pengaruh suhu annealing pada post weld heat treatment pengelasan baja bohler grade k-945 ems

121 Pages·2008·3.91 MB·Indonesian

PENGARUH SUHU ANNEALING PADA POST WELD HEAT
TREATMENT PENGELASAN BAJA BOHLER GRADE K-945 EMS 45
TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS

SKRIPSI
Diajukan dalam rangka penyelesaian studi Strata I
Untuk mencapai gelar Sarjana Teknik

Oleh:
Nama : Suparman
NIM : 5250401030
Program Studi : Teknik Mesin S1

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2006

i
PENGESAHAN
Telah dipertahankan dalam ujian pada Panitia Ujian Skripsi Jurusan
Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang pada:
Hari :
Tanggal :

Ketua Sekretaris

Drs. Supraptono, M.Pd Basyirun, S.Pd. M.T
NIP. 131125645 NIP. 132094389

Tim Penguji:

Pembimbing I Penguji I

Ir. M. Waziz Wildan, M.Sc, Ph.D Ir. M.Waziz Wildan, M.Sc, Ph.D
NIP. 132096076 NIP. 132096076

Pembimbing II Penguji II

Widi Widayat, S.T, M.T Widi Widayat, S.T, M.T
NIP. 132255793 NIP 132255793

Penguji III

Hadromi, S.Pd, M.T.
NIP. 132093201
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik

Prof. DR. Soesanto
NIP. 130875753
ii
ABSTRAK

Suparman, 2006. “Pengaruh Suhu Annealing Terhadap Post Weld Heat
Treatment Pengelasan Baja BOHLER GRADE K-945 EMS 45 Terhadap Sifat
Fisis dan Mekanis”, Skripsi. Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri
Semarang.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh suhu
annealing pada Post Weld Heat Treatment pengelasan baja Bohler Grade K-945
EMS 45 terhadap sifat fisis (foto mikro) dan mekanis (uji kekerasan dan uji tarik).
Penelitian menggunakan jenis baja K-945 EMS 45 yang mengadung kadar
karbon 0,50%. Spesimen dengan cara memotong plat baja tersebut dan dibuat
kampuh V untuk pengelasan, spesimen bentuk uji tarik sesuai dengan standar
ASTM E8. Kemudian dilakukan proses anil dengan variasi suhu 750oC, 800oC,
850oC, 900oC dipanaskan selama 1 jam dan didinginkan di dalam tungku.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tegangan tarik raw material sebesar 70,01
kg/mm2, spesimen dilas tanpa treatment 59,71 kg/mm2 atau mengalami penurunan
sebesar 14,71 %, spesimen anil 750oC sebesar 52,18 kg/mm2 atau mengalami
penurunan sebesar 12,6 %, spesimen anil 800oC sebesar 51,20 kg/mm2 atau
mengalami penurunan sebesar 14,28 %, spesimen anil 850oC sebesar 50,95
kg/mm2 atau mengalami penurunan sebesar 14,65 %, spesimen anil 900oC sebesar
50,18 kg/mm2 atau mengalami penurunan sebesar 15,96 %. Nilai tegangan luluh
pada raw material sebesar 58,59 kg/mm2, untuk spesimen dilas tanpa PWHT nilai
tegangan luluhnya sebesar 38,74 kg/mm2, untuk specimen dilas dan di PWHT
750oC, 800oC, 850oC, 900oC, berturut-turut sebesar 30,92 kg/mm2, 31,82 kg/mm2,
31,36 kg/mm2, 30,94 kg/mm2. Nilai kekerasan pada raw material sebesar 308,47
VHN. Untuk nilai kekerasan pada spesimen dilas tanpa treatmen pada masing-
masing daerah untuk logam las sebesar 319,74 VHN, batas las dengan HAZ
314,23 VHN, daerah HAZ 305,60 VHN, batas HAZ dengan induk 305,60 VHN,
logam induk 295,85 VHN. Setelah dianil 750oC, 800oC, 850oC, 900oC, ini
mengalami penurunan. Hasil foto struktur mikro untuk raw material berupa ferit
dan perlit. Sedangkan struktur mikro dilas tanpa treatment dan diannealing 750oC,
800oC, 850oC, 900oC berbentuk ferit dan perlit tapi sudah mengalami perubahan
setelah mengalami beberapa perlakuan.
Untuk hasil foto makro (penampang patah)untuk specimen raw material
bentuk penampang patahnya berbentuk granular, sedangkan untuk spesimen dilas
tanpa PWHT dan di PWHT 750oC, 800oC, 850oC, 900oC bentuk penampang
patahnya adalah berbentuk cup cone.

iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO
1. “Sesungguhnya sesudah kesulitan itu pasti ada kemudahan maka, apabila
kamu telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-
sungguh (urusan) yang lain, dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya
kamu berharap (Q.S. Al Insyiraah 6-8)
2. Bacalah dengan menyebut nama Tuhanmu yang menciptakan
(Q.S. Al-Alaq: 1)
3. Usaha untuk meraih keberhasilan memerlukan pengorbanan, namun
janganlah keberhasilan menjadi korban dari usaha karena keberhasilan
adalah hasil dari usaha

PERSEMBAHAN
1. Ayah, Ibu dan Kakek yang tercinta atas
do’a yang selalu berikan tiada henti
2. Mas Priyo dan Mas Kuat yang
tersayang atas do’a dan motivasinya
3. Teman seperjuangan di kost Pawiyatan
4. Teman-teman TM 2001

iv
KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala karunia, rahmat dan hidayah-Nya, sehingga dapat menyelesaikan skripsi
yang berjudul “ Pengaruh suhu annealing pada post weld heat treatment
pengelasan baja BOHLER GRADE K-945 terhadap sifat fisis dan mekanis”.
Peneliti mengakui bahwa dalam penelitian dan penulisan skripsi ini tidak lepas
dari kesulitan dan hambatan yang peneliti hadapi. Namun berkat bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak penelitian ini dapat terlaksana dengan baik. Pada
kesempatan ini peneliti mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Soesanto, M.Pd selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri
Semarang
2. Drs. Pramono selaku ketua jurusan Teknik Mesin Univeritas Negeri Semarang
3. Ir. M. Waziz Wildan, M. Sc, Ph.D selaku pembimbing I yang dengan penuh
kesabaran membimbing, mengarahkan dan memotifasi peneliti
4. Bp. Widi Widayat, MT selaku pembimbing II yang dengan penuh kesabaran
membimbing, mengarahkan dan memotifasi peneliti
5. Bp. Aji yang telah membimbing dan membantu dalam proses penelitian dari
awal sampai akhir
6. Rekan-rekan Mahasiswa dan semua pihak yang telah membantu terselesainya
penelitian ini dari awal sampai akhir.
Akhirnya penulis berharap hasil penelitian ini bermanfaat bagi penilis dan
bagi semua pihak. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, maka
kritik dan saran yang konstruktif sangat penulis harapkan.

Semarang, 2006

Peneliti

v
DAFTAR ISI

Halaman
HALAMAN JUDUL ………………………………………………............... i
PENGESAHAN .......…………………………………………….................. ii
ABSTRAK ...................................................................................………...... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...............................................…….......... iv
KATA PENGANTAR .................................................................………...... v
DAFTAR ISI ................................................................................….............. vi
DAFTAR GAMBAR ...................................................................………….. ix
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xiii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Alasan pemilihan judul ..................................................................... 1
1.2. Permasalahan .................................................................................... 3
1.3. Penegasan istilah ............................................................................... 3
1.4. Tujuan penelitian ............................................................................... 5
1.5. Manfaat penelitian ............................................................................. 5
1.6. Sistematika skripsi ............................................................................ 6
BAB II. LANDASAN TEORI DAN HIPOTESIS
2.1. Landasan Teori .................................................................................. 7
2.1.1. Pengertian Las ......................................................................... 7
2.1.2. Las Busur Listrik ..................................................................... 8
2.1.3. Arus Pengelasan ...................................................................... 9
2.1.4. Elektroda ................................................................................. 10
2.1.5. Pengelasan Baja Karbon ......................................................... 11
2.1.6. Daerah Pengaruh Panas (HAZ) ................................................ 12
2.1.7. Kampuh V................................................................................ 13
2.1.8. Post Weld Heat Treatment....................................................... 14
2.1.9. Proses Annealing ..................................................................... 15
vi
2.1.10. Baja K-945 EMS 45 ................................................................ 17
2.1.11. Pengujian Tarik ....................................................................... 17
2.1.12. Pengujian Kekerasan Vickers ................................................. 21
2.1.13. Pengamatan Struktur Mikro .................................................... 23
2.1.14. Bentuk penampang patah ........................................................ 24
2.2. Kerangka Berfikir ............................................................................. 25
2.3. Hipotesis ............................................................................................ 26
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Populasi dan Sampel ......................................................................... 27
3.2. Variabel Penelitian ............................................................................ 28
3.2.1. Variabel Bebas ........................................................................ 28
3.2.2. Variabel Terikat ...................................................................... 28
3.2.3. Variabel Kontrol ..................................................................... 28
3.3. Metode Pengumpulan Data ............................................................. 29
3.3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................. 29
3.3.2. Proses Pengumpulan Data ....................................................... 29
a. Alat Penelitian ..................................................................... 29
b. Bahan Penelitian ................................................................. 30
3.3.3. Dimensi Benda Uji .................................................................. 31
3.3.4. Pelaksanaan Penelitian ............................................................ 31
3.3.5. Pelaksanaan Pengujian ............................................................ 35
3.3.6. Diagram Alir Penelitian .......................................................... 40
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Komposisi bahan Baja K-945 EMS 45 ............................................. 41
4.1.1. Data komposisi kimia bahan Baja K-945 EMS-45 ................. 41
4.2. Uji tarik ............................................................................................ 42
4.2.1. Data hasil pengujian tarik ....................................................... 42
4.2.2. Pembahasan dari hasil pengujian tarik .................................... 46
4.3. Uji kekerasan ................................................................................... 48
4.3.1. Data hasil pengujian kekerasan ............................................... 48
4.3.2. Pembahasan dari hasil pengujian kekerasan ........................... 52
vii
4.4. Pengamatan hasil struktur mikro ...................................................... 53
4.4.1. Gambar hasil pengamatan struktur mikro ............................... 53
4.4.2. Pembahasan hasil pengambilan gambar struktur mikro ......... 64
4.4.2.1.Struktur mikro daerah las................................................... 65
4.4.2.2.Struktur mikro daerah batas las dengan HAZ ................... 65
4.4.2.3.Struktur mikro daerah HAZ .............................................. 66
4.4.2.4.Struktur mikro pada batas HAZ dengan induk ................. 66
4.4.2.5.Struktur mikro pada daerah logam induk .......................... 67
4.5. Foto makro ..................................................................................... 68
4.5.1. Hasil foto makro ................................................................... 68
4.5.2. Pembahasan hasil foto makro ............................................... 71
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ...............................................................….............. 73
5.2. Saran ............................................................................................ 74
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 76
Lampiran-lampiran ......................................................................................... 77

viii
DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1. Las busur dengan elektroda terbungkus .................................... 9
Gambar 2.2. Elektroda las .............................................................................. 10
Gambar 2.3 Daerah las-lasan ........................................................................ 13
Gambar 2.4. Diagram besi karbida besi parsial ............................................. 17
Gambar 2.5. Pembebanan tarik ...................................................................... 19
Gambar 2.6. Kurva tegangan regangan rekayasa ........................................... 19
Gambar 2.7. The Vickers diamond pyramid Indentor .................................... 22
Gambar 2.8. Bentuk penampang patah .......................................................... 25
Gambar 3.1. Kampuh V terbuka .................................................................... 31
Gambar 3.2. Spesimen uji tarik ...................................................................... 31
Gambar 3.3. Spesimen uji kekerasan ............................................................. 31
Gambar 3.4. Spesimen uji foto mikro ............................................................ 31
Gambar 3.5. Tungku pemanas ....................................................................... 33
Gambar 3.6. Mesin uji tarik hidroulik servo pulser ....................................... 35
Gambar 3.7. Alat pemoles spesimen .............................................................. 36
Gambar 3.8. Mikroskop optik ........................................................................ 37
Gambar 3.9. Alat foto makro ......................................................................... 39
Gambar 3.10.Diagaram alir penelitian ........................................................... 40
Gambar 4.1. Diagram tegangan tarik maksimal ............................................. 45
Gambar 4.2. Diagram tegangan luluh ............................................................ 45
Gambar 4.3. Diagram pertambahan panjang .................................................. 45
Gambar 4.4. Diagaram reduksi penampang.................................................... 46
Gambar 4.5 Posisi titik pengujian kekerasan Vickers ................................... 48
Gambar 4.6. Grafik hasil pengujian kekerasan untuk material raw material... 49
Gambar 4.7. Grafik hasil pengujian kekerasan untuk material
non PWHT ............................................................... ................. 50
Gambar 4.8. Grafik hasil pengujian kekerasan untuk material
dilas dengan PWHT 750oC....................................... ................. 50
ix
Gambar 4.9. Grafik hasil pengujian kekerasan untuk material
dilas dengan PWHT 800oC...................................... ................. 50
Gambar 4.10. Grafik hasil pengujian kekerasan untuk material
dilas dengan PWHT 850oC...................................... ................. 51
Gambar 4.11. Grafik hasil pengujian kekerasan untuk material
dilas dengan PWHT 900oC.................................... ................. 51
Gambar 4.12. Grafik perbandingan data hasil pengujian
kekerasan benda uji ................................................................ 51
Gambar 4.13. Struktur mikro raw material.................................................... 54
Gambar 4.14 (a). Struktur mikro pada spesimen dilas non PWHT
Pada daerah logam las ........................................................ 55
Gambar 4.14 (b). Struktur mikro pada spesimen dilas non PWHT
Pada daerah batas las dengan HAZ ..................................... 55
Gambar 4.14 (c). Struktur mikro pada spesimen dilas non PWHT
Pada daerah HAZ................................................................. 56
Gambar 4.14 (d). Struktur mikro pada spesimen dilas non PWHT
Pada daerah batas HAZ dengan logam induk..................... 56
Gambar 4.14 (e). Struktur mikro pada spesimen dilas non PWHT
Pada daerah logam induk.................................................... 57
Gambar 4.15 (a) Struktur mikro pada specimen dilas dengan PWHT 750oC
pada daerah logam las ........................................................ 57
Gambar 4.15 (b) Struktur mikro pada specimen dilas dengan PWHT 750oC
pada daerah HAZ................................................................. 58
Gambar 4.15 (c) Struktur mikro pada specimen dilas dengan PWHT 750oC
pada daerah logam induk .................................................... 58
Gambar 4.16.(a) Struktur mikro pada specimen dilas dengan PWHT 800oC
pada daerah logam las ......................................................... 59
Gambar 4.16 (b) Struktur mikro pada specimen dilas dengan PWHT 800oC
pada daerah batas las dengan HAZ ...................................... 59
Gambar 4.16 (c) Struktur mikro pada specimen dilas dengan PWHT 750oC
x