendinginan udara ......................................... 41 Gambar 4.1. Foto struktur mikro daerah las arus 100 A / 25 V pendinginan
air perbesaran 200 X ............................................................ 44 Gambar 4.2. Foto struktur mikro daerah HAZ arus 100 A / 25 V pendinginan air perbesaran 200 X ..................................... 44 Gambar 4.3. Foto struktur mikro daerah logam induk arus 100 A / 25 V pendinginan air perbesaran 200 X ............................ 45 Gambar 4.4. Foto struktur mikro daerah Ias arus 100 A / 25 V pendinginan udara perbesaran 200 X ................................. 45 Gambar 4.5 . Foto struktur mikro daerah HAZ arus 100 A / 25 V pendinginan udara perbesaran 200 X ................................ 46 Gambar 4.6 . Foto struktur mikro daerah Induk arus 100 A / 25 V pendinginan udara perbesaran 200 X ................................ 46 Gambar 4.7 . Grafik perbandingan harga kekerasan spesimen : SS 201
dengan Arus 100 A / 25 V+ Air, Arus 100 A / 25 V+ Udara 49 Gambar 4.8 . Grafik tegangan rata-rata vs Arus 100 A / 25 V dengan variasi
pendinginan air dan udara ................................................... 51 Gambar 4.9 . Grafik regangan rata-rata vs arus 100 A / 25 V dengan variasi
pendinginan air dan udara .................................................. 52
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Sifat Kimia dan Mekanis Baja Tahan Karat Austenitik ...... 11 Tabel 3.1. Rincian Spesimen .................................................................... 27 Tabel 4.1. Hasil pengujian komposisi kimia Baja Tahan Karat SS 201 42 Tabel 4.2. Hasil pengujian kekerasan spesimen baja tahan karat ...... 48 Tabel 4.3. Data hasil pengujian tarik untuk material stainless steel dengan las arus 100 A / 25 V variasi pendinginan air dan udara .......................................................................................... 51
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 − HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA
BAJA TAHAN KARAT 201
LAMPIRAN 2 − HASIL PENGUJIAN KEKERASAN
BAJA TAHAN KARAT 201
LAMPIRAN 3 − HASIL PENGUJIAN TARIK
BAJA TAHAN KARAT 201
LAMPIRAN 4 − GAMBAR 1. GRAFIK UJI TARIK BAJA TAHAN KARAT 201
LAMPIRAN 5 − KARTU PROSES
LAMPIRAN 6 − KARTU PROSES (LANJUTAN)