pencaruh arus pencelasan terhadap sifat mekanik hasil las ...digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

12
ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 PENCARUH ARUS PENCELASAN TERHADAP SIFAT MEKANIK HASIL LAS ZIRKALOI-2 DENCAN MFW (MACNETIC FORCE WELDINC) Ir. Maradu Sibarani, M.Si ABSTRAK PENGARUH ARUS PENGELASAN TERHADAP SIFAT MEKANIK HASIL LAS ZIRKALOI-2 DENGAN MFW (MAGNETIC FORCE WELDING). Telah dilakukan perbaikan pada alat Magnetic Force Welding (MFW), kemudian dilakukan pengujian alat untuk mengelas kelongsong dan tutup zirkaloi-2 untuk elemen bakar tipe Cirene-HWR dengan parameter las seperti diatas maka dengan pengujian secara visual terlihat bahwa hasil las telah dapat beroperasi dengan baik. Untuk memeriksa hasil las lebih mendeteil maka akan dilakukan uji metalografi terhadap hasil las untuk melihat hubungan parameter las dengan kualitas hasil las. Pada penelitian ini telah dilakukan pengelasan pada kelongsong dan tutup pin elemen bakar tipe Cirene-HWR dengan memberi variasi arus las dan waktu pengelasan, sementara parameter yang lain dibuat konstan. Telah diperoleh bahwa dengan naiknya arus dan waktu pengelasan akan memperbesar HAZ hasil las, memperbesar ukuran butir daerah las dan sekaligus akan mengurangi kekuatan mekanis dari hasil las. Dari hubungan arus las dan waktu las terhadap sifat mikrostruktur telah didapat parameter arus yang terbaik adalah sebesar 60 % dengan waktu pengelasan 15 detik. PENDAHULUAN Perakitan pin elemen bakar nuklir dilakukan dengan mengisi pellet bahan bakar ke dalam kelongsong yang salah satu ujungnya telah dilas dengan tutup pertama dan dilanjutkan dengan pengelasan kedua ujung kelongsong dengan tutup. Hasil las ini harus benar- benar baik untuk menjaga kebocoran produksi fisi dan mampu menahan gaya- gaya mekanik yang terjadi terhadap pin saat digunakan di teras reaktor dan dapat memprediksi laju korosi yang terjadi pada hasillas. Proses pengelasan tutup dan kelongsong akan mengakibatkan perubahan struktur mikro pada daerah las, yang terdiri dari daerah plastis (plastics zone), daerah terpengaruh panas (heat affected zone = HAZ), dan daerah yang tidak terpengaruh panas (based metal). Pada daerah plastis dan daerah yang terpengaruh panas, dalam proses 126 pengelasan terjadi perubahan pada mikro strukturnya sekaligus akan merubah sifat- sifat mekanik dan sifat tahan korosi dari logam tersebut. Dari fungsi kelongsong juga harus mampu mengungkung radiasi dalam bahan bakar maka pengelasan tutup dan kelongsong harus mempunyai· kualitas yang baik terhadap tekanan dan temperatur dan tidak bocor. Sesuai dengan dimensi dan sifat mekanik dari zirkaloi-2 diatas maka dalam proses sambungan pengelasan digunakan pengelasan dengan Magnetic Force Welding (MFW) yang dilas pad a ruang las dan dikondisikan dalam ruang vakum serta dengan gas pelindung helium. Untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik maka dilakukan penelitian "Pengaruh arus pengelasan terhadap sifat mekanik dari hasil las zirkaloi-2 dengari MFW (Magnetic Force Welding)", sehingga dari hasil penelitian ini dapat

Upload: phungdieu

Post on 06-Feb-2018

227 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

PENCARUH ARUS PENCELASAN TERHADAP SIFATMEKANIK HASIL LAS ZIRKALOI-2 DENCAN MFW

(MACNETIC FORCE WELDINC)

Ir. Maradu Sibarani, M.Si

ABSTRAK

PENGARUH ARUS PENGELASAN TERHADAP SIFAT MEKANIK HASIL LAS

ZIRKALOI-2 DENGAN MFW (MAGNETIC FORCE WELDING). Telah dilakukan

perbaikan pada alat Magnetic Force Welding (MFW), kemudian dilakukan

pengujian alat untuk mengelas kelongsong dan tutup zirkaloi-2 untuk elemen bakar

tipe Cirene-HWR dengan parameter las seperti diatas maka dengan pengujian

secara visual terlihat bahwa hasil las telah dapat beroperasi dengan baik. Untuk

memeriksa hasil las lebih mendeteil maka akan dilakukan uji metalografi terhadap

hasil las untuk melihat hubungan parameter las dengan kualitas hasil las. Pada

penelitian ini telah dilakukan pengelasan pada kelongsong dan tutup pin elemen

bakar tipe Cirene-HWR dengan memberi variasi arus las dan waktu pengelasan,

sementara parameter yang lain dibuat konstan. Telah diperoleh bahwa dengan

naiknya arus dan waktu pengelasan akan memperbesar HAZ hasil las,

memperbesar ukuran butir daerah las dan sekaligus akan mengurangi kekuatan

mekanis dari hasil las. Dari hubungan arus las dan waktu las terhadap sifat

mikrostruktur telah didapat parameter arus yang terbaik adalah sebesar 60 %

dengan waktu pengelasan 15 detik.

PENDAHULUAN

Perakitan pin elemen bakar nuklir

dilakukan dengan mengisi pellet bahan

bakar ke dalam kelongsong yang salah

satu ujungnya telah dilas dengan tutup

pertama dan dilanjutkan dengan

pengelasan kedua ujung kelongsong

dengan tutup. Hasil las ini harus benar­

benar baik untuk menjaga kebocoran

produksi fisi dan mampu menahan gaya­

gaya mekanik yang terjadi terhadap pin

saat digunakan di teras reaktor dan dapat

memprediksi laju korosi yang terjadi padahasillas.

Proses pengelasan tutup dan

kelongsong akan mengakibatkan

perubahan struktur mikro pada daerah las,

yang terdiri dari daerah plastis (plastics

zone), daerah terpengaruh panas (heat

affected zone = HAZ), dan daerah yang

tidak terpengaruh panas (based metal).

Pada daerah plastis dan daerah

yang terpengaruh panas, dalam proses

126

pengelasan terjadi perubahan pada mikro

strukturnya sekaligus akan merubah sifat­sifat mekanik dan sifat tahan korosi dari

logam tersebut.

Dari fungsi kelongsong juga harus

mampu mengungkung radiasi dalam

bahan bakar maka pengelasan tutup dan

kelongsong harus mempunyai· kualitas

yang baik terhadap tekanan dantemperatur dan tidak bocor.

Sesuai dengan dimensi dan sifatmekanik dari zirkaloi-2 diatas maka dalam

proses sambungan pengelasan digunakan

pengelasan dengan Magnetic Force

Welding (MFW) yang dilas pad a ruang las

dan dikondisikan dalam ruang vakum

serta dengan gas pelindung helium. Untuk

mendapatkan hasil pengelasan yang baikmaka dilakukan penelitian "Pengaruh arus

pengelasan terhadap sifat mekanik dari

hasil las zirkaloi-2 dengari MFW

(Magnetic Force Welding)", sehingga dari

hasil penelitian ini dapat

ISSN 0854 - 5561

merekomendasikan bentuk dan ukuran

bagian yang dilas serta parameter arus

yang terbaik yang digunakan dalam

proses pengelasan.

Zirkaloi-2 yang dilas adalah dalam

bentuk kelongsong dan tutup pejal yang

disambung dengan proses pengelasanMFW.

Sifat mekanik yang diuji adalah kekerasan,

bentuk/sifat mikrostruktur, dan

kemampuan hasillas terhadap tekanan.

Pekerjaan penelitian ini mencakup antaralain:

.:. Penyiapan kelongsong sesuai bentuk

dan ukurannya

.:. Penyiapan tutup sesuai bentuk dan

ukurannya

.:. Melakukan pengecekan bentuk dan

kerataan permukaan

.:. Melakukan pengelasan MFW denganvariasi arus las

•:. Melakukan uji NOT dan uji OT dengan

uji metalografi dengan mikroskop

optik.

Penelitian ini bertujuan untuk

menguji operasi mesin las MFW setelah

melakukan perbaikan serta untuk

mengetahui pengaruh parameter arus dan

waktu pengelasan terhadap sifat mekanik

hasil pengelasan tutup dan kelongsongzirkaloi-2.

Hal tersebut dapat dicapai dengan:

.:. menguji operasi peralatan yang baru

diperbaiki

.:. mempelajari mekanisme yang terjadi

pada saat proses pengelasan

.:. mengetahui Heat Affected Zone (HAZ)

yang terjadi

.:. menganalisis hasil pengelasan

TINJAUAN PUSTAKA

Perubahan Struktur-mikro

Proses perubahan struktur mikro

pada daerah plastis serta sistem

pendinginannya, menciptakan proses

perlakuaan panas yang menyebabkan

127

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

terjadinya perubahan struktur mikro

disekitar daerah plastis tersebut.

Oaerah platis juga disebut dengan

logam las (weld metal), merupakan daerah

yang berdeformasi ketika dilas karena

mengalami pemanasan dan tekanan yang

tinggi.

Oaerah terpengaruh panas (HAZ)

merupakan daerah las yang tidak

mengalami fasa cair, tetapi temperatur

tinggi yang dialami menyebabkan proses

perlakuan panas yang dapat merubah

strukturnya dari struktur logam induk.

Adanya pengaruh panas dari logam las

menyebabkan terjadi proses perubahan

struktur mikro, sehingga sifat-sifat yang

dimiliki pad a daerah ini tidak sama dengan

logam induk. Oaerah tidak terpengaruh

panas merupakan daerah logam induk

yang tidak mengalami perubahan struktur

meskipun mengalami perubahan

temperatur pada saat proses pengelasan .

Pad a daerah ini logam induk tidak

mengalami perubahan fasa, sifatnya

adalah sama dengan logam induk.

Sifat Mampu Las (Weldability)

Zirkonium mempunyai

kemampuan las yang baik dibanding

material konstruksi yang lain, seperti baja

paduan dan beberapa paduan aluminium.

Pengelasan zirconium mempunyai

penampilan yang baik dan mudah dilas[21.

Metal mempunyai koefisien ekspansi

termal yang rendah dan konstribusi ini

menghasilkan distorsi yang rendah selama

pengelasan. Sebab modulus elastisitaszirkonium rendah maka akan

menyebabkan tegangan sisa yang rendah

pad a hasil las. Beberapa porositas

mung kin dijumpai dalam las zirkonium

tetapi bila porositas terjadi, dapat dihindari

dengan penaikan arus las, penurunan

kecepatan las atau melakukan

pemanasan awal.

Masalah utama yang timbul saat

pengelasan zirkonium adalah kontaminasi

oksigen dan nitrogen dengan udara dan

selalu naik selama pengelasan terjadi.

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Sifat mampu las sering dikaitkan

dengan mutu sambungan las yang

dicapai. Mutu sambungan las sangat

tergantung pada sifat-sifat mekanis yang

dihasilkan yang dapat dipengaruhi oleh

struktur mikro dan cacat atau retak yang

mung kin terjadi.

Dengan demikian secara umum dapat

dikatakan bahwa sifat mampu las dari

suatu logam adalah kemampuan dari

logam untuk dilas tanpa terjadipenggetasan atau retak. Karena itu

pembahasan berikut ini akan diarahkan

kepada masalah penggetasan dan

terjadinya retak pad a sambungan las.

Cacat Hasil Pengelasan

Jenis-jenis cacat las ditinjau dari

pengaturan parameter pengelasan yang

tidak tepat[1], :

a. Retak (Cracks), terjadi pada logam las

(fussion zone), daerah pengaruh

ISSN 0854 - 5561

panas (HAl) atau pada logam dasar

berupa retak panas (hot crack) dan

retak ding in (cold crack), lihat gambar1.

b. Porosity (Voids), merupakan cacat las

berbentuk lubang-Iub~mg halus

(cavities) atau pori-pori yang biasanyaterbentuk didalam logam las akibat

terperangkapnya gas yang terjadi

ketika proses pengelasan.

c. Inclusions, disebabkan pengotor baik

berupa produk karena reaksi gas atau

berupa unsure-unsur dari luar, seperti

logam tungsten, terak, dan lain-lain.d. Lack of fussion or Penetration, cacat

yang terjadi akibat logam las tidak

menembus/mencapai sampai ke dasar

sambungan

e. Imperfect shape, cacat yang

memberikan geometri sambungan las

yang tidak baik (tidak sempurna)

seperti, undercut, underfill, overlap, dll.

Gambar 1. Bentuk hasillas yang mengalami crack padasambungan metal dan grain boundary

128

ISSN 0854 - 5561

PELAKSANAAN PENELITIAN

Bahan Utama : Kelongsong

(sheath) dan

batangan (bar)zirkaloi-2

Bahan Pendukung : Gas Helium

sebagai gas pengisi

Bahan kimia untuk proses

pikling, rinsing serta ultrasonik

Bahan untuk percobaan

metalografi

Alat yang Digunakan : Mesin bubut

(Precision Lathe);

Mesin las MFW ;

Mesin Pikling,

Rinsing;

ultrasonik;

Mesin potong;Mesin Poles;

Mikroskop Optik.

Persiapan Eksperimen

Untuk melaksanakan pengelasan

tutup dengan kelongsong, ada beberapa

hal yang harus dipersiapkan, yaitu:

a. Pembuatan tutup

Tutup dibuat dari batang zirkaloi-2 dengan

menggunakan mesin Precision Lathe,

seperti bentuk dan ukuran pada Gambar2. Permukaan kontak harus dibuat betul­

betul tegak lurus (rata), dan dihaluskan

dengan bantuan kertas pasir. Ukuran­

ukuran tutup kemudian diperiksa dengan

alat ukur Dimension Check Equipment.

b. Pembuatan/Pembentukan Kelongsong

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Ujung kelongsong yang akan dilas

harus baik yaitu rata/halus dan tegak

lurus. Pekerjaan dilakukan dengan mesin

bubut dengan alat bantu kikir dan di

ampelas halus. Bentuk dan ukuran

kelongsong seperti Gambar 3.

c. Pikling, Rinsing dan Drying

Untuk menghilangkan kotoran dan

lemak-Iemak yang timbul saat pengerjaan

penyiapan kelongsong dan tutup maka

dilakukan proses pikling, rinsing dan

drying.

Larutan pickling yang digunakan adalah:

H20, Demineral water = 57,0 %;

HN03, 65 % = 39,0 %; HF; 40 % =3,5%.

Tutup dan kelongsong dimasukkan keda­

lam wadah yang berisi larutan diatas

kemu-dian digetarkan dengan mesinultrasonik.

Rinsing dilakukan dengan alat

UltrasonicMachine yang diisi dengan

cairan 25 % alkohol dicampur dengan 75

% air demineral kemudian digetarkan

dengan jutaan Hertz sampai mega hertz.

Drying dilakukan pad a drying fan,

kelongsong dan tutup dimasukkan ke

wadah pengering kemudian dihembuskan

dengan udara panas 800C selama 30menit.

Kemudian sampel disimpan pada wadah

yang bebas kotoran dan bebas lembab.

Gambar 2: Dimensi Tutup (satuan dalam mm)

129

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

"...,......•.­c:>=L&..J......•v:>

-IS I ;oJ'

co> cO....co _C7"o • Lr'I~ .~

.-

ISSN 0854 - 5561

Gambar 3: Deteil Kelongsong

Proses Pengelasan dengan MFW

Pada mesin ini, arus las dapat diatur besar

dan bentuknya dengan mengeset

besarnya arus listrik dan arus magnet

pad a panel pengontrol, sesuai parameter

yang dikehendaki. Alat ini menggunakan

sistim silinder udara untuk menggerakkan

langkah elektroda. Kombinasi gaya listrik

dan dan gaya magnet yang

direkomendasikan adalah 1/3 gaya tekan

udara sHinder dan 2/3 gaya elektromagnet

yang timbul secara koaksial. Sistem kerja

elektromagnet dan gaya listrik dapat dilihat

pad a gambar 4. Gaya tahan clamp yaitu

gaya pemegang kelongsong dan tutup

saat terjadi penekanan juga parameter

yang menentukan terhadap hasil las .

Pemberian panas yang berlebih sewaktu

pengelasan akan mengakibatkan

terjadinya cacat (defect) seperti cacat

kawah (creater) dan daerah pengaruh

panas yang luas sehingga menimbulkan

tegangan sisa thermal. Cacat tersebut

akan mengurangi ketahanan/kekuatan

hasH las. Proses pengelasan dilakukan

dengan variasi arus 50 sampai 70 %, danvariasi waktu pengelasan 10 sampai 25detik.

Pemeriksaan Visual

Yaitu pemeriksaan dengan meng­

gunakan mata telanjang atau dengan

menggunakan alat bantu (pembesar),

tanpa merubah ataupun merusak material

yang akan diperiksa , bertujuan :

.:. Memeriksa bahan baku, produk dan

struktur yang difabrikasi atau dibuat

130

sesuai dengan spesifikasi rancang

bangun.:. Memeriksa ketidaksempurnaan

(cacat) yang terdapat pada produk

.:. Menganalisa penyebab kegagalan

suatu produk dan struktur

Dari hasH uji visual ini akan dapat

dideteksi cacat sebagai berikut[2]:

.:. Ketidakseragaman (discontinuity)

kom-posisi las-an yang

mengakibatkan turunnya sifat mekanis

antara lain: porosity, slag inclusions,

excessive penetration, incomplete

fusion, tungsten inclusions, whiskers,

crater porosity & cracks, arc strikes,

oxidation, excessive weld spatter,weld cracks and base metal cracks.

•:. Ketidakseragaman (discontinuity)

groove weld dimensional, dapatmendeteksi cacat las antara lain:

misaligment, underfill, undercut,

overlap, excessive reinforcement,

excessive root concavity, & incomplete

penetration.

.:. Ketidakseragaman (discontinuity) weld

dimensional, dapat mendeteksi cacatlas antara lain: insufficient, undercut,

overlap, excessive convexity,

excessive concavity, insufficient leg, &

bridging.

Perlakuan pemeriksaan visual dapat digo­

longkan menurut step/urutan pekerjaan:.:. Pemeriksaaan sebelum pengelasan

.:. Pemeriksaan setelah fit-up dan

sebelum pengelasan

.:. Pemeriksaan selama pengelasan

.:. Pemeriksaan setelah pengelasan

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Air

Fixture

Welding­machinecontrols

:\ir Cylint!t:r appht'initial force to hringcontact to nib

ElectromagneticForce applied dul"in

Welding

Gambar 4. Skematik sistim suplai arus dan magnetic pad a mesin las MFW

DAERAHPEMOTRET AN

KELONGSONG

,,,----_._.~---_._._._--.-._._._._.-._._._._-_.,,

Gambar 5: Lokasi pemotongan dan pemotretan mikro struktur metalografi

131

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Pemeriksaan dengan Destructive Test

(DT)Uji Metalografi

Pengujian metalografi untuk

mengetahui keadaan struktur mikro logam,

hubungan antara struktur mikro dan sifat­

sifat logam serta paduannya dengan

menggunakan peralatan mikroskop

optiC(4). Penyusunan struktur mikro suatu

logam atau paduan terbentuk selama

proses solidifikasi dari keadaan cair.

Keadaan struktur mikro maupun adanya

cacat atau penyimpangan pada struktur

mikro maupun adanya cacat atau

penyimpangan pada struktur mempunyai

pengaruh terhadap sifat mekanis dari

logam.

Prosedur pengujian metallografi

Pemotongan sampel

• Hasil pengelasan dibelah menjadi dua

bag ian, dengan alat potong

Pemotongan dilakukan dengan

kecepatan rendah sambil diikuti

dengan pendinginan yang cukup,

untuk menghindari perubahan Struktur

mikro pad a daerah pemotongan.

• Bagian pemotongan dirapikan dengan

melakukan pengamplasan pad a

permukaan

• Penyiapan sampel metalografi dengan

urutan pelaksanaan mounting;

penggerindaan; pemolesan; dan

pengetsaan.

Pengamatan dengan mikroskop optik

Pengamatan struktur mikro dilakukan

menggunakan mikroskop optik. Tampilan

struktur mikro selanjutnya difoto dengan

film negatif BIW. Bukaan lensa dan waktu

ekspose yang tepat diatur menggunakan

132

ISSN 0854 - 5561

alat kontrol otomatis. Pengamatan

dilakukan dengan 200 kali. Proses

pemotretan pad a beberapa titik uji sepertiGambar 5.

HASIL PENELITIAN DAN

PEMBAHASAN

Hasil Uji Visual

Proses pengelasan pada

kelongsong dan tutup zirkaloi-2 ini belum

ada parameter yang pasti, maka penelitian

ini sekaligus untuk mencari parameter

proses las yang tepat untuk bahan dan

dimensi pad a penelitian ini, untuk itu

dilakukan proses pengelasan denganmencoba-coba untuk mendapatkan

parameter las yang tepat, antara lain

besar arus yang digunakan dan waktu

termasuk besar arus pada masing-masing

tahapan proses pengelasan

Oari hasil kegiatan proses pengelasan

kelongsong dan tutup zirkaloi-2 dengan

menggunakan mesin Magnetic Force

Welding (MFW) telah didapat:

A. Setelah beberapa tahun peralatanMFW dalam keadaan rusak dan telah

selesai diperbaiki, maka kegiatan ini

adalah termasuk uji fungsi alat. Oari

hasil uji fungsi telah diperoleh bahwa:Alat MFW telah dicoba untuk

mengelas kelongsong dan tutup

zirkaloi-2 untuk bahan bakar tipe

Cirene = HWR (sesuai spsifikasi alat)

dengan posisi saklar pad a panel

seperti pada tabel 1. Oari hasil proses

pengelasan telah didapat hasil yang

baik, dengan pengujian secara visual,

dengan hasillas seperti gambar 6.

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Gambar 6: Gambar pisik hasil pengelasan dengan MFW

Tabel 1; Parameter proses pengelasan dengan pengelasan MFWSaklar PosisiSaklarPosisiSaklarPosisi

Weld 1 halfOFFWeld time (second)

,Percent Current60icycle

Flux ResetMagnetic

OFFFlux Reset 1 9Mag. Force 110Force Half CycleMagnetic

60Percent Current 35Percent Current20Force Neg.

Mag. ForcePercent CurrentSqueeze

45Force Delav I 45Hold

20Weld Neg. Percent60Current

B. Kemudian dilakukan penelitian

terhadap hasil pengelasan denganvariasi Arus Las dan Waktu Las,

sementara parameter yang lain dibuat

konstan, dari hasil penelitian dapat

disimpulkan;

- Arus las salah satu parameter penting

dalam proses pengelasan, sehinggadapat dipei~leh:Semakin oesar arus las maka daerah

pengaruh panas las (heat effected

zone= HAZ) akan semakin besar, hal ini

tidak dikehendaki karena HAZ yang

semakin besar sekaligus akanmemperbesar ukuran butir hasil las

sekaligus akan mengurangi sifat

mekanik hasil las, sebaliknya semakin

kecil arus las yang digunakan akan

menghasilkan sambunganl las yang

tidak baik = terlihat adanya rongga pada

hasil las. Oari hasil penelitian didapat

133

besar arus yang terbaik adalah sebesar60%

- Waktu las juga adalah parameter

penting dalam proses las, sehinggadapat disimpulkan,

Waktu las yang semakin besar akanmembuat hasil las tidak baik dan

bahkan dapat menimbulkan cacat

pada bagian las (terlihat warna hitam

pada bagian las) dan dengan waktu

las yang semakin besar maka ukuranmikrostruktur hasil las akan semakin

besar dan sekaligus akan mengurangisifat mekanis dari hasil las. Oari hasil

penelitian didapat, waktu las yangterbaik adalah 15 detik.

Pemeriksaan visual dilakukan

pada semua sampel dengan

mempergunakan mata telanjang (visual

check) atau dengan mempergunakan kaca

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

pembesar atau mikroskop-streo. Pada

pemeriksaan visual ini dapat segera

diketahui beberapa cacat yang terjadi,

misalnya cacat kawah, ketidak

sempurnaan penyambungan dan ketidak

sempurnaan alur las serta pencekungan

ISSN 0854 - 5561

alur las akibat panas yang berlebih. Untuk

waktu pengelasan diatas 15 detik terlihatcacat hasil pengelasan seperti gambar 7,dan untuk waktu lebih kecil dari 15 detik

tidak tejadi penyambungan sempurna dan

hasillas dinyatakan cacat.

Gambar 7: Sam pel hasil pengelasan yang gagal setelah pemeriksaan visual.

Uji Metalografi

Gambar mikrostruktur yang

diperoleh dari pengamatan mikroskop

optik merupakan hasil refleksi cahaya dari

permukaan cuplikan. Permukaan cuplikan

yang halus akan memberikan warna

terang sedang permukaan sesuai dengan

tingkat kekasarannya. Dari hasil

pengamatan terhadap metal dasar,

diperoleh gambar mikrostruktur dengan

pola dua dimensi, yang memperlihatkan

ukuran butir yang relatif kecil dan

berbentuk equiaxia/. Pengamatan pad a

daerah Weld Metal (fusion zone).

Mikrostruktur tersebut dikenal dengan

nama widmanstatten. Ini terjadi karena

pad a proses pemanasan sampai 1.000oC

terbentuk larutan padat ~ yang homogen

dan pad a fase ~ bentuk (struktur) kristal

berubah dari bentuk heksagonal menjadi

bentuk kubus. Proses pendinginan cepat

akan mengakibatkan transformasi fase ~

ke fase a. Pada kecepatan pendinginan

(dalam hal ini dilakukan dengan aliran gas

helium), atom-atom tidak sempat untuk

menyusun atom dengan struktur a

sehingga masih ada kemungkinan ada

kristal ~ yang terjebak(3)

Kenaikan suhu mengakibatkan naiknya

energi yang mempercepat difusi atom

134

melalui batas butir, dari butir besar menujubutir kecil dan lama kelamaan butir kecil

akan termakan oleh butir besar.

Pada daerah lasan terjadi pertumbuhan

butir lebih besar, sedangkan daerah HAZ

terjadi lebih halus dan lebih homogen,

berarti pada daerah las kekerasannya

akan lebih rendah dibandingkan dengan

logam dasar.Dari hasil mikrostruktur diatas (gambar 8;

9 dan 10), dapat dianalisa bahwa semakin

besar arus las pengelasan maka besar

butir pada daerah las akan semakin besar

dan daerah yang mengalami perubahan

mikrostruktur juga akan semakin besar.Hal ini disebabkan oleh energi yang

bekerja pada benda kerja akan semakin

besar yang mengakibatkan pertambahan

daerah pengaruh panas bertambah besar

dan waktu untuk pertumbuhan butir jugasemakin besar. Proses ini akan

mengurangi kekuatan mekanik pad adaerah las. Dan dari hasil tersebut tidak

terlihat adanya cacat pada bagian las.

Untuk arus yang kecil (55 %), secara

visual terlihat baik kemudian dilakukan uji

metalografi (gambar 11.), terlihat adanyacrack/retak pada sambungan antara tutup

dan kelongsong dan crack pada lapisan

batas (gambar 12)

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Gambar 8: Mikrostruktur daerah base metal, Haz kelongsong, sampell (arus 55 %), waktu

las 15 detik, perbesaran 200 X

Gambar 9: Mikrostruktur daerah base metal, Haz kelongsong sampelll (arus 60 %) waktu

las 15 detik~perbesaran 200 X

Gambar 10: Mikrostruktur daerah base metal, Haz kelongsong, sampelill (arus 65 %) waktu

las 15 detik, perbesaran 200 X

135

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854 - 5561

Gambar 11: Mikrostruktur daerah base metal, Haz kelongsong sampellV (arus 55 %) waktu

las 15 detik , perbesaran 200 X

Gambar 12. Mikrostruktur daerah base metal, Haz kelongsong, sampel V (arus 55 %) waktu

las 15 detik, perbesaran 200 X

136

ISSN 0854 - 5561

KESIMPULAN

Dari hasil k~giatan proses pengelasan

kelongsong dan tutup zirkaloi-2 dengan

menggunakan mesin Magnetic Force

Welding (MFW) telah didapat:

A. Setelah beberapa tahun peralatanMFW dalam keadaan rusak dan telah

selesai diperbaiki, telah dilakukan uji

fungsi, diperoleh:• alat MFW telah dicoba untuk

mengelas kelongsong dan tutup

zirkaloi-2 untuk bahan bakar tipe

Cirene = HWR (sesuai spsifikasi

alat)

• Dari hasil proses pengelasan telah

didapat hasil yang baik, dengan

pengujian secara visual, maupun

dengan uji metalografi

B. Kemudian dilakukan penelitian

terhadap hasil pengelasan denganvariasi Arus Las dan Waktu Las,

sementara parameter yang lain dibuat

konstan, dari hasil penelitian dapat

disimpulkan;• Semakin besar arus las maka

daerah pengaruh panas las (heat

effected zone = HAZ) akansemakin besar, hal ini tidak

dikehendaki karena HAZ yang

semakin besar sekaligus akan

memperbesar ukuran butir hasil

las sekaligus akan mengurangi

sifat mekanik hasil las, sebaliknya

semakin kecil arus las yang

digunakan akan menghasilkan

sambunganl las yang tidak baik =

terlihat adanya rongga pad a hasil

las. Dari hasil penelitian didapat

besar arus yang terbaik adalahsebesar 60%

137

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

• Waktu las yang semakin besarakan membuat hasil las tidak baik

dan bahkan dapat menimbulkan

cacat pada bagian las (terlihat

warna hitam pada bagian las) dan

dengan waktu las yang semakinbesar maka hasil las terlihat cacat

yang significant, sehingga tidak

dilakukan pengujian lanjutan. Dari

hasil penelitian didapat, waktu las

yang terbaik adalah 15 detik.

DAFTAR ACUAN

1. MUHAMMAD ANIS, "Teknologi Las",

Diktat pad a Welding Inspector Coarse,

Program Pascasarjana-Program Studi

IImu Material, Fakultas MIPA

Universitas Indonesia, 2001.

2. ADNYANA DN, "Metalurgi Las", Diktat

pada Welding Inspector Coarse,

Program Pascasarjana-Program StudiIImu Material, Fakultas MIPA

Universitas Indonesia, 2001.3. BENJAMIN LUSTMAN & FRANK

KERZE, JR. "The Metallurgy ofZirconium", New York - Toronto ­

London, Mc Graw-Hill Book Company,Inc, 1955.

4. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING

AND MATERIALS (ASTM). "Annual

Book of ASTM Standards, A 370 ­

90a, Standard Test Methods and

Defenitions for Mechanical testing of

Steel Products", Philadelphia: ASTM,1990

5. WILIAM D. CALLISTER, JR,

Materials Science and Engineering anIntroduction", 2nd edition, New YorkChichester Brisbane Toronto

Singapure,1991