METODOLOGI PENELITIAN PENGELASAN

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.

 Gambar III. 9 Kaca Mata Las  

            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.

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

6)      Beban                          : 150 (HRC)

Gambar III. 14 Alat Rockwell Hardnes

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

Perbesaran                          : 100X  dan 200X

Gambar III. 15 Alat Metallorgy

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°-70^o, (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

l.        Dimensi spesimen uji tarik seperti pada Gambar III.18

Gambar III. 18. ASTM E 8M-sub size 9

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.