PENGARUH PERUBAHAN WAKTU ANNEALINGHINGGA 20 MENIT TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KUAT TARIKBAJA TABUNG JIS G 3116 SG 295Disusun Oleh : Nama: Arif Gandavi N P M: 20405115 Jurusan: Teknik Mesin Pembimbing I: Prof. Drs. Syahbuddin, MSc., PhD. Pembimbing II: Elbi Wiseno, ST., MT.

Dalam pembuatan tabung gas LPG 3kg terdapat proses annealing, yang bertujuan untuk menghilangkan residual stress material tabung, memperbaiki keuletan material tabung, menyeragamkan struktur logam, memperhalus ukuran butir, dan menjamin kualitas material tabung yang akan di proses ke tahap selanjutnya yaitu proses blasting. Pada penelitian ini sampel di ambil dari baja tabung JIS G 3116 SG 295 yang diproduksi pada PT. Indonusa Harapan Masa. Ada empat sampel yang diteliti yaitu sampel pertama tanpa di annealing, sampel kedua di annealing 10 menit, sampel ketiga di annealing 15 menit, sampel keempat di annealing 20 menit. Suhu yang digunakan pada proses annealing 4800C hingga 6300C. Dari hasil metalografi didapatkan fasa besi- (ferrit) yang berwarna putih dan perlit yang berwarna gelap, dan dari hasil metalografi menunjukkan bahwa pada sampel yang di annealing 20 menit menunjukan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan sampel yang lainnya. Dari hasil uji tarik menunjukan bahwa kuat tarik pada sampel yang di annealing 10 menit dengan nilai 47[461] kg/mm2[Mpa] menunjukan hasil yang lebih baik dibandingkan sampel yang lainnya. Dan untuk batas luluh dan elongationnya mengalami peningkatan persentase. Semakin lama sampel di annealing dengan suhu yang semakin tinggi, maka keuletan dan ketangguhannya semakin meningkat.ABSTRAKSI

Latar BelakangBanyak hal yang terus dikembangkan pada produksi tabung LPG 3 kg. Diantaranya adalah pengembangan pada badan tabung yaitu dengan proses annealing. Pada saat proses annealing badan tabung atau baja tabung JIS G 3116 SG 295 mengalami proses laku panas yang menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan sifat mekanik. Sifat mekanik yang dihasilkan harus baik dan disesuaikan,

PermasalahanMaka perlu dilakukan pengujian mekanik kuat tarik di mana harus sesuai dengan standar yang digunakan mengacu pada spesifikasi tabung LPG ukuran 3 kg (SNI 1452-2007) kuat tarik 41 kgf/mm2 - 51,3 kgf/mm2. Dalam penelitian ini akan menganalisa kuat tarik dan struktur mikro pada badan tabung gas LPG 3 kg atau baja tabung JIS G 3116 SG 295.

Batasan MasalahAnnealing hanya dilakukan pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 10, 15, dan 20 menit saja.Fasa yang terbentuk pada badan tabung LPG 3 kg/JIS G 3116 SG 295.Pengujian kuat tarik.Pengujian metalografi.

Tujuan PenelitianMengetahui nilai kuat tarik baja tabung JIS G 3116 SG 295.Mengetahui Struktur mikro baja tabung JIS G 3116 SG 295.Membandingkan dan menerapkan teori-teori perkuliahan dengan kenyataan kerja yang ada di lapangan.

Baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan sedikit Si, Mn, P, S dan Cu. Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar karbon, karena itu baja ini dikelompokan berdasarkan kadar karbonnya. Baja karbon rendah adalah baja dengan kadar karbon kurang dari 0,30%, baja karbon sedang mengandung 0,30% sampai 0,45% karbon dan baja karbon tinggi berisi karbon antara 0,45% sampai 1,70%.Tabel klasifikasi baja karbonLandasan Teori

JenisKelasKadarKekuatanKekuatanPerpanjanganKekerasankarbonluluhtarik(%)Brinell(%)(kg/mm2)(kg/mm2)Baja lunak khusus0,0818-2832-3640-3095-100Baja karbonBaja sangat lunak0,08-0,1220-2936-4240-3080-120rendahBaja lunak 0,12-0,2022-3038-4836-24100-130Baja setengah lunak0,20-0,3024-3644-5532-22112-145Baja karbonBaja setengah keras0,30-0,4030-4050-6030-17140-170sedangBaja karbonBaja keras0,04-0,5034-4658-7026-14160-200tinggiBaja sangat keras0,50-0,8036-4765-10020-11180-235

Diagram Fase KesetimbanganPada kandungan karbon mencapai 6,67% terbentuk struktur mikro dinamakansementit Fe3C. Sifat-sifat cementite adalah sangat keras dan sangat getas. Pada sisi kiri diagram di mana pada kandungan karbon yang sangat rendah, pada suhu kamar terbentuk struktur mikroferrit. Pada baja dengan kadar karbon 0,83%, struktur mikro yang terbentuk adalahperlit, kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik eutectoid. Pada baja dengan kandungankarbon rendah sampai dengan titikeutectoid, struktur mikro yang terbentuk adalahcampuran antara ferrit dan perlit. Pada baja dengan kandungantitik eutectoid sampai dengan6,67%, struktur mikro yang terbentuk adalahcampuran antara perlit dan sementit. Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan terbentuk struktur mikro ferrit deltalalu menjadi struktur mikroaustenit. Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknya kadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadiaustenit.

Struktur mikro dalam baja karbon Struktur mikro dalam baja karbon rendah

Annealing adalah suatu proses laku panas (heat treatment) yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam proses pembuatan suatu produk. Tahapan dari proses anneling ini dimulai dengan memanaskan logam (paduan) sampai temperatur tertentu, menahan pada temperatur tertentu tersebut selama beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan. Kemudian mendinginkan logam atau paduan tersebut dengan laju pendinginan yang cukup lambat. Jenis annealing itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi benda kerja, temperatur pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan (cooling rate), dan lain sebagainya.Tujuan dari annealing ialah untuk :Mendapatkan baja yang mempunyai kadar karbon tinggi, tetapi dapat dikerjakan mesin atau pengerjaan dingin.Memperbaiki keuletan.Menurunkan atau menghilangkan ketidak homogenan stuktur.Memperhalus ukuran butir.Menghilangkan tegangan dalam.Menyiapkan struktur baja untuk proses perlakuan panas.Proses annealing adalah sebagai berikut:Benda kerja dimasukan kedalam tungku pemanas atau kotak baja yang di isi dengan terak / pasir yang dipanaskan.Panaskan pada temperatur tertentu selama waktu tertentu.Setelah cukup waktunya benda kerja dikeluarkan dari tungku panas tersebut.Benda kerja didinginkan dengan perlahan-lahan.Annealing

Konstruksi umum tabung LPG

Uji TarikGambaran singkat uji tarik dan datanyaDimensi spesimen uji tarik (JIS Z 2201)

METODOLOGI PENELITIANDiagram Alir Penealitian

Persiapan Bahan Pengujian

Bahan tabung gas LPG yang digunakan dalam penelitian adalah baja tabung JIS G 3116 SG 295 yang diambil dari PT. INDONUSA HARAPAN MASA.Komposisi kimia hot rolled steel JIS G 3116 SG 295 sebagai badan tabung upper dan lower

*) CE (IIW) (%) = C + (Mn)/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15**) Pcm (%) = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B

C%Si%Mn%P%S%Cr%Mo%Ni%Al%0,1080,2120,6380,02460,01110,02330.00500,03840,0020

Cu%Nb%Ti%V%B%Zr%CE (IIW) *)%Pcm )%0.05790.00210.01530.00610.00320.00320.230.17

Diagram alir proses uji tarik

Diagram alir proses metalografi

PEMBAHASAN

Grafik perbandingan rata-rata diameter perlit (m) dan faktor rasio

Grafik perbandingan rata-rata simpangan baku dari ukuran perlit (m) dan faktor rasioGrafik persentase ukuran perlit pada permukaan

Sampel sebelum di uji tarik

Sampel sesudah di uji tarikGrafik perbandingan kuat tarik dan batas luluh JIS G 3116 SG 295Grafik perbandingan elongasi pada hasil uji tarik JIS G 3116 SG 295

KesimpulanDari hasil penelitian strukturmikro dan kekuatan tarik baja tabung gas LPG 3 kg JIS G 3116 SG 295 di dapat kesimpulan sebagai berikut :Pada struktur mikro baja tanpa di annealing didapatkan fasa besi- (ferrit) yang berwarna putih dan pearlit yang berwarna gelap. Terdapat fasa besi- (ferrit) yang dikelilingi fasa perlit berwarna gelap yang merata dan menyebar. Rata-rata ukuran perlitnya 15,76 m, distribusi perlitnya 1,75%. Kuat Tariknya 46 kgf/mm2, batas luluhnya 31 kg/mm2, dan elongasinya 28,90%.Untuk struktur mikro baja yang diannealing pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 10 menit terjadi perubahan ukuran perlit yang sedikit lebih besar, tetapi penyebarannya berkurang. Rata-rata ukuran perlitnya 22,49 m, distribusi perlitnya 2,50%. Kuat tariknya 47 kgf/mm2, batas luluhnya 35 kg/mm2, dan elongasinya 30,90%.Pada struktur mikro baja yang di annealing pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 15 menit terdapat perubahan fasa perlit yang ukurannya lebih besar dari pada ukuran perlit sampel sebelumnya. Rata-rata ukuran perlitnya 26,34 m, distribusi perlitnya 3,25%. Kuat tariknya 46 kgf/mm2, batas luluhnya 35 kg/mm2, dan elongasinya 31,10%.Untuk struktur mikro baja yang di annealing pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 20 menit terjadi perubahan fasa besi- (ferrit) lebih bersih putih dari pada fasa ferrit sampel lainnya. Fasa perlitnya membesar. Rata-rata ukuran perlitnya 29,70 m, distribusi perlitnya 4,00%. Kuat tariknya 46 kgf/mm2, batas luluhnya 37 kg/mm2, dan elongasinya 33,00%.Dari hasil metalografi menunjukkan bahwa baja yang di annealing selama 20 menit lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya. Semakin bertambah waktu annealing maka semakin meningkat ukuran perlit dan distribusi perlitnya. Untuk kuat tarik baja yang mendekati standar SNI 1452-2007 adalah baja yang di annealing pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 10 menit yaitu 47 kgf/mm2. Semakin lama di annealing maka batas luluh dan persentase elongasinya semakin naik. Sehingga pengaruh waktu annealing menentukan struktur mikro, kekuatan, keuletan, dan kualitas baja tabung JIS G 3116 SG 295.

DAFTAR PUSTAKA[1]. Krauss, George, Steel Heat Treatment and Processing Principles, ASM International, Material Park, Ohio, 1995.[2]. Wiryosumarto, Harsono, Toshie, okumura, Teknologi Pengelasan Logam, Pradnya Paramita, Jakarta, 2000.[3]. Google, SNI Tabung Baja LPG SNI 1452:2007/[4].Google, Mengenal Uji Tarik dan Sifat-sifat Mekanik Logam/[5].http://www.infometrik.com/wp-content/uploads/2009/09/image/[6].JIS Handbook, Ferrous Materials & Metallurgy II (English Version), 2005.[7].http://www.google.co.id/search?q=PENGKAJIAN+KARAKTERISTIK+BAHAN+BAKU+%28RAW+MATERIAL%29+LEMBARAN+BAJA+%28STEEL+PLATE%29+UNTUK+TABUNG+GAS+3KG++PRODUK+LOKAL+%26+IMPOR+SECARA+METALURGI&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:id:official&client=firefox-a[8].Google, Gambar Dimensi Tabung Gas LPG 3 kg/[9].CMPFA, Laporan Pengujian Tarik, LAB UJI MATERIAL, Kampus Baru UI, Depok, 2010.

******************