PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP ...
-
Upload
nguyenhanh -
Category
Documents
-
view
235 -
download
4
Transcript of PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP ...
TUGAS AKHIR
PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA
MATERIAL BAJA KARBON RENDAH Tugas Akhir ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Guna Memperoleh Gelar
Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
Febri Yanto NIM: D200090022
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2015
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan
r.,,t..t. ..ErElt.aAEDIrlJ U,Eu'iCAEtAl|I EIEErf,!lltAirI .rEEDLIAFTIDriiiuiii. f-Ei-i-\raFirrlT f\E--\A-Aia/nat r aai\aialri\ Frrl I l-.\l lFr.JFrr
SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA IIIIATERIAL BAJA KARBON
EtEllFlALft, Vana *rrlia rrafrrlz mamaarrhi ^ahaaian a.raral rrn*rILf\Eitliiiil f iri ag itciyii iuiiD Ui iiun a i aE;i i agi arrl ll Dswavl€rl I oyqt at ul ltLll\
memperoleh gelar sariana 51 Jurusan Teknik Mesin Fakultas TeknikI l^:.,^- i+^^ lr,.L^mm^.|i.,^L Q,.-al,a*a ^aiar.h !!^^^ ^^!,^ l.^+^L.'i 1.rrl.anUiiiveiliiiali aviUiiaiiaiiiauiyaii OUIanaiiai, DsjAUaa yalrY Daya I\Ercrrrul lruAalr
merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah
Ji^..L1!l-^^:l-^^ .l^- a*a.' aa-n^l^ li^^1.^l .ratrrL- +anr,!aaa$ ,aalar aariana r,liqiPi.jDiiKasiKati uaii aiau iJtriiiaii uiiianai uaaiun irici.ualJar vrrrar DarJarra ut
lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun,
l-^^..^f: L^-:^^ .-L^- i^farsaainrr^^^1!^ aaalI .sl.^^ ^^t a^^its^-^Keciiaii Pagiail yaiig Suiriuei iiiiuilitauiilyauaya Uall..utllnall DEuavarrlralla
mestinya.
Surakarta,2015\/^--
-^-..-r-l---I dt tg r I rtil ly€tLcl^cll I,
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir yang berjudul "PENGARUH KEKASARAN PERIiilUKAAN
TERHADAP SATJIBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA IJIATERIAL BAJA
KARBON RENDAH", telah disetujui Pembimbing utama dan Pembimbing
Pendamping dan telah dlterima untuk memenuhi sebagian syarat
memperoleh deraiat sarjana sl pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Tekn ik U n lv'ersitas l,'! u hammad iyah S u rakafta.
Dipersiapkan oleh
r rat I lGr
Nim
Disetujui pada
u^,ir lalt
Tanggal
:
: Febri Yanto
: D200090022
:
' Karnls
: azfol/zats
lil
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir yang berjudul "PENGARUH KEKASARAN PERIIUKAAN
TERHADAP SAHIBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA TTIATERIAL BAJA
KARBON RENDAH", telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji yang
telah diny-atakan sah untuk memenuhi sebagian sirarat mempei'oleh
derajat sarjana 51 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
U n iversitas M u hammad iy"ah Su rakaita.
Dipersiapkan oleh
r rctt I lcl
Nim
Disetujui pada
u^,iI tatt
Tanggal
Tim Penguji
Ketua
Anggota 1
Anggota 2
:
. E^L-: Vaa*a. t Elrtt tallll,
: D200090022
: f.ornir: c2/o1 /zots
: Muh. Alfatih H., S.T., M.T.
: lr" Agus Hariyanto, M.T.
: Supriyono, S.T., M.T., PhD.
Ketua Jurusan,
Vr*,TriWidodo Besar.. ST.. M.Sc.. Ph.D
iv
I,E}III,\R S{}.,TL TU$AS ..IKIIIR
#tq*rtr\>:;Berdasarkaa $rat Dekail Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sruakarta
No*ou8.2.j*.1..tj{IYf*}Y.{3.11L,"." ranggar ... ...ll$.r,tll"?pj$.......
dengan ini :
Nama
Pangkat{abatan
Kedudukan
rncmberikan Soal
: Muh. Alfatih lI., ST., M.f.: Lektor: Pembimbing Utama I
Tugas Akhir kepada mahasiswa :
Febri.r'anto
D 200 ffi0a22
Teknik Mesin / Akhir
?NDA T{4TERIAL 8,IJA I{ARBO!$ RENDAU
. IT{ATERIAL BAJA KARBON
. VARIASI ARUS. WAKTU DAN KEKASAR.AN PERMUKAAN DENGANDIREKAYASA PAKAI AMPLAS SANDBLASTINC
. UJI KEKUATAN GESER. UJI HIPOTESA TEKNIKPENCELASAN
. FOTO MAKRO DAN FOTO MIKRO. HAZ
Ii"r\
Nama
l.fomor Induk
NIRM
Jurusarr"Scmester
JuduLiTopik
Rincian SoaUTugas
Cc" : Agus Hariyanto, Ir--MT-Lektor
Kcterungaa:"! C.oft| safs*.sotul. Warm biru w* K4iw2- *bw hu.irrg uafi* Pcrtb*iag IJ. Waw *sa* wrtl* Paabitnbtilg {tt. W'arna Wnh uafr* r<asltrm
Dgrnikian soal trgas akhrr ini dibuat untuk dapat dilaksaaakan sebagaimana mestinya.
Srrakarta .... !.5.*Pri! " ?0. J$.
Pembimbiag
Muh. Al
vi
MOTTO
“Saya datang, saya bimbingan, saya ujian, saya
revisi dan saya menang”
“Punggung siapapun bila diasah akan menjadi
tajam”
“Sesungguhnya tidak ada seorangpun yang dapat
mengetahui ilmu Allah SWT, kecuali atas
kehendaknya”, (QS. Al Baqarah :235)
vii
PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA MATERIAL BAJA
KARBON RENDAH
Febri Yanto, Muh. Alfatih Hendrawan, Agus Hariyanto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro e-mail: [email protected]
ABSTRAKSI
Las titik (spot welding) merupakan cara pengelasan dimana permukaan plat yang disambung ditekan dengan dialiri arus listrik yang besar melalui elektroda logam yang saling bersinggungan. Dalam penggunaannya parameter pengelasan sangat mempengaruhi hasil dari pengelasan. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kekasaran permukaan terhadap sifat fisik dan mekanik pada sambungan las titik.
Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja karbon rendah dengan ketebalan 0,8 mm. Variasi arus yang digunakan yaitu 3000 A, 4000 A, dan 5000 A dengan waktu pengelasan selama 0,3 dt; 0,4 dt; dan 0,5 dt. Sedangkan variasi kekasaran permukaan yang digunakan yaitu permukaan asli, permukaan di amplas, dan sandblasting. Pengujian komposisi kimia menggunakan alat spektrometer dengan standar ASTM E 415. Sifat mekanik hasil sambungan las dapat dianalisa menggunakan pengujian geser (Tensile Shear Load Bearing Capacity) menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dengan standar AWS D8.9-97. Sifat fisik pada sambungan las dapat dianalisa dengan foto makro menggunakan mikroskop merk Olympus SZX7 dan foto mikro menggunakan mikroskop merk Olympus dengan standar ASTM E407-07.
Hasil uji komposisi kimia menunjukan plat baja karbon tergolong dalam kategori baja karbon rendah dengan tipe hypo-eutectoid. Hasil pengujian geser menunjukkan bahwa variasi arus, waktu, dan kekasaran permukaan berpengaruh signifikan. Hasil pengamatan foto makro menunjukkan bahwa lebar logam las semakin besar seiring peningkatan arus, waktu, dan kekasaran permukaan yang berbeda. Sedangkan hasil uji foto mikro logam induk baja karbon rendah memiliki fasa ferit dan perlit. Pada hasil uji foto mikro daerah HAZ tetap yaitu ferit dan perlit namun dalam ukuran lebih halus dibandingkan pada logam induk. Sedangkan fasa logam las yang terbentuk adalah martensit.
Kata kunci: las titik, baja karbon rendah, komposisi kimia, uji geser,
metalografi
viii
KATA PENGANTAR
Asalamu’Alaikum, Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kepada Allah swt atas
nikmat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Laporan penelitian ini dapat
terselesaikan. Tugas Akhir berjudul “PENGARUH KEKASARAN
PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA
MATERIAL BAJA KARBON RENDAH” dapat terselesaikan atas
dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis
dengan segala hormat ketulusan hati ingin menyampaikan rasa
terimakasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BesarR., ST., M.Sc., Ph.D selaku Ketua Jurusan
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan ST., MT., selaku Dosen
Pembimbing I yang telah membimbing, bersedia meluangkan
waktunya untuk memberikan arahan dan penjelasan dalam
penulisan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Agus Hariyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang
telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
5. Bapak Supriyono ST., MT., Ph.D., selaku Dosen penguji yang telah
memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.
7. Ayah, Ibu, Adik dan Keluarga yang selalu memberikan doa,
perhatian dan kasih sayang yang begitu indah dan luar biasa.
L Nurbiasto Hanggoro, Rinomo Muh. Fahmi, Sigit Ariyanto Wibowo
teman bei'bagi dan teman berjuang dalam segala hai dalam
menyelesaikan Tugas Akhir.
fl T^*^^ laaaa Analzalaa nnn0 .rana han.-raL nnamhariLan nnnfi.--,aaiV. i eiiiuii-iijiiiaii iiiignaiAii Ziitiv- yaiig Ucriiycin iaaEiirltrsrl^crrr rrrvr.rYcrDrt
semangat dan kebersamaan bagi penulis.
iU.DemUa pi[iaK yaiig iiUaK qaiial iii;aiuiis scuuiniii. odlu-Psrocrr.u yarrV
telah banyak membantu kelancaran.
Penulis meniiadai'i bahwa laporan ini jauh dari kesempui'naan, oleh
karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan
penulis tei'ima dengansenang hati dan penulis ucapkaii banyak
terimakasih. Semoga semua amal baik yang diberikan semua pihak
kepada penulis akan mendapat balasan 'iang lebih baik dan sempurna
dariAllah swt.
Wasalamu'Alaikum Wr. Wb.
Surakarta,29 Mei 2415
tx
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................ iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .................................................... v
LEMBAR MOTTO .......................................................................... vi
ABSTRAKSI ................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ...................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................ xii
DAFTAR TABEL ............................................................................ xiv
DAFTAR GRAFIK .......................................................................... xv
DAFTAR SIMBOL .......................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ............................................................. 1
B. Tujuan Penelitian ......................................................... 3
C. Manfaat Penelitian ........................................................ 3
D. Batasan Masalah .......................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka .......................................................... 5
B. Landasan Teori ............................................................. 6
1. Las titik ...................................................................... 6
2. Baja Karbon .............................................................. 12
xi
3. Pengujian Geser ....................................................... 16
4. Pengujian Metalografi ............................................... 17
5. Kekasaran Permukaan ............................................. 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Bahan ............................................................................ 23
B. Alat Penelitian ............................................................... 23
1. Mesin Las Titik .......................................................... 23
2. Alat Pengujian ........................................................... 25
3. Alat Bantu Pengujian ................................................ 29
C. Metode Penelitian ......................................................... 31
1. Diagram Alir Penelitian ............................................. 31
2. Urutan Penelitian ...................................................... 32
BAB IV HASIL PENILITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Uji Komposisi Kimia ............................................ 41
B. Hasil Uji Kekasaran ...................................................... 43
C. Hasil Uji Geser .............................................................. 44
1. Analisa Secara Grafik ............................................... 45
2. Analisa Secara statistik ............................................. 53
D. Hasil Uji Foto Makro ...................................................... 56
E. Hasil Uji Foto Mikro ....................................................... 60
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan .................................................................. 69
B. Saran ............................................................................ 70
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Alat Las Titik ................................................ 7
Gambar 2.2 Resistansi pada Resistance Welding ........................ 9
Gambar 2.3 Welding Process and Welding Time ......................... 10
Gambar 2.4 Diagram Fasa Fe-C ..................................................... 15
Gambar 2.5 Skema Pengujian Geser .............................................. 17
Gambar 2.6 Profil Pengukuran ......................................................... 21
Gambar 3.1 Spesimen Uji ................................................................... 23
Gambar 3.2 Mesin Spot Welding ..................................................... 24
Gambar 3.3 Alat Uji Komposisi Kimia Spektrometer ...................... 25
Gambar 3.4 Alat Uji Kekasaran Surface Roughness
Measurement ................................................................ 26
Gambar 3.5 Alat Uji Geser Tensile Strength ................................... 27
Gambar 3.6 Alat Uji Foto Makro dan Foto Mikro ................................. 28
Gambar 3.7 Mesin Sheet Metal Cutting ........................................ 29
Gambar 3.8 Mesin Sandblasting .................................................. 30
Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian ............................................. 31
Gambar 3.10 Material Yang Telah Diuji Komposisi Kimia .............. 33
Gambar 3.11 Spesimen Uji Standar AWS D8-9 ............................. 34
Gambar 3.12 Material Uji Yang Telah Dimounting ......................... 39
Gambar 4.1 Diagram Fasa Fe-C .................................................. 43
Gambar 4.2 Jenis Kegagalan Pada Sambungan Las ................... 52
xiii
Gambar 4.3 Foto Makro Las Titik Pembesaran 25x ..................... 57
Gambar 4.4 Struktur Mikro Logam Dasar ..................................... 60
Gambar 4.5 Struktur Mikro Baja Karbon Rendah ......................... 61
Gambar 4.6 Variasi Pada Daerah HAZ ......................................... 61
Gambar 4.7 Struktur Logam Induk dan Partial Grain Refining
Pada Daerah HAZ .................................................... 62
Gambar 4.8 Struktur Grain Refining dan Grain Coarsening Pada
Daerah HAZ .............................................................. 62
Gambar 4.9 Struktur Mikro HAZ ................................................... 63
Gambar 4.10 Struktur Mikro Logam Las ......................................... 65
Gambar 4.11 Fasa Martensit .......................................................... 67
Gambar 4.12 Fasa Martensit Pada Logam Las .............................. 67
Gambar 4.13 Fasa Martensit .......................................................... 68
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Klasifikasi Baja Karbon ................................................. 13
Tabel 2.2 Cairan Etchant Untuk Pengujian Makro ........................ 18
Tabel 2.3 Cairan Etchant Untuk Pengujian Mikro ......................... 68
Tabel 2.4 Toleransi Harga Kekasaran Rata-rata Ra ..................... 22
Tabel 3.1 Jumlah Spesimen Pengelasan ...................................... 35
Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Kimia ............................................. 41
Tabel 4.2 Hasil Uji Kekasaran Rata-rata Ra ................................. 44
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Daya Beban Dukung Geser Rata-rata. 45
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Statistik Dengan Menggunakan SPSS 54
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Lebar Nugget ................................... 58
xv
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Daya Beban
Dukung Geser Rata-rata .......................................... 46
Grafik 4.2 Pengaruh waktu Pengelasan Terhadap Daya
Beban Dukung Geser Rata-rata .............................. 47
Grafik 4.3 Pengaruh Kekasaran Permukaan Pengelasan
Terhadap Daya Beban Dukung Geser Rata-rata ...... 49
Grafik 4.4 Pengukuran Resistansi Pada 3 Jenis Spesimen ....... 51
xvi
DAFTAR SIMBOL
σ = Tegangan Geser N/mm2
F = Beban/Gaya Maksimum N
A0 = Luas Mula-mula Penampang Batang Uji mm2
H = Heat Input Joule
I = Arus Ampere
R = Resistansi Listrik Ohm
t = Waktu detik