BAB III
Pengelasan SS 304 variasi arus 80 A, 100 A, 120 A
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini
adalah plat Stainless Stell 304 dengan
komposisi kimia seperti pada Tabel III.1.
Tabel
III. 1. Komposisi kimia Stainless
Stell 304
%
|
C
|
Mn
|
Si
|
P
|
S
|
Cr
|
Ni
|
N
|
Fe
|
Min
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
18.00
|
8.00
|
-
|
-
|
Max
|
0.08
|
2.00
|
0.75
|
0.045
|
0.030
|
20.00
|
12.00
|
0.10
|
Balance
|
Pengujian komposisi ini bertujuan
untuk mengetahui seberapa besar atau seberapa banyak kandungan yang terdapat
pada suatu baja Stainless
Stell yang baik. Pengamatan metalografi dilakukan untuk mengetahui
struktur mikro suatu spesimen sehingga dapat mengetahui sifat dan karakteristik
benda tersebut sebelum atau sesudah
proses pengelasan sehingga memudahkan bagi peneliti dalam menganalisa struktur
mikro yang dilakukan.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Stainless Stell 304 dengan tebal 8 mm.
Sedangkan bahan yang digunakan untuk pengujian tarik adalah standar Astm E8
terlihat pada Gambar III.1.
Gambar III. 1. Spesifikasi spesimen uji tarik ASTM E8/E8M-09 |
BACA JUGA: DASAR TEORI PENGELASAN
III.2. Alat Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian adalah
1.
Mesin Las SMAW dengan Arus DC
Mesin las yang digunakan adalah dengan
tipe WIG 140 AC-DC, dimana kuat arus akan diatur dari sini. Seperti terlihat
pada Gambar III.2.
Gambar III. 2. Mesin las WIG 140 AC-DC |
Trafo atau Mesin Las Listrik pada dasarnya adalah sebuah komponen elektronik yang terdiri dari
kumparan kawat email seperti pada jenis tarfo pada umumnya
meskipun berbeda secara fungsinya. Untuk
jenis trafo las listrik ialah sebuah transformator yang bekerja sebagai
pengubah tegangan dari sumber tegangan tinggi menjadi tegangan menengah hingga ke
tegangan rendah, yang di atur oleh sebuah potensiometer sebagai penentu
tegangan yang dipilih, agar menghasilkan output sesuai dengan kebutuhan daya
untuk melakukan proses pengelasan.
2.
Mesin CNC
Computer Numerical Control, disingkat CNC,
(berarti "komputer kontrol numerik") merupakan sistem otomasi mesin
perkakas yang dioperasikan oleh perintah yang diprogram secara abstrak dan
disimpan di media penyimpanan, hal ini berlawanan dengan kebiasaan sebelumnya
di mana mesin perkakas biasanya dikontrol dengan putaran tangan atau otomasi
sederhana menggunakan cam Mesin CNC terlihat seperti Gambar
III.3.
Gambar III. 3 Mesin CNC |
Mesin CNC digunakan untuk Memilling spesimen uji tarik sesuai
standart ASTM yang digunakan. Maka penggunaka alat ini juga menjadi sangat
penting sekali karena supaya hasil specimennya rapi
3.
Ragum
Berfungsi untuk mencekam benda kerja yang akan dilakukan pada proses
milling dan proses-proses yang
lainnya. Alat ragum terlihat seperti pada Gambar III. 3.
Gambar III. 4 Ragum |
Ragum adalah alat yang digunakan untuk
menjepit benda kerja pada waktu pekerjaan mekanik, seperti mengikir, memahat,
dll. yang harus dikerjakan. Pada penggunaanya ragum umumnya terbuat dari besi
tuang, kenyal atau tempa yang dipasang pada bagi bangku kerja dengan kuat.
4.
Elektroda
Eelektroda yang digunakan dengan kode AWS A5.4 E308-16
diameter 2.6 mm. Seperti yang terlihat pada Gambar III.5.
Gambar III. 5 Eletroda Stainless Steel |
Elektroda
atau kawat las adalah suatu benda yang dipergunakan untuk melakukan
pengelasan listrik yang berfungsi sebagai pembakar yang akan menimbulkan busur
nyala. Spesifikasi
kawat las terbungkus untuk Stainless Steel diatur dalam AWS A5.4.
Tiga
(3) digit pertama adalah nomor tipe AISI dari stainless steel.Kemudian diikuti
dengan garis dan 2 angka.Contoh : E316-16,E308-16,E309-16 dan lain-lain.
Dua
angka dibelakang mengandung arti:
-
Angka 15 = lapisannya mengandung CaO,TiO2& arusnya DCRP.
-
Angka 16 = lapisannya mengandung TiO& K2O & arusnya DCRP atau AC.
-
Angka 17 = lapisannya mengandung CaO,TiO2 K2O SiO O SiO2& arusnya DCRP atau
AC.
5.
Gerindra
Alat gerinda yang digunaka adalah
gerinda tangan karena lebih fleksibel, fungsi dari gerinda tersebut adalah untuk menghaluskan sisi-sisi spesimen yang
masih tajam. Alat seperti yang terlihat pada Gambar III.6.
Gambar III. 6 Gerinda |
Prinsip kerja mesin gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan
benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau
pemotongan. Fungsi Utama Mesin Gerinda
secara umum adalah : Memotong benda kerja yang ketebalanya yang tidak relatif
tebal. Menghaluskan dan meratakan permukaan benda kerja.
6.
Palu
Palu atau martil adalah alat yang gunakan untuk
memukul/memberi tumbukan pada sebuah benda kerja. Seperti terlihat pada Gambar
III.7.
Gambar III. 7 Palu |
Bagian utama dari palu adalah kepala palu yang terbuat dari bahan
solid dan kuat yang dapat memberikan tekanan kepada objek target tanpa
menyebabkan perubahan bentuk pada bentuk palu.
7.
Sarung tangan
Sarung Tangan digunakan untuk
melindungi tangan dari kotoran debu dan lain-lain, seperti yang terlihat pada
Gambar III.8.
Gambar III. 8 Sarung Tangan |
Berguna sebagai alat pelindung tangan ketika
bekerja di tempat atau kondisi yang bisa mengakibatkan cedera tangan. Bahan dan
bentuk sarung tangan di sesuaikan dengan fungsi masing-masing
pekerjaan.
8.
Kaca mata las
Kaca mata las warna hitam berfungsi
untuk melindungi mata dari sinar silau
yang dihasilkan mesin las seperti yang terlihat pada Gambar III.9.
Fungsi kacamata safety untuk melindungi mata
dari masuknya debu atau partikel-partikel yang bisa mengakibatkan iritasi mata
atau sebagian resiko yang bisa terjadi pada mata.
Gambar III. 9 Kaca Mata Las |
9.
Penggaris
Penggaris yang digunakan adalah
pengaris jenis siku, seperti terlihat pada Gambar III.10.
Gambar III. 10 Penggaris siku |
Siku ukur L adalah alat ukur yang dirancang untuk
membuat tanda persegi atau sudut pada suatu benda. Biasanya Siku Ukur tersedia
dalam berbagai macam ukuran tetapi secara umum yang sering dipakai terdiri dari
2 model yaitu Siku Ukur Kecil dengan panjang ukur 6 inchi dan Siku Ukur besar
dengan panjang ukur 12-inci.
10. Foto Makro
Digunakan untuk mengambil gambar makro spesimen yang dihubungkan ke
komputer dengan USB connector, seperti
terlihat pada Gambar III.11.
Gambar III. 11 Alat Foto Makro |
Foto makro yang dihasilkan dengan cahaya
alami tentu saja sangat baik. Namun saya jarang sekali dapat mengeksekusi foto
makro dengan setingan aperture sempit – ISO rendah – speed tinggi tanpa bantuan
flash.
11. Satu set Bahan Uji tidak merusak
Bahan-bahan uji tidak merusak diantaranya adalah Cleaner/Remover,
Penetrant, Developer seperti terlihat pada Gambar III.12.
Gambar III. 12 Satu set bahan uji tidak merusak |
Metode Liquid Penetrant Test merupakan
metode NDT yang paling sederhana. Metode ini digunakan untuk menemukan cacat di
permukaan terbuka dari komponen solid, baik logam maupun non logam
12. Mesin Uji Tarik Geotech
Mesin uji tarik yang digunakan Merk GOTECH- GT-7001-LC10. Seperti
terlihat pada Gambar III.13.
Gambar III. 13 Alat uji Tarik |
Tujuan pengujian tarik adalah untuk
mengetahui sifat mekanis dari suatu logam terhadap tarikan dimana sifat mekanis
tersebut antara lain meliputi batas lumer. Kekuatan tarik, kekenyalan,
pertambahan panjang dan pengecil luas penampang.
13. Uji kekerasan
Spesifikasi :
1)
Nama Mesin : Universal hardness tester
2)
Pembuat : Jerman
3)
Merek : Krisbow
4)
Jenis : Rockwell
5)
Indentor : Kerucut
Uji kekerasan
adalah pengujian yang paling efektif untuk menguji kekerasan dari suatu
material, karena dengan pengujian ini dapat dengan mudah mengetahui gambaran sifat
mekanis suatu material. Meskipun pengukuran hanya dilakukan pada suatu titik,
atau daerah tertentu saja, nilai kekerasan cukup valid untuk menyatakan
kekuatan suatu material. Dengan melakukan uji keras, material dapat dengan
mudah di golongkan sebagai material ulet atau getas.
14.
Foto
mikro/Metallografy
Spesifikasi :
1)
Nama Mesin : Mikroskop optik
2)
Pembuat : Inggris
3)
Merek : Krisbow
Guna mengetahui struktur mikro yang terjadi
pada specimen setelah dilas, maka
dilakukan uji metallografi. Hasil dari uji metallografi bisa dijadikan acuan
untuk menilai kualitas material yang digunakan.
III.3. Jalannya Penelitian
III.3.1. Persiapan Bahan
Mempersiapakan bahan yaitu plat Stainless
Steel 304 dengan ketebalan 8 mm lebar 130 mm dan panjang 250 mm, dengan
kampuh V. Mempersiapkan mesin las dan
peralatan las berupa las listrik, pemegang elektroda serta jenis elektrodanya
sekalian AWS A5.4 E308-16, kabel las, topeng las, sikat baja, palu terak, tang
las dan yang lainnya. Pengaturan arus 80A,100A dan 120A. kemudian las kedua ujung benda kerja dengan
hati-hati agar tidak terjadi perubahan bentuk dan defleksi dalam pengelasan
benda kerja. Pengelasan dilakukan dalam ruangan. Bahan Seperti
yang terlihat pada Gambar III.16.
Gambar III. 16 Bahan Stainless Stell |
Bahan plat
stainless steel dengan diameter 8 mm telah selesai dikampuh dan
selanjutnya akan dilakukan pengelasan.
III.3.2. Prosedur Penelitian
1.
Pengelasan Dalam proses pengelasan yang akan
dilakukan adalah las busur listrik elektroda terbungkus (SMAW) dengan standar
acuan AWS. Langkah-langkah pada proses pengelasan ini adalah sebagai berikut :
a.
Pemotongan bahan dengan menggunakan CNC , dengan ukuran plat 100 x 100
x 8 mm sebanyak 9 buah dan 200 x 100 x 8 mm sebanyak 1 buah
Raw material.
b.
Membuat kampuh las pada
masing-masing pelat yaitu kampuh V 60° seperti terlihat pada Gambar III.17.
Gambar III. 17 Bahan Stainless Stell dengan Kampuh V |
c.
Tempatkan benda kerja pada meja
kerja las dengan sudut
elektroda posisi datar 45°-70o, (dari arah pengelasan).
d. Rangkai mesin las SMAW DC
e. Hidupkan mesin las dan atur besar arus sesuai dengan variabel
penelitian yaitu 80 A, 100 A dan 120 A.
f. Pasang elektroda pada pemegang las.
g. Pengelasan pada setiap sampel seperti terlihat
pada Gambar
h. Pengamatan makro
hasil pengelasan seperti terlihat pada Gambar
i.
Pengamatan mikro hasil pengelasan.
j.
Pengujian kekerasan.
k. Pembuatan spesimen
uji tarik seperti terlihat pada Gambar III.18
III.4. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan mulai pada Tanggal 16 Januari 2017 sampai selesai. Adapun
pelaksanaannya adalah sebagai berikut:
1. Proses preparasi spesimen dilakukan di Bengkel
Anugrah Agung Kelurahan Meteseh,
Kecamatan Tembalang, Semarang.
2. Proses pengelasan SMAW dilakukan di Bengkel Anugrah Agung Kelurahan Meteseh, Kecamatan Tembalang, Semarang.
3. Pembuatan spesimen Standart Uji Tarik dengan menggunakan CNC di
Bengkel Anugrah Agung Kelurahan Meteseh,
Kecamatan Tembalang, Semarang.
4. Pengujian foto makro dilakukan dilaboratorium Material Teknik Mesin
Universitas Wahid Hasyim Semarang.
5. Pengujian tanpa merusak ( Non Destructive Test) dengan Penetrant testing dilakukan dilaboratorium Material Teknik
Mesin Universitas Wahid Hasyim Semarang.
6. Foto struktur mikro di laboratorium Material Teknik Mesin
Universitas Wahid Hasyim Semarang.
7. Pengujian kekerasan dengan Rockwell
Hardness dilakukan dilaboratorium Material Teknik Mesin Universitas Wahid
Hasyim Semarang.
III.5. Populasi dan Sampel
Populasi adalah keseluruhan subyek
penelitian (Suharsimi,2002). Populasi dalam penelitian ini adalah semua hasil
pengelasan material Stainless Stell las SMAW dengan variasi arus 80 A,
100 A dan 120 A. Sampel adalah sebagian data atau wakil dari populasi yang akan
diteliti (Suharsimi, 2002). Sampel dalam penelitian ini adalah hasil pengelasan
material Stainless Stell 304
dengan las SMAW menggunakan variasi arus
80 A, 100 A, 120 A. Jumlah sampel dalam penelitian ini adalah masing-masing
kelompok arus dan pengelasan adalah 3 buah.
IV.6.
Variabel penelitian
Variabel adalah suatu atribut dari obyek yang mempunyai variasi
tertentu yang ditetapkan oleh peneliti untuk ditarik kesimpulannya. (Sugiyono,
2010:3). Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1.
Variabel bebas
Variabel bebas dari
penelitian ini adalah Pengelasan dengan variasi arus 80 A. 100 A, 120 A.
2.
Variabel terikat
Variabel terikat dalam
penelitian ini adalah pengujian tidak merusak, struktur makro dan mikro,
kekerasan, dan pengujian tarik
3.
Variabel kontrol
Variabel kontrol
diartiakan sebagai faktor lain diluar variabel penelitian yang diteliti, tetapi
mempengaruhi hasil penelitian.Variabel yang dikontrol dalam penelitian ini
adalah Bahan yang digunakan dianggap homogen tanpa perlakuan, Pengaruh kondisi
lingkungan diabaikan, kecepatan dianggap konstan.
III.7. Diagram Alir Penelitian
Alur penelitian yang pertama mempersiapkan material Stainless Stell 304 dan pemotongan tebal 8 mm panjang 100 mm lebar 100 mm jumlah 9 pasang, langkah berikutnya pembuatan sudut kampuh V 60°, kemudian melakukan proses pengelasan menggunakan Las SMAW Arus DC dengan variasi Arus 80 A, 100 A dan 120 A. Kemudian setelah semua benda dilas kemudian melakukan penelitian foto makro pada semua spesimen, langkah selanjutnya adalah pengujian tidak merusak dengan menggunakan penetrant testing, setelah itu melakukan proses pembuatan spesimen uji tarik dengan menggunakan mesin jenis CNC pada semua benda yang dilas, selanjutnya melakukan pengujian tarik, dilanjut pengujian foto mikro dengan alat metalografy pada induk, daerah las dan daerah HAZ, setelah melakukan pengujian mikro langkah berikutnya melakukan pengujian kekerasan pada daerah induk, daerah las dan daerah HAZ pada semua spesimen.