perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJI ...eprints.uns.ac.id/17820/1/1._COVER.pdf · KARBON...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH TEMPERATUR AIR

QUENCHING TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA

DISSIMILAR WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA

KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GMAW SEBAGAI BAHAN AJAR

MATA KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN

SKRIPSI

Oleh:

PUNGKI ADE PRATAMA

K2510053

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user

ii


commit to user

iii

KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH TEMPERATUR AIR




MATA KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN

Oleh:

Pungki Ade Pratama

K 2510053

Skripsi

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Januari 2015


commit to user

iv


commit to user

v


commit to user

vi

ABSTRAK

Pungki Ade Pratama. KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH TEMPERATUR AIRQUENCHING TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA DISSIMILARWELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA KARBON S45CMENGGUNAKAN LAS GMAW SEBAGAI BAHAN AJAR MATA KULIAHTEKNOLOGI PENGELASAN. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu PendidikanUniversitas Sebelas Maret Surakarta. Januari 2015.

Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengetahui pengaruh temperatur quenchingterhadap kekerasan pada pengelasan dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 denganbaja karbon S45C; (2) Mengetahui pengaruh temperatur quenching terhadap kekuatantarik pada pengelasan dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbonS45C; (3) Mendeskripsikan karakteristik mekanik hasil dissimilar welding baja tahankarat AISI 304 dengan baja karbon S45C dengan perlakuan variasi temperatur quenchingyang berbeda.

Proses pengelasan dan pembuatan spesimen dilakukan di Laboratorium LasInlastek Pajang Surakarta. Pengujian spesimen dilakukan di Laboratorium D3 FakultasTeknik UGM. Jumlah spesimen dalam penelitian berjumlah 4 buah dengan rincian 3spesimen mengalami perlakuan variasi temperatur quenching dan 1 spesimen tanpaperlakuan quenching. Teknik analisis data dalam penelitian ini adalah teknik analisisdeskriptif kuantitatif. Pengambilan sampel pada penelitian ini menggunakan metodepurposive sampling. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini yaitu hasil pengelasandissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C menggunakan lasGMAW.

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: (1) Terdapat pengaruhtemperatur quenching terhadap kekerasan pada pengelasan dissimilar welding baja tahankarat AISI 304 dengan baja karbon S45C. Kekerasan pada setiap daerah memangberbeda-beda karena pada baja tahan karat AISI 304 kecenderungannya menurundisebabkan baja tahan karat tidak mampu keras, sedangkan untuk baja S45C rata-ratamengalami kenaikan mulai dari kekerasan tertinggi yaitu temperatur quenching air 5° C-10° C, 25° C- 30° C, pendinginan udara dan 45° C- 50° C; (2) Terdapat pengaruhtemperatur quenching terhadap kekuatan tarik pada pengelasan dissimilar welding bajatahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C. Kekuatan tarik tertinggi terdapat padaspesimen dissimilar welding menggunakan pendinginan udara sebesar 575,696 Mpa,kemudian temperatur quenching air 25° C- 30° C sebesar 521,053 Mpa, temperaturquenching air 5° C- 10° C sebesar 506,48 dan yang paling rendah temperatur quenchingair 45° C- 50° C sebesar 406,853 Mpa; (3) Karakteristik mekanik hasil dissimilar weldingbaja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C dengan perlakuan variasi temperaturquenching yang berbeda menghasilkan nilai kekerasan yang paling tinggi denganperlakuan temperatur quenching air 5° C- 10° C sebesar 538,35 VHN. Nilai kekuatantarik yang paling tinggi terdapat pada pendinginan udara sebesar 575,696 Mpa. Keuletandidapat dari nilai regangan tertinggi yang terdapat pada pendinginan udara sebesar12,66%, sehingga ketangguhan yang paling tinggi terdapat pada pendinginan udara.

Kata kunci: dissimilar welding, GMAW, temperatur quenching, baja tahan karat,karakteristik mekanik.


commit to user

vii

ABSTRACT

Pungki Ade Pratama. AN EXPERIMENTAL STUDY ABOUT THE INFLUENCE OFWATER QUENCHING TEMPERATURE TOWARDS THE MECHANICALPROPERTIES OF DISSIMILAR WELDING AT AISI 304 STAINLESS STEEL ANDAT S45C CARBON STEEL BY USING GMAW WELD AS THE LEARNINGMATERIAL IN THE WELDING ENGINEERING COURSE. Thesis, Faculty ofTeachers Training and Education Universitas Sebelas Maret Surakarta. january 2015.

The objectives of this study are: (1) In order to know the influence ofquenching temperature towards the hardness in the welding of dissimilar welding at AISI304 stainless steel and at S45C carbon steel. (2) In order to find out the impact ofquenching temperature towards the tensile strength in the welding of dissimilar weldingat AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel. (3) To discribe mechanical proprtiesin the result of dissmilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steelwith the different treatment quenching temperature variation.

The welding process and the specimen-making were conducted at InlastekWelding Laboratory in Pajang Surakarta. The specimen-testing was conducted at D3 ofFaculty of Engineering Laboratory in UGM. The total of the specimen in this study werefour in which three specimen were conducted by using some varieties of quenchingtemperature and one specimen was not conducted by using any quenching temperatures.In this study, the data analysis technique used was descriptive quantitative. The samplewhich is used in this study is purposive sampling. The sample that is used in this study isthe result of the dissimilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steelby using GMAW weld.

According to the result of this study, it could be concluded that: (1) There wasan influence of quenching temperature towards the hardness in the welding of dissimilarwelding at AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel. However, the hardness inevery area is different because the tendency at AISI 304 stainless steel is decreasedcaused of the stainless steel is not really strong, whereas in average at S45C , there is anascension start from the highest hardness of the water quenching temperature in 5° C-10° C, 25° C- 30° C, air cooling and in 45° C- 50° C; (2) There was an impact ofquenching temperature towards the tensile strength in the welding of dissimilar weldingat AISI 304 stainless steel and at S45C carbon steel. The highest tensile strenght isfound in the specimen of the dissimilar welding which is used air cooling for about575,696 Mpa, then the water quenching in temperature 25° C- 30° C for about 521,053Mpa, water quenching in temperature 5° C- 10° C for about 506,48 and the lowesttemperature of water quenching at 45° C- 50° C for about 406,853 Mpa; (3) The result ofmechanical properties of dissmilar welding at AISI 304 stainless steel and at S45Ccarbon steel with treatment quenching temperature variation that different have highesthardness number with water quenching 5° C- 10° C for about 538,35 VHN can. Theresult of highest tensile strength was identification in the air cooling for about 575,696.The result of ductile materials is identification in the air cooling that have highest strainfor abaout 12,66%, so the higheest toughness is identification in the air cooling.

Keywords: dissimilar welding, GMAW, quenching temperature, stainless steel,mechanical properties


commit to user

viii

MOTTO

“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum

sebelum mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri”

(Q.S. Ar-Ra’du : 11)

“Karena sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai

dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain”

(Q.S. Al-Insyirah : 6-7)

"Setiap waktu dalam kehidupan anda dapat menjadi

permulaan dari sebuah perkara besar"

(Leo Buscaglia)

"Jika anda memiliki keberanian untuk memulai, anda juga memiliki

keberanian untuk sukses"

(David Viscoot)

"Sukses bukanlah akhir dari segalanya, kegagalan bukanlah sesuatu yang fatal:

namun keberanian untuk meneruskan kehidupanlah yang diperhatikan"

(Sir Winston Churchill)

"Jalan terbaik untuk bebas dari masalah adalah dengan memecahkannya"

(Alan Saporta)

"Menukar hidup dengan sesuatu yang baru"

(Pungki Ade Pratama)


commit to user

ix

PERSEMBAHAN

Segala Puji bagi Allah SWT kupanjatkan rasa syukur karena dengan izin

dan kuasaNya, akhirnya dapat kupersembahkan karya ini untuk:

Bapak dan Ibu Tercinta

Terimakasih atas bimbingan, doa dan restu yang tak pernah putus diberikan

kepadaku. Dan pengorbanan tiada henti serta kasih sayang yang tak terbatas.

Dwi Putri Ayu Novetasari dan Tri Bagustin Wicak Pamungkas

Adik-adikku tersayang yang secara tidak langsung memberi motivasi kepadaku.

Aku janji akan selalu menjadi kakak yang baik buat kamu dik.

Cindy Rizka Qurlita

Terimakasih atas solomu, serta hari-hari yang sudah kita lalui dahulu baik suka

maupun duka, yang menemani masa kuliahku.Untuk masa sekarang dan

selanjutnya raihlah cita-cita dan bahagiamu bersama yang terbaik versi-NYA.

Mas Wahyu Yudis Mahendra

Terimakasih telah membantu sebagai team serta kakak dengan penuh keikhlasan

dan semangat sehingga skripsi ini bisa terselesaikan.

Ahmad Y S, Juneidi W, Ari W, Andri S, Firdaus D, Mas Bayu, Arif K

Terimakasih telah menemani masa suram skripsiku dengan menjadi objek

sehingga terselesaikan dengan baik.

Sahabat Bolangku

Fajrin yunan, maman, amir, septo dan heri, terimakasih untuk kegilaan-kegilaan

yang kita lewati.

Sahabat-Sahabatku

Kurniawan adi, sinung, mas andi, mas amirudin, mas alkuri,uut, abdilah dll yang

kalo disebutkan semua bisa 99 halaman. Terimakasih atas kekompakan selama

ini.

Teman-Teman PTM 2010 dan Rapido Fc

Terimakasih atas semangat, perjuangan dan kerjasamanya, baik dikelas dan

dilapangan, piala ini bukti bahwa Rapido Fc bukan team abal-abal.

Almamaterku


commit to user

x

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah yang Maha Pengasih dan Penyayang, yang memberi ilmu,

inspirasi, dan kemuliaan. Atas kehendak-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi

dengan judul “KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH TEMPERATUR AIR




MATA KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk

mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,

Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,

Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya

skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai

pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu

Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik

dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

4. Yuyun Estriyanto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I, yang dengan

penuh kesabaran memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan

skripsi ini.

5. Drs. Subagsono, M.T., selaku Dosen Pembimbing II, yang dengan penuh

semangat memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

6. Drs. Bambang Prawiro, M.M. selaku Pembimbing Akademik yang selalu

memberikan pengarahan dan bimbingan dalam pelaksanaan perkuliahan

sebagai bekal untuk menyusun skripsi ini.

7. Teman-teman PTM FKIP UNS Angkatan 2010.


commit to user

xi


commit to user

xii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ............................................................................. i

HALAMAN PERNYATAAN ............................................................... ii

HALAMAN PENGAJUAN .................................................................. iii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................. iv

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................... v

HALAMAN ABSTRAK ....................................................................... vi

HALAMAN ABSTRACT ...................................................................... vii

HALAMAN MOTTO ........................................................................... viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................... ix

KATA PENGANTAR ........................................................................... x

DAFTAR ISI .......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................. xv

DAFTAR TABEL ................................................................................. xvii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah ................................................... 1

B. Identifikasi Masalah ......................................................... 3

C. Pembatasan Masalah ......................................................... 3

D. Perumusan Masalah ......................................................... 4

E. Tujuan Penelitian .............................................................. 4

F. Manfaat Penelitian ............................................................ 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan............... 6

1. Kajian Teori................................................................. 6

a. Pengertian Las ....................................................... 6

1) Las Logam Berbeda................................... 7

2) Las Gas Metal Arc Welding (GMAW)...... 8


commit to user

xiii

3) Filler .......................................................... 10

4) Gas Pelindung............................................ 10

5) Diagram Schaeffler ................................... 10

6) Diagram WRC-1992.................................. 11

7) Dilusi ......................................................... 13

8) Arus Las..................................................... 13

9) Daerah Lasan ............................................. 14

10) Weldability................................................. 15

b. Quenching.............................................................. 17

c. Sifat-sifat mekanik logam...................................... 19

d. Diagram Continous Cooling Transformation (CCT)

.............................................................................. 21

e. Baja Karbon........................................................... 22

f. Baja Tahan Karat ................................................... 24

g. Uji Kekerasan ........................................................ 27

h. Uji Kekuatan Tarik ................................................ 28

i. Uji Struktur Mikro (Metalografi) .......................... 32

2. Penelitian yang Relevan ............................................. 34

B. Kerangka Berfikir ............................................................. 35

C. Hipotesis ........................................................................... 36

BAB III METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian ......................................... 38

1. Tempat Penelitian ....................................................... 38

2. Waktu Penelitian ........................................................ 38

B. Rancangan/ Desain Penelitian .......................................... 39

C. Populasi dan Sampel ......................................................... 50

1. Populasi Penelitian ..................................................... 50

2. Sampel Penelitian ....................................................... 50

D. Teknik Pengambilan Sampel ............................................ 50

E. Pengumpulan Data ............................................................ 51

1. Identifikasi Variabel ................................................... 51


commit to user

xiv

2. Metode Pengumpulan Data ........................................ 52

3. Pelaksanaan Penelitian ............................................... 52

F. Analisis Data .................................................................... 53

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Deskripsi Data .................................................................. 55

1. Uji Komposisi Kimia .................................................. 55

2. Uji Struktur Mikro ...................................................... 59

3. Uji Kekerasan ............................................................. 59

4. Uji Tarik ...................................................................... 60

B. Pembahasan ...................................................................... 62

1. Analisis Komposisi Kimia .......................................... 62

2. Analisis Foto Mikro .................................................... 63

3. Analisis Uji Tarik ........................................................ 71

4. Analisis Uji Kekerasan ................................................ 75

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN

A. Simpulan ........................................................................... 78

B. Implikasi ........................................................................... 79

1. Implikasi Teoritis ........................................................ 79

2. Implikasi Praktis ......................................................... 80

C. Saran ................................................................................. 80

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 81

LAMPIRAN ............................................................................................ 83


commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Skema Las GMAW ......................................................................... 9

2.2. Diagram Schaeffler ......................................................................... 11

2.3. Contoh Perhitungan Diagram WRC-1992 ...................................... 12

2.4. Skema Proses Dilusi ........................................................................ 13

2.5. Perubahan Sifat Fisis pada Sambungan Las Cair ........................... 15

2.6. Disbonded Clading 309L dari Baja A508 Bejana Tekan ................ 16

2.7. Kurva Suhu Air pada Laju Pendinginan.......................................... 18

2.8. Kurva Pendinginan Air Terhadap Baja............................................ 19

2.9. Diagram CCT untuk Baja ASTM 4340 .......................................... 22

2.10. Diagram Schaeffler dari Weld Metal

dalam Pengelasan Baja Tahan Karat ............................................... 26

2.11. Mesin Uji Tarik dilengkapi Spesimen Ukuran Standar .................. 29

2.12. Bentuk Spesimen Uji Tarik Berdasarkan Standar JIS K 7113 ....... 30

2.13. Bentuk Spesimen uji tarik standart ASTM...................................... 31

2.14. Diagram Tegangan-Regangan pada Pengujian Tarik. ..................... 32

2.15. Alat Uji Struktur Mikro (Metalografi) ............................................ 34

2.16. Paradigma Penelitian ...................................................................... 36

3.1. Bagan Alir Penelitian ...................................................................... 40

3.2. Kampuh V Terbuka ......................................................................... 41

3.3. Mesin Las GMAW ......................................................................... 42

3.4. Filler ER 308 L................................................................................ 42

3.5. Proses Pengelasan GMAW.............................................................. 43

3.6 Proses Quenching 5° C- 10° C. ...................................................... 43

3.7 Spesimen Uji Kekerasan.................................................................. 44

3.8. Spesimen JIS K 7113....................................................................... 45

3.9. Micro Hardnes Vickers .................................................................... 46

3.10. Mesin Uji Tarik Universal Teting Machine..................................... 47

3.11. Unit Kontrol Mesin Uji Tarik......................................................... 47


commit to user

xvi

3.12. Alat Uji Metalografi ........................................................................ 49

4.1. Diagram Schaeffler Baja Karbon S45C, Baja Tahan Karat AISI 304 dan

Filler ER 308 L................................................................................ 58

4.2. Diagram WRC-1992 Baja Tahan Karat AISI 304, Baja Karbon S45C dan

Filler ER 308 L................................................................................ 58

4.3. Titik Injakan Indentor ...................................................................... 59

4.4. Struktur Mikro Base Metal Baja Karbon S45C .............................. 63

4.5. Struktur Mikro HAZ S45C Batas Base Metal Dekat Baja S45C ... 64

4.6. Struktur Mikro Batas HAZ S45C Batas Weld Metal ..................... 65

4.7. Struktur Mikro Weld Metal.............................................................. 67

4.8. Struktur Mikro HAZ pada Baja tahan Karat AISI 304.................... 68

4.9. Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304 .................................... 69

4.10. Struktur Mikro Logam Raw Material Baja Karbon S45C............... 70

4.11. Struktur Mikro Logam Raw Material Baja Tahan Karat AISI 304 70

4.12. Histogram Nilai Tegangan Luluh .................................................... 71

4.13. Histogram Nilai Tegangan Maksimum............................................ 72

4.14. Histogram Nilai Regangan .............................................................. 73

4.15. Nilai Uji Kekerasan ......................................................................... 75


commit to user

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Komposisi filler Er 308 L................................................................ 10

2.2. Ketentuan Umum Penyetelan Besaran Arus dan Tegangan Berdasarkan

Diameter Kawat Elektroda ............................................................. 14

2.3. Komposisi Baja Karbon S45C......................................................... 24

3.1. Waktu Penelitian.............................................................................. 39

4.1. Hasil Uji Komposisi Baja Tahan Karat AISI 304 ........................... 56

4.2. Hasil Uji Komposisi Baja Karbon S45C ......................................... 57

4.3. Uji Komposisi Filler ER 308 L ....................................................... 58

4.4. Hasil Uji Kekerasan Vickers dalam Satuan Kg/mm2....................... 60

4.5. Hasil Uji Tarik ................................................................................ 61


commit to user

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Surat Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ...................................... 83

2. Surat Keputusan Dekan FKIP ......................................................... 84

3. Surat Permohonan Ijin Research/ Try Out Rektor .......................... 85

4. Surat Permohonan Ijin Research/ Try Out Inlastek ........................ 86

5. Surat Permohonan Ijin Research/ Try Out FT UGM ..................... 87

6. Surat Keterangan Inlastek ............................................................... 88

7. Surat Keterangan UGM .................................................................. 89

8. Hasil Pengujian Tarik ..................................................................... 90

9. Hasil Pengujian Tarik Raw Material 91

10. Hasil Pengujian Tarik Spesimen dengan Perlakuan Quenching

Temperatur Air 5-10° C................................................................... 92


Temperatur Air 25-30° C................................................................. 93


Temperatur Air 45-50° C................................................................. 94

13. Hasil Pengujian Tarik Spesimen Tanpa Perlakuan Quenching ....... 95

14. Hasil Pengujian Kekerasan Micro Vickers Raw Material dan

Spesimen Perlakuan Quenching Temperatur Air 5-10° C .............. 96

15. Hasil Pengujian Kekerasan Micro Vickers Raw Material,

Spesimen Perlakuan Quenching Temperatur Air 25-30° C

dan 45-50° C.................................................................................... 97

16. Hasil Pengujian Kekerasan Micro Vickers Spesimen Tanpa Perlakuan

Quenching ....................................................................................... 98

17. Hasil Pengujian Komposisi Baja Tahan Karat AISI 304................. 99

18. Hasil Pengujian Komposisi Baja S45C ........................................... 100

19. Daftar Kegiatan Seminar Proposal Skripsi Mahasiswa ................... 101

20. Hasil Perhitungan Creq dan Nieq Pada Diagram Schaeffler dan Diagram

WRC 1992 ...................................................................................... 103


commit to user

xix

21. Foto Patahan Spesimeen Uji Tarik .................................................. 106

22. Dokumentasi Kegiatan Penelitian.................................................... 109

23. Materi Bahan Ajar Teknologi Pengelasan ....................................... 110

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJI ...eprints.uns.ac.id/17820/1/1._COVER.pdf · KARBON...

Documents

Transcript of perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJI ...eprints.uns.ac.id/17820/1/1._COVER.pdf · KARBON...