08 e00701

8

PENGARUH VARIASI SUDUT KAMPUH V TUNGGAL DAN KUAT ARUS PADA SAMBUNGAN LOGAM ALUMINIUM – Mg 5083 TERHADAP KEKUATAN TARIK HASIL PENGELASAN TIG

TESIS

OLEH

ALJUFRI 037015020/ TM

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

MEDAN 2008

Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008 USU e-Repository © 2008

9

ABSTRAK

Ketangguhan suatu bahan sangat dipengaruhi oleh sifat mekanik dan sifat fisik bahan tersebut pada proses penyambungan dengan menggunakan pengelasan sifat-sifat tersebut akan berubah akibat pengaruh pemanasan. Untuk mengkaji hal tersebut disusunlah sebuah konsep penelitian yang terdiri dari empat tahapan. Pertama mengukur kekuatan tarik hasil pengelasan akibat variasi besaran sudut kampuh V 700, 800, 900, kedua mendapatkan kuat arus yang sesuai untuk pengelasan material Al- Mg 5083, ketiga pemeriksaan cacat las yang terjadi setelah proses pengelasan dan tahapan keempat melihat struktur makro logam setelah pengujian tarik. Dari keempat tahapan terebut akan dapat diketahui sejauh mana pengaruh sudut kampuh dan kuat arus hasil pengelasan TIG. Hasil pengujian menunjukan pengelasan dengan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A berdasarkan variasi sudut kampuh dengan kuat arus 100 A sudut kampuh 900 mempunyai tegangan tarik rata-rata lebih baik dibandingkan sudut kampuh 800 dan 700, tegangan yang dihasilkan untuk sudut kampuh 700 = 78.85 MPa, 800 = 96.82 MPa dan 900 =135.04 MPa. Pengujian pada pengelasan TIG untuk paduan Al-Mg 5083, faktor kuat arus sangat mempengaruhi hasil lasan (kekuatan tarik). Disini terlihat kuat arus 100 A dapat menghasilkan kekuatan las yang lebih baik dibandingkan 125 A dan 150 A. Secara umum penampakan struktur makro pada setiap variasi arus pengelasan dan sudut kampuh memiliki bentuk butir yang sama, pengamatan dilakukan pada bagian tengah dan tepi pada patahan Al-Mg 5083 hasil pengujian tarik dengan pembesaran 50 x. Kata Kunci: Kekuatan Tarik, Pengelasan TIG, Sudut Kampuh, Kuat Arus, Struktur Macro


10

ABSTRACT

The strength of material is afected by the mechanical and physical characteristics of material. The joining process of material in the welding application will change characteristics of material because of heating processes. The study consists of four parts. Firstly, the tensile strenght of specimen were measured for welding groove of 700, 800, and 900. Secondly, the suitable arc current for material made of Al-Mg 5083 is arraaged. Thirdly, the welding defects resulted during welding process were observed. Finally the macro structure of metal after tensile test is investigated. From the four stages of experiment, the effect of groove (the angle) and the arc current on the strength of welding under TIG is studied. The results of experiment with the arc current of 100A, 125A and 150A show that the arc current of 100 A with groove angle of 900 produces a good result with average tensile strength of 135,04 MPa compared to tensile strength result of groove angles 800 and 700 which is 96,82 MPa and 78,85 MPa. The welding test using TIG for Al-Mg 5083 alloy, shows that the effect of arc current was significant on the strength of welding. The results also prove that the arc current of 100A produces tensile strength higher than 125A and 150A in general. The existence of macro – structure at each arc current and groove angle have the same granular form, and it is clearly observed at the middle and the edge of Al-Mg 5083 cracked sample resulted by tensile test with 50 magnitude optical microscope.

Keyword: Tensile strenght. TIG welding. Groove angle, Arc current, macro

structure.


11

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas nikmat dan

karunia yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan

tesis dengan judul “Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal dan Kuat Arus Pada

Sambungan Logam Aluminium-Mg 5083 Terhadap Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan

TIG”.

Penulisan tesis ini terlaksana berkat bimbingan dan arahan dari berbagai

pihak terutama komisi pembimbing yang telah banyak memberi masukan saran demi

kesempurnaan pelaksanaan penelitian.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sedalam-

dalamnya kepada: Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M. Eng, Ir. Alfian Hamsi, M. Sc

dan Ir.Humisar Sibarani, MS.Met, selaku komisi pembimbing yang telah memberikan

petunjuk dan arahan dalam penyelesaian tesis ini.

Terimakasih juga kepada Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME dan Dr.-Ing.

Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Program Studi dan Sekretaris Program Studi

Teknik Mesin SPs USU yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas demi

terlaksananya penelitian.

Terimakasih yang tak terhingga kepada Prof. A. Hadi Arifin selaku rektor

Universitas Malikussaleh yang telah memberi kesempatan kepada penulis untuk

melanjutkan studi S2, Ketua Jurusan dan Kepala Laboratorium Jurusan Teknik Mesin


12

Fakultas Teknik Universitas Malikussaleh yang telah memberi fasilitas pemakaian

laboratorium

Bapak-bapak dosen yang telah memberikan tanggapan dan saran perbaikan

serta rekan-rekan seangkatan dan rekan- rekan di PT, Arun yang telah begitu banyak

membantu dan berpartisipasi terutama kepada Bapak Imam Sidarta didalam

penyediaan material, tenaga welding dan welding inspection sehingga dapat

selesainya tesis ini.

Terimakasih yang tak terhingga penulis ucapkan kepada Alm, Ayahanda

dan Ibunda yang telah berjuang jiwa dan raga serta doa untuk ananda sehingga apa

yang ananda cita-citakan terkabul sekarang ini. Kepada Yusrawati isteri tercinta yang

selama ini telah begitu banyak berkorban, mendukung dan memberi motivasi demi

kelancaran studi bagi penulis serta Anak-anak tersayang Alief Aqsha Ulhawa dan

Alya Mizdalifa Azurra juga Saudara-saudaraku Syamsir Alam, Wiwik serta

Karmawan, yang turut memberi semangat selama ini hingga penulis dapat

menyelesaikan studi dan Buku Tesis pada Sekolah Pasca Sarjana Universitas

Sumatera Utara.

Medan, Januari, 2008

Penulis,

Aljufri


13

RIWAYAT HIDUP Nama : ALJUFRI

Tempat/Tanggal lahir : Lhokseumawe,10 Januari 1968

Alamat : Jln. Banda Aceh-Medan, Lrg kuala Tari No.10. Ds, Alue Awe. Pemkot Lhokseumawe Pekerjaan : Staf pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas Malikussaleh Lhokseumawe

RIWAYAT PENDIDIKAN 1. Sekolah Dasar Negeri No.4 Lhokseumawe 1982

2. Sekolah Menengah Pertama No.1 Lhokseumawe 1985

3. Sekolah Menengah Atas Negeri Lhokseumawe 1988

4. S 1 Jurusan Teknik Mesin Universitas Malikussaleh Lhokseumawe 1995

RIWAYAT PEKERJAAAN.

1. Kepala Laboratorium Teknik Mesin Universitas Malikussaleh Tahun 2001-2002.

2. Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Universitas Malikussaleh Tahun 2002 – 2003.

3. Sekretaris pada Lembaga Pengembangan Tenaga Proffesional (LPTP) NAD,

hingga sekarang

4. Sekjend (meUgr@d) Mechanical Enginerring Universitas Malikussaleh Graduated.

PELATIHAN YANG DIUKUTI 1. Pelatihan Software “CAESAR II” (piping), diadakan oleh . PT.Arun bekerja

sama dengan Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN), 29 Sep – 03 Okt 2003

2. Pelatihan “AKSES INTERNET” diadakan oleh Pusat Informasi dan Komputerisasi

UNIMAL Lhokseumawe 29-31 Des 2003.

3. Workshop On “PRE PROGRAM OF INFORMATION TECHNOLOGY”

diadakan oleh IC - Star USU Medan, 02-03 Sep 2004


mailto:meUgr@d

14

4. Workshop On “MSC / NASTRAN” diadakan oleh IC – STAR USU

Medan, 27 November- 24 December 2004.

5. Pelatihan “FINITE ELEMEN METHODE (FEM)” diadakan oleh Program

HIBAH A1, Jurusan Teknik Mesin UNIMAL Lhokseumawe, 01 – 08 Agust 2005.

KEPANITIAAN & SEMINAR YANG DIIKUTI 1. “KOORDINATOR SEKSI PUBLIKASI & DOKUMENTASI” pada acara

DIES NATALIS 1 Universitas Malikussaleh (UNIMAL), 18-23 Okt 2002

2. PANITIA pembentukan Program Studi baru “TEKNIK ARSITEKTUR,-

TEKNIK INFORMATIKA, TEKNIK PERKAPALAN” Universitas Malikussaleh

Lhokseumawe, 24 maret 2003

3. PESERTA pada Seminar tentang “PENGEMBANGAN PENDIDIKAN TINGGI &

KEBIJAKAN PUBLIK DALAM RANGKA PERCEPATAN PEMBANGUNAN

DI ERA OTONOMI DAERAH” Universitas Malikussaleh, Lhokseumawe 23

Oktober 2002

4. PESERTA pada acara Diskusi Panel “VISI UNIVERSITAS MENUJU

GLOBALISASI” Fak. Fisip Universitas Malikussaleh Lhokseumawe, 6 Nov 2002

5. PESERTA pada “LOKAKARYA PENYEMPURNAAN KURIKULUM”

Jurusan BudiDaya Pertanian Program Studi Agronomi. Universitas Malokussaleh

Lhokseumawe, 20 Nov 2002

6. PESERTA pada seminar Regional “MEMBEDAH KINERJA LEMBAGA

LEGISLATIF ACEH UTARA ” Fakultas Hukum Universitas Malikussaleh

Lhokseumawe, 7 Jan 2003

7. PESERTA pada seminar “MENINJAU FUNGSI & PERAN DPRD ACEH

UTARA MENYONGSONG APBD PERDAMAIAN 2003” Fak. Fisip Universitas

Malikussaleh Lhokseumawe, 15 Jan 2003

8. PESERTA pada “ LOKAKARYA PEMBUKAAN PROGRAM STUDI

TEKNOLOGI PRODUKSI AQUAKULTUR, ILMU KELAUTAN,


15

TEKNOLOGI HASILPERTANIAN, AGRIBISNIS & HOLTIKULTURA”

Fak Pertanian Universitas Malikussaleh Lhokseumawe, 16 Jan 2003

9. PESERTA The 4th Regional Conference “ ON COMPUTATIONAL MECHANICS

& NUMERICAL ANALISIS 2003” (CNMA-2003) Unsyiah Banda Aceh, 5 April

2003

10.PESERTA pada Seminar Nasional “ REPOSISI & REORIENTASI JURUSAN

TEKNIK MESIN” Politeknik Negeri Lhokseumawe, 10 Jan 2004

11. PESERTA pada “SEMINAR KURIKULUM BERBASIS KOMPENTENSI

PHK A1 JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MALIKUSSALEH”

Lhokseumawe, 03Des 2005

12. PESERTA pada Loka Karya “PENGEMBANGAN KURIKULUM TEKNIK

KIMIA BERBASIS KOMPENTENSI DALAM RANGKA PEMANMAATAN

SUMBER DAYA ALAM” Lhokseumae, 01 Juni 2006

PENGALAMAN DALAM BIDANG PENELITIAN

1. Pengaruh tebal pemakanan mesin gerinda datar terhadap kekasaran

permukaan. Tahun, 2004, Mandiri


16

DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK …………………………………………………………………….. ABSTRACT……………………………………………………………………. KATA PENGANTAR ………………………………………………………... RIWAYAT HIDUP …………………………………………………………… DAFTAR ISI …………………………………………………………………...DAFTAR TABEL ……………………………………………………………... DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………….. DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………... DAFTAR NOTASI ……………………………………………………………. DAFTAR ISTILAH …………………………………………………………… BAB 1. PENDAHULUAN …………………………………………………

1.1. Latar belakang ………………………………………………... 1.2. Perumusan Masalah …………………………………………... 1.3. Tujuan Penelitian ……………………………………………...

1.3.1. Tujuan Umum ………………………………………….. 1.3.2. Tujuan Khusus ………………………………………….

1.4. Manfaat Penelitian ……………………………………………. BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ……………………………………………

.2.1. Pengelasan ……………………………………………………. 2.2. Desain Sambungan Las ………………………………………. 2.3. Pengelasan TIG ……………………………………………….. 2.4..Metalurgi Las ………………………………………………….

2.4.1. Siklus Termal Daerah Las ……………………………... 2.4.2. Ketangguhan Daerah Lasan ……………………………. 2.4.3 Ketangguhan Logam Las ……………………………….. 2.4.4 Retak pada Daerah Las …………………………………. 2.5. Aluminium ……………………………………………………. 2.5.1 Aluminium-Magnesium …………………………………

2.6. Jenis Kampuh ……………………………………………….... 2.7. Kekuatan Sambungan Las …………………………………….

2.7.1 Kekuatan Tarik ……………………………………….… 2.8. Struktur Makro ………………………………………………..

2.8.1. Struktur Makro Daerah Pengaruh Panas (HAZ) .............. 2.8.2. Ketangguhan dan Ketangguhan Batas Las ......................

2.9. Kerangka konsep ........................................................................

i ii iii v viii x xi xiv xv xvi 1 1 4 6 6 6 6

8 8 13 14 16 18 19 19 20 21 23 26 27 27 28 29 30 31


17

BAB. 3. METODE PENELITIAN …………………………………………..

3.1. Tempat dan Waktu …………………………………………… 3.1.1. Tempat …………………………………………………. 3.1.2. Waktu …………………………………………………..

3.2. Bahan, Peralatan dan Metode ………………………………… 3.2.1. Bahan …………………………………………………...

3.2.2. Peralatan dan Metode ………………………………….. 3.3. Rancangan Penelitian ………………………………………… 3.4. Pelaksanaan Penelitian ………………………………………..

3.4.1 Prosedur Pengelasan …………………………………… 3.4.2. Pembentukan sudut kampuh …………………………… 3.4.3. Pembuatan Spesmen Uji Tarik …………………………

3.4.4. Proses Pengelasan ……………………………………… 3.4.5. Setup Alat Uji .………………………………………….

3.5. Prosedur Pengujian …………………………………………… 3.5.1. Pemeriksaan Cacat Las …………………………………

3.5.2. Pengujian Tarik ………………………………………… 3.5.3 Pengamatan Struktur Makro .…………………………...

3.6. Variabel yang Diamati ……………………………………….. 3.7. Analisa Data …………………………………………………..

BAB.4. HASIL DAN PEMBAHASAN …………………………………....

4.1. Pendahuluan ………………………………………………….. 4.2. Spesimen ujitarik Aluminium- Mg 5083 ……………………... 4.3. Sifat mekanis Aluminium-Mg 5083 hasil uji tarik …………… 4.4 Analisa Statistik dengan metode Anova (varian) ……………..

4.4.1. Analisa keseragaman varian …………………………… 4.4.2. Hipotesa varian interaksi ……………………………….

4.4.3. Hipotesa kesamaan baris. ……………………………… 4.4.4. Hipotesa kesamaan kolom. ……………………………..

4.5. Pemeriksaan cacat las ………………………………………… 4.6. Analisa struktur makro terhadap perpatahan ………………….

BAB. 5. KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………...

33 33 33 33 34 34 34 36 36 36 37 38 39 40 41 41 43 43 45 45 47 47 48 49 59 62 62 63 63 65 65 72 76


18

DAFTAR TABEL N0 Judul Halaman

2.1 Penggunaan Mesin Las TIG Untuk Beberapa Logam ………………...

2.2 Komposisi Kimia Logam Alumunium-Mg 5083 ……………………...

2.3 Pelarutan Zat padat dari Aluminium-Magnesium ……………………..

3.1 Bahan dan peralatan yang digunakan …………………………………

3.2 Distribusi jumlah benda uji ……………………………………………

4.1 Sifat mekanik material Al-mg 5083 …………………………………...

4.2 Nilai rata-rata hasil pengujian …………………………………………

4.3 Interaksi sudut kampuh 700 dan kuat arus 100 A, 125A dan150 A …… 4.4 Interaksi sudut kampuh 800 dan kuat arus 100 A, 125A dan150 A……. 4.5 Interaksi sudut kampuh 900 dan kuat arus 100 A, 125A dan150 A …… 4.6 Harga rata-rata dari interaksi sudut kampuh 700,80 dan 900 …………. 4.7 Hasil penjumlahan dan pengkuadratan dari interaksi antara sudut kampuh 700,800,900 dengan kuat arus 100A, 125 A dan 150 A …… . 4.8 Uji statistik ..............................................................................................

16

24

26

35

37

47

55

59 59 60 60

60

61


19

DAFTAR GAMBAR

N0 Judul Halaman

1.1 Pembagian Proses Pengelas …………………………………………..

1.2 Main Heat Exchanger………………………………………………….

2.1 Proses Pengelasan Las Busur Terbungkus (SMAW) …………………

2.2 Proses Pengelasan Las Busur Terendam (SAW) ……………………..

2.3 Proses Pengelasan Busur Logam Las (GMAW) ……………………...

2.4 Proses Pengelasan Berinti Fluks (FCAW) ……………………………

2.5 Proses Pengelasan Busur Tungsten Gas (GTAW) ……………………

2.6 Jenis-jenis Alur Sambungan Las ……………………………………...

2.7 Skema Las TIG ………………………………………………………..

2.8 Pembagian Daerah Las ………………………………………………..

2.9 Siklus termal dari beberapa tempat dalam daerah HAZ ……………...

2.10 Siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang Berbeda ………………………………………………………………..

2.11 Diagram Fasa titik cair Al-Mg 5083 ………………………………….

2.12 Diagram Kesetimbangan Fasa AL - Mg dan Penguapan dari Magnesium ……………………………………………………………

2.13 Bentuk Struktur Dendrit ………………………………………………

2.14 Hubungan antara suhu mula dan suhu akhir transformasi dengan lama pendinginan dari 8000C ………………………………………………. 2.15 Skema Struktur Mikro pada Daerah HAZ …………………………….

2.16 2.16 Perubahan Temperatur Transisi pada Lasan …………………...

2.17 Kerangka Konsep ……………………………………………………..

3.1 Dimensi Sudut Kampuh Pengelasan ………………………………….

3.2 Dimensi Spesimen ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

3.3 Set up mesin uji tarik ………………………………………………….

1

4

10

10

11

12

12

13

15

17

18

19

24

25

29

30 30

31

32

33

38

40


20

3.4 Proses pemeriksaan NDT pada permukaan logam las………………...

3.5 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian …………………………………

4.1 Spesimen Uji Tarik ……………………………………………………

4.2 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 700 (a) Kuat arus 100 A (b) Kuat arus 125 A ............................................................

4.3 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 700 Kuat arus 150 A .............................................................................................

4.4 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 800 (a) Kuat arus 100 A (b) Kuat arus 125 A ...........................................................

4.5 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 800 Kuat arus 150 A ............................................................................................ 4.6 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 900 (a) Kuat arus 100 A (b) Kuat arus 125 A ...........................................................

4.7 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 900 Kuat arus 150 A ............................................................................................ 4.8 Grafik uji tarik Spesimen Las sudut 700, 800 dan 900 menggunakan menggunakan arus pengelasan 100 A ................................................. 4.9 Grafik uji tarik spesimen las sudut 700, 800 dan 900 menggunakan arus pengelasan 125 A ………………………………………………... 4.10 Grafik uji tarik Spesimen Las sudut 700,800 dan 900 menggunakan arus pengelasan 150 A ........................................................................... 4.11 Grafik hasil pengujian statistik dengan menggunakan metode analisis varian (anova) ………………………………………………………… 4.12 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 700 dengan kuat arus 100 A pembesaran 50 x ………………………………………………. 4.13 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 700 dengan kuat arus

125 A pembesaran 50 x ……………………………………………….

42

44

48

50

51 52 53

54

55

57

58

58

64

66

67 67


21

4.14 Struktur makro pada patahan spesimen sudut 700 dengan kuat arus 150 A. pembesaran 50 x ……………………………………………… 4.14 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 800 dengan kuat arus 100A pembesaran 50 x……………………………………………… 4.15 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 800 dengan kuat arus 125 A pembesaran 50 x ………………………………………………. 4.16 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 800 dengan kuat arus 150 A pembesaran 50 x ………………………………………………. 4.17 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 900 dengan kuat arus

100 A. pembesaran 50 x ……………………………………………… 4.19 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 900 dengan kuat arus 125 A. pembesaran 50 x ……………………………………………… 4.20 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 900 dengan kuat arus 150 A. pembesaran 50 x ………………………………………………

68 68 69

69

70

70


22

DAFTAR LAMPIRAN N0 Judul Halaman

1 Gambar Setup Mesin Uji Tarik, HT - 9502 Computer Hydrolic Universal Testing Machine …………………………………………….

1 Gambar Setup Microscope Struktur, BX 51 M System Metallurgical Microscope ……………………………………………………………..

3 Gambar Alat Uji Non Destructif Test, Ultra Sonic Test ………………

4 Gambar Mesin Las merk Miller made in USA ………………………...

5 Gambar Elekrtoda Las …………………………………………………

6 Gambar Data hasil pemeriksaan cacat las ……………………………...

7 Gambar Spesimen Al - Mg 5083 yang telah dilas sesudah pengujian tarik ……………………………………………………………………. 8 Gambar Bentuk patahan spesimen setelah ujitarik …………………….

77

78 79 80

81

82

83 85


23

DAFTAR NOTASI

Simbol Besaran Satuan σ

σy

F

Ao

ε

L L0

RA

A0

Af

α

V

I

X2

S12

V2

S22

S32

S42

Sij

Ssij

Xii

Ssi

Tegangan tarik

Yield

Beban

Luas penampang benda uji

Regangan

Panjang benda uji yang dibebani

Panjang mula dari benda uji

Reduksi penampang

Luas penampang mula

Luas penampang akhir

Sudut kampuh

Bentuk kampuh

Kuat Arus

Voltase Pengelasan

Kecepatan Pengelasan

Tes barlet

Variasi dalam set

Distribusi varian

Varian interaksi

Varian antar baris

Varian antar kolom

Hasil penjumlahan

Pengkuadratan

Rata-rata

Pengkuadratan

Kgf/mm2. (MPa)

Kgf/mm2. (MPa)

Kgf/mm2. (MPa)

mm2

%

mm

mm

%

mm2

mm2 0

0

Amper

Volt

in/menit


24

DAFTAR ISTILAH AWS

ASME

API

Al-Mg

DPP

FCAW

GMAW

GTAW

HAZ

MHE

NDT

PHT

PWHT

SMAW

SAW

TIG

WPS

American Welding Society

American Society of Mechanical Engineers

American Petroleum Institute

Aluminium - Magnesium

Daerah Pengaruh Panas

Fluks Cored Arc Welding

Gas Metal Arc Welding

Gas Tungsten Arc Welding

Heat Affected Zone

Main Heat Exchanger

Non Destructif Test

Post Heat Treatment

Post Weld Heat Treatment

Shielded Metal Arc Welding

Sumarged Arc Welding

Tungsten Inert Gas

Welding Procedure Specification


25

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Teknologi pengelasan merupakan salah satu bagian yang tidak bisa

dipisahkan dalam teknologi manufaktur. Secara umum pengelasan dapat diartikan

sebagai suatu ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang

dilaksanakan pada saat logam dalam keadaan cair. Sekarang ini pengelasan

merupakan pelaksanaan pekerjaan yang amat penting dalam teknologi produksi

dengan bahan baku logam. Pada sambungan – sambungan konstruksi mesin, banyak

penggunaan teknik pengelasan karena dengan menggunakan teknik ini sambungan

menjadi lebih ringan dan lebih sederhana dalam pembuatannya sehingga biaya

produksi dapat lebih murah.

Proses pengelasan dapat dibedakan menjadi beberapa proses, seperti gambar

1.1

Proses pengelasan

Pengelasan Busur Terendam

(SAW)

Pengelasan Busur

logam terbungkus

Pengelasan busur Logam gas (GMAW)

Pengelasan busur Berinti fluks

(FCAW)

Pengelasan busur Tungsten Gas

(GTAW)

Gambar 1.1 Pembagian proses pengelasan


26

Untuk beberapa keperluan seperti penyambungan kontruksi mesin digunakan

pengelasan dengan gas mulia. Pengelasan dengan gas mulia dipilih dikarenakan hasil

dari pengelasan tersebut lebih bersih, kuat, dan disamping itu dapat digunakan pada

material non ferro seperti Aluminium (Al).

Tungsten Innert Gas (TIG welding) adalah metode pengelasan dimana busur

listrik terjadi diantara elektroda yang tidak leleh dengan benda kerja. Sekeliling

elektrodanya disalurkan gas innert yang berfungsi sebagai pelindung terhadap

kontaminasi udara dimana gas tersebut tidak bereaksi dengan zat apapun, sehingga

tiap pencemaran terhadap pengelasan dapat dihindarkan.

Kerusakan merupakan suatu hal yang sering terjadi pada peralatan kilang,

demikian juga dengan MHE (Main Heat Exchanger), pada saat beroperasi MHE

selalu diamati dan dipelajari seluruh parameternya. Perubahan tekanan dan

perubahan unsur metana pada MCR (Multi Componen Refrigeran) ini akan diketahui

bahwa MHE telah mengalami kerusakan dan perlu dilakukan perbaikan, karena

pengaruh kondisi operasi kerusakan yang terjadi seperti retak dan bocor.

Berdasarkan studi literatur dan orientasi lapangan, maka perlunya dilakukan

suatu penelitian untuk melihat kerusakan yang terjadi pada sambungan las pipa

penghubung dari MHE (Main Heat Exchanger) pada kilang gas tersebut. Pipa

penghubung adalah bagian luar MHE terbuat dari material Aluminium-Mg 5083..

Zubir [1], menyatakan bahwa kebocoran dan keretakan pada pipa penghubung akibat

pengelasan seperti: kesalahan pada proses penyambungan (pengelasan), pemakaian


27

arus yang lebih besar dari yang seharusnya digunakan untuk ukuran dan tipe

elektroda.

Elektroda yang digunakan cacat atau retak, serta penggunaan logam las yang

tidak sesuai dengan logam induk. Melihat dari sebab - sebab keretakan dan kebocoran

akibat penyambungan (pengelasan) pada material pipa tersebut, penelitian akan

dilakukan dengan mevariasikan sudut kampuh V tunggal dan kuat arus dengan

menggunakan pengelasan TIG.

Hasil survey dikilang pengolahan gas tersebut didapat data-data kondisi

operasional dari MHE yaitu, pipa penghubung yang akan diteliti terbuat dari material

Al-Mg 5083 dengan Yield Strength, psiy 000,21=σ (145 MPa), Ultimate Strength

σ u = 42,000 psi (230 MPa), Elongation 22%. Mempunyai diameter 7 inchi dengan

ketebalan antara (6 - 10) mm. Kondisi operasi gas mengalir di dalam pipa bertekanan

42 - 43, 29 kg/cm2, dan kapasitas gas 11500m3 [1].

Dari data Welding Procedure Specification (WPS) pipa penghubung pada

gambar 1.2 menggunakan sudut kampuh V 700 - 800, voltase pengelasan 20 - 25 volt,

kecepatan pengelasan 5-9 in/menit serta kuat arus yang digunakan 120 A–190 A.

Jenis arus yang digunakan AC - HF, Filler Metal (logam pengisi) ER - 5356 dengan

diameter 3,2 mm.


28

Gambar 1.2 Main Heat Exchanger [1]

Sambungan pada pipa yang dilas

1.2 Perumusan Masalah

Pada proses penyambungan dengan menggunakan pengelasan, banyak tahapan

yang harus diperhatikan untuk mendapatkan hasil yang optimal, mulai dari tahapan

desain, pengerjaan dan perawatan. Tahapan desain yang dimulai dari pemilihan jenis

pengelasan, sampai pada pemilihan bentuk kampuh yang digunakan. Sedangkan pada

tahap pengerjaan akan dipilih kuat arus yang sesuai sampai pada posisi pengelasan.

Pada penelitian ini subjek yang ditinjau adalah material pipa penghubung

MHE yang terbuat dari material Al-Mg 5083, dimana pada penyambungannya

dilakukan dengan proses pengelasan. Proses pengelasan sambungan pipa tersebut


29

sering terjadi kebocoran dan keretakan akibat kurang diperhatikan jenis kampuh dan

besar sudut yang digunakan. Berdasarkan permasalahan di atas, perlu diteliti jenis

kampuh yang sering digunakan yaitu bentuk V tunggal. Dengan memvariasikan sudut

kampuh dan kuat arus yang digunakan, pada kampuh V tunggal logam pengisi dapat

masuk diantara celah sambungan dan menyatukan seluruh permukaan material yang

akan di las. Dengan menggunakan pengelasan TIG diharapkan dapat menghasilkan

suatu sambungan yang optimal baik dari segi kekuatan maupun ketahanan bocor

terhadap gas.

Agar lingkup penelitian ini tidak meluas, maka penelitian ini dibatasi oleh

beberapa hal yaitu:

1 Proses las : Jenis pengelasan yang digunakan adalah TIG (Tungsten Inert Gas),

dilakukan secara manual yang dikerjakan oleh tenaga las yang telah memiliki

sertifikasi. Elektroda yang digunakan adalah Tungsten Type thoirated sesuai

dengan Standar AWS (American Welding Society) 12 - 80 %, yang

berdiameter 2,4 mm Filler metal (logam pengisi) dengan spesifikasi SEA 5.0

yang digunakan sesuai standar AWS. AS 12 – 80. ER 5356, diameter 3,2

mm/Root Pass [2].

2 Pengujian: Meliputi pengamatan langsung terhadap cacat yang terjadi setelah

proses pengelasan dan perubahan struktur makro setelah pengujian tarik.


30

1.3 Tujuan Penelitian

1.3.1. Tujuan umum

Secara garis besar tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh

variasi sambungan yang optimal dengan menggunakan sudut kampuh V tunggal dan

kuat arus yang divariasikan pada sambungan material Aluminium - Magnesium 5083,

hasil pengelasan Tungsten Innert Gas (TIG) terhadap kekuatan tarik.

1.3.2. Tujuan khusus

1. Mengukur kekuatan tarik hasil pengelasan akibat variasi besaran sudut

kampuh V 700, 800, 900.

2. Mendapatkan kuat arus yang sesuai untuk pengelasan material Al- Mg 5083.

3. Memeriksa cacat las yang terjadi setelah proses pengelasan

4. Melihat struktur makro pada patahan logam setelah pengujian tarik

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini nantinya merupakan suatu upaya nyata pihak perguruan tinggi,

agar dapat memberikan konstribusi dan pengembangan ilmu tentang pengelasan,

terutama dalam pengelasan TIG.

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1 Memberikan informasi tentang pengaruh variasi sudut kampuh V tunggal dan

kuat arus pengelasan, untuk mendapatkan hasil yang lebih baik pada sambungan

dengan pengelasan TIG.


31

2 Memberi informasi kepada dunia industri khususnya kepada Kilang gas yang ada

di Nanggroe Aceh Darussalam dan perusahaan - perusahaan lain terutama yang

menggunakan pengelasan TIG dengan material Aluminium (Al-Mg 5083),

tentang sudut kampuh V tunggal dan kuat arus pengelasan TIG, dapat

menghasilkan suatu sambungan yang optimal.


32

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengelasan

Pengelasan (Welding) adalah proses penyambungan dua buah logam atau

lebih dengan menggunakan proses pemanasan setempat, sehingga terjadi ikatan

metalurgi antara logam-logam yang disambung. Proses penyambungan logam dewasa

ini banyak dipakai di industri untuk pekerjaan konstruksi, pembuatan mesin,

peralatan pabrik, konstruksi perpipaan serta pekerjaan lain yang memerlukan

sambungan. Dalam setiap proses pengejaan pengelasan harus memenuhi standar

tertentu yaitu: ASME, ( American Society of Mechanical Engineers), API (American

Petroleum Institute). Dalam hal ini pemilihan proses las, pemilihan logam pengisi

(filler metal), perencanaan prosedur las, kualifikasi prosedur pengelasan, perancangan

dan prosedur pabrikasi, serta sistem pengendalian mutu harus dilakukan mengikuti

peraturan yang berlaku dalam standar.

Mawardi [3], agar suatu pelaksanaan konstruksi las dikerjakan dengan benar

dan berhasil, sehingga aman terhadap hasil yang dikerjakan, maka untuk setiap

pekerjaan las harus dimulai dengan pemilihan electroda las, proses pengelasan dan

variabel penting lainnya seperti: bentuk sambungan yang akan dikerjakan, baik di

pabrikasi maupun dilapangan, serta perlakuan panas yang akan dilakukan pada awal

dan selesainya pengelasan, PHT (Post Heat Treatment), PWHT (Post Weld Heat


33

Treatment ) dan arus listrik yang dipakai, untuk semua pekerjaan tersebut perlu

adanya spesifikasi prosedur pengelasan, WPS (Welding Procedure Specification).

Pada pengelasan TIG prosedur telah dirancang menurut ketentuan AWS,

standar diuji kualitas nya dengan berbagai uji test baik NDT (Non Destructif Test)

maupun mechanical test result, yang dibuktikan dengan suatu kualifikasi yang

disebut kualifikasi prosedur. Pelaksanaan kualifikasi diatur oleh ASME sect IX

standar.

Pengelasan yang paling popular di Indonesia yaitu pengelasan dengan busur

nyala listrik (SMAW), dibeberapa Industri yang mempergunakan teknologi canggih,

telah menggunakan jenis las TIG, MIG dan las tahan listrik (ERW). serta las busur

terendam (SAW).

Jenis-jenis pengelasan yang umumnya dilakukan adalah:

1. Proses pengelasan busur logam terbungkus (SMAW)

Salah satu jenis proses las busur listrik elektoda terumpan, yang menggunakan

busur listrik yang terjadi antara elektroda dan benda kerja setempat, kemudian

membentuk paduan serta membeku menjadi lasan. Elektroda terbungkus yang

berfungsi sebagai fluks akan terbakar pada waktu proses pengelasan dan gas yang

terjadi akan melindungi proses pengelasan terhadap pengaruh udara luar, cairan

yang terbungkus akan terapung membeku pada permukaan las yang disebut slag.

Proses pengelasan elektroda terbungkus terlihat pada gambar 2.1


34

Gambar.2.1 Proses pengelasan busur las terbungkus (SMAW)

2. Proses pengelasan busur terendam (SAW)

Ini adalah salah satu pengelasan dimana logam cair ditutup dengan fluks yang

diatur melalui suatu penampang fluks dan elektroda yang merupakan kawat pejal

diumpankan secara terus menerus, dalam pengelasan ini busur listrik nya

terendam dalam fluks dapat dilihat pada gambar 2.2. Prinsip las busur terendam

ini material yang dilas adalah baja karbon rendah, dengan kadar karbon tidak

lebih dari 0, 05%. Baja karbon menengah dan baja konstruksi paduan rendah

dapat juga dilas dengan proses SAW, namun harus dengan perlakuan panas

khusus dan elektroda khusus.

Gambar. 2.2 Proses Pengelasan Busur Terendam (SAW)


35

3. Proses pengelasan busur logam gas (GMAW)

Jenis pengelasan ini menggunakan busur api listrik sebagai sumber panas untuk

peleburan logam, perlindungan terhadap logam cair menggunakan gas mulia

(inert gas) atau CO2 merupakan elektroda terumpan yang diperlihatkan pada

gambar 2.3. Proses GMAW dimodifikasikan juga dengan proses menggunakan

fluks yaitu dengan penambahan fluks yang magnetig (magnetizen - fluks) atau

fluks yang diberikan sebagai inti (fluks cored wire).

Gambar.2.3 Proses pengelasan busur logam gas (GMAW)

4. Proses pengelasan busur berinti fluks (FCAW)

FCAW merupakan proses pengelasan busur listrik elektroda terumpan. Proses

peleburan logam terjadi diantara logam induk dengan elektroda berbentuk

turbolens yang sekaligus menjadi bahan pengisi, fluks merupakan inti dari

elektroda dan terbakar menjadi gas, akan melindugi proses dari udara luar, seperti

gambar 2.4.


36

Gambar.2.4 Proses pengelasan berinti fluks (FCAW)

5. Proses pengelasan busur tungsten gas (GTAW)

Pengelasan dengan memakai busur nyala api yang menghasilkan elektroda tetap

yang terbuat dari tungsten (wolfram), sedangkan bahan penambah terbuat dari

bahan yang sama atau sejenis dengan bahan yang dilas dan terpisah dari

torch, untuk mencegah oksidasi dipakai gas pelindung yang keluar dari torch

biasanya berupa gas argon 99%. Pada proses pengelasan ini peleburan logam

terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dan

logam induk. Proses pengelasan busur tungsten gas dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Proses Pengelasan Busur Tungsten Gas (GTAW)



37

2.2 Desain Sambungan Las

Desain sambungan las dan bentuk sambungan (welding joint), serta bentuk

dan ukuran alur las dalam konstruksi untuk merancang sambungan las adalah:

1. Persyaratan umum atau spesifikasi mutu (kekuatan) yang di inginkan.

2. Bentuk dan ukuran konstruksi las

3. Tegangan timbul akibat pengelasan (residual stress), maupun tegangan yang

diperhitungkan akan timbul akibat pemakaian (pembebanan)

4. Jenis proses las yang boleh dipakai

Beberapa Standar telah mengatur jenis – jenis sambungan, ada sembilan

jenis alur sambungan (kampuh) las yang utama seperti pada gambar 2.6

Gambar 2.6 Jenis-jenis Alur Sambungan ( Kampuh) Las [4]

38

2.3 Pengelasan TIG

TIG (Tungsten Innert Gas) adalah suatu proses pengelasan busur listrik

elektroda tidak terumpan, dengan menggunakan gas mulia sebagai pelindung terhadap

pengaruh udara luar, Pada proses pengelasan TIG peleburan logam terjadi karena

panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dengan logam induk.

Pada jenis ini logam pengisi dimasukan kedalam daerah arus busur

sehingga mencair dan terbawa ke logam induk. Las TIG dapat dilaksanakan secara

manual atau secara otomatis dengan mengotomatisasikan cara pengumpanan logam

pengisi.

Penggunaan las TIG mempunyai dua keuntungan, pertama kecepatan

pengumpanan logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus listrik sehingga

penetrasi kedalam logam induk dapat diatur semaunya. Cara pengaturan ini

memungkinkan las TIG dapat digunakan dengan memuaskan baik untuk pelat baja

tipis maupun pelat yang tebal. Sedangkan untuk Aluminium karena permukaannya

selalu dilapisi dengan oksida yang mempunyai titik cair yang tinggi, maka sebaiknya

memakai arus bolak balik frekuensi tinggi.

Sumber listrik yang digunakan untuk pengelasan TIG dapat berupa listrik

DC atau listrik AC. Pada umumnya dalam proses pengelasan TIG sumber listrik yang

digunakan mempunyai karakteristik yang lamban, sehingga dalam menggunakan

listrik DC untuk memulai menimbulkan busur perlu ditambah dengan listrik AC

frekuensi tinggi. Elektroda yang digunakan terbuat dari Wolfram murni atau paduan

antara wolfram – torium, yang berbentuk batang dengan garis tengah antara 1,0 mm


39

sampai 4,8 mm. Gas yang dipakai untuk pelindung adalah gas Argon murni, karena

pencampuran dengan O2 atau CO2 yang bersifat oksidator akan mempercepat keausan

ujung elektroda. Skema las TIG seperti diperlihatkan pada gambar, 2.7.

2

Keterangan Gambar. 1. Gas Argon 2. Box Pengatur Suhu pengelasan 3. Saluran Elektroda 4. Saluran Gas 5. Penyuplai Air dingin 6. Saluran Work 7. Saluran Air keluar 8. Torch 9. Logam Pengisi 10. Logam induk 11. Tombol kaki

Gambar 2.7 Skema Las TIG

1

10

7 9

8 5

4

36

11


40

Penggunaan logam pengisi tidak ada batasnya, biasanya logam pengisi

diambil logam yang mempunyai komposisi yang sama dengan logam induk.

Penggunaan mesin las TIG untuk beberapa jenis logam dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Penggunaan Mesin Las TIG untuk beberapa logam [4]

Logam

Listrik AC Frekuensi tinggi.

Listrik Dc polaritas lurus

Listrik DC polaritas balik

Baja Baja tahan karat Besi cor Aluminium dan Paduannya Magnesium dan Paduannya Tembaga dan Paduannya Aluminium brons

Terbatas Tebatas Terbatas Sesuai Sesuai

Terbatas Sesuai

Sesuai Sesuai Sesuai - - Sesuai Terbatas

- - - dapat utk pelat tipis dapat untuk pelat tipis - -

Sumber: Teknologi pengelasan logam 2.4 Metalurgi Las

Pengelasan adalah proses penyambungan dengan menggunakan energi

panas, karena proses ini maka logam disekitar lasan mengalami siklus termal cepat

yang menyebabkan terjadinya perubahan – perubahan metalurgi yang rumit,

deformasi dan tegangan – tegangan termal. Hal ini sangat erat hubunganya dengan

ketangguhan, cacat las, retak dan lain sebagainya yang umumnya mempunyai

pengaruh yang fatal terhadap keamanan dan konstruksi las

Sibarani [5], Logam akan mengalami pengaruh pemanasan akibat pengelasan

dan mengalami perubahan struktur mikro disekitar daerah lasan. Bentuk struktur


41

mikro bergantung pada temperatur tertinggi yang dicapai pada pengelasan, kecepatan

pengelasan dan laju pendinginan daerah lasan. Daerah logam yang mengalami

perubahan struktur mikro akibat mengalami pemanasan karena pengelasan disebut

daerah pengaruh panas (DPP), atau Heat Affected Zone.

Harsono W [4], menjelaskan daerah lasan terdiri dari tiga bagian:

1. Logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair

kemudian membeku.

2. Fusion Line, garis penggabungan atau garis batas cair antara logam las dan

logam Induk

3. Daerah pengaruh panas disebut HAZ (Heat Affected Zone), adalah logam

dasar yang bersebelahan dengan logam las selama pengelasan mengalami

pemanasan dan pendinginan yang cepat Pembagian daerah lasan dapat dilihat

pada gambar 2.8. 2

41

3

Keterangan: 1. Weld Metal (Logam Las)

2. Fusion Line (Garis Penggabungan)

3. H A Z (Daerah Pengaruh Panas)

4. Logam Induk

Gambar 2.8 Pembagian Daerah Las


42

2.4.1 Siklus termal daerah las

Siklus termal las adalah proses pemanasan dan pendinginan pada daerah lasan,

sebagai contoh dapat dilihat pada gambar. 2.9 dan gambar 2.10, menunjukan siklus

termal daerah lasan. Pada gambar 2.9 dapat dilihat siklus termal dari beberapa tempat

dalam daerah HAZ dengan kondisi pengelasan tetap, sedangkan pada gambar 2.10

menunjukan siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang berbeda.

Lamanya pendinginan dalam suatu daerah temperatur tertentu dari suatu siklus termal

las sangat mempengaruhi kualitas sambungan, karena itu banyak sekali usaha-usaha

pendekatan untuk menentukan lamanya waktu pendinginan tersebut.

Struktur makro dan sifat mekanik dari daerah HAZ sebagian besar tergantung

pada lamanya pendinginan dari temperatur 8000C sampai 5000C, sedangkan retak

dingin dimana hidrogen memegang peranan penting terjadinya sangat tergantung oleh

lamanya pendinginan dari temperatur 8000C sampai 3000C atau 1000C.

Gambar 2.9 Siklus termal dari beberapa tempat dalam daerah HAZ


43

Gambar 2.10 Siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang berbeda

2.4.2 Ketangguhan daerah lasan

Bila patah getas terjadi pada logam dengan daya tahan yang rendah,

perpatahan tersebut dapat merambat dengan kecepatan sampai 200 m/detik, yang

dapat menyebabkan kerusakan dalam waktu yang sangat singkat sekali.

Dalam hal sambungan las patah getas ini menjadi lebih penting karena

adanya faktor – faktor yang membantu seperti: konsentrasi tegangan, struktur tidak

sesuai dan adanya cacat dalam lasan. Pengaruh struktur logam las terhadap

ketangguhan pada dasarnya sama seperti pada batas las, tetapi pada logam las dalam

proses pengelasan ini mencair dan kemudian membeku maka kemungkinan besar

terjadi pemisahan komponen yang menyebabkan terjadinya struktur yang tidak

homogen.

2.4.3 Ketangguhan logam las

Logam las adalah logam yang dalam proses pengelasan mencair kemudian

membeku, sehingga logam las ini banyak sekali mengandung oksigen dan gas – gas


44

lain. Komposisi logam las sudah barang tentu tergantung daripada proses pengelasan

tetapi dapat diperkirakan bahwa komposisinya terdiri dari komponen logam induk dan

komponen bahan las yang digunakan.

Dalam menganalisa ketangguhan logam las harus diperhatikan pengaruh

unsur lain yang terserap selama proses pengelasan, terutama oksigen, dan pengaruh

dari struktur logam itu sendiri. Struktur logam daerah pengaruh panas atau HAZ

berubah secara berangsur dari struktur logam induk ke struktur logam las, pada

daerah HAZ dekat dengan daerah lebur, kristal tumbuh dengan cepat dan membentuk

butir-butir kasar daerah ini dinamakan batas las.

Didalam daerah pengaruh panas besar butir dan struktur berubah sesuai

dengan siklus termal yang terjadi pada waktu pengelasan, karena siklus termal yang

terjadi sangat komplek sehingga ketangguhannyapun semakin komplek.

2.4.4 Retak pada daerah las

Retak las dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu retak dingin dan retak

panas. Retak dingin adalah: retak yang terjadi di daerah las pada suhu dibawah suhu

transformasi martensit (Ms) yang tinggi nya kira – kira 3000 C. Retak dingin dapat

terjadi tidak hanya pada daerah HAZ, tetapi juga pada logam las.

Sedangkan retak panas adalah retak yang terjadi pada suhu diatas 5500 C,

retak panas yang sering terjadi pada logam las karena pembekuan biasanya berbentuk

retak kawah, dan retak memanjang.


45

2.5 Aluminium

Aluminium adalah paduan logam ringan yang mempunyai kekuatan tinggi

tahan terhadap korosi, dan merupakan konduktor listrik yang cukup baik. Paduan

Aluminium dapat diklasifikasikan dalam tiga bagian yaitu:

1. Berdasarkan pembuatan, klasifikasi paduan cor dan paduan tempa

2. Berdasarkan perlakuan panas

3. Berdasarkan unsur – unsur paduan

Berdasarkan klasifikasinya aluminium dibagi dalam tujuh jenis yaitu :

1. Jenis Al – murni (seri 1000)

Jenis ini adalah Aluminium dengan kemurnian antara 99% s/d 99,9%, Aluminium

dalam seri ini disamping sifatnya baik dan tahan karat, konduksi panas

dan konduksi listrik yang dapat memiliki sifat yang memuaskan dalam mampu

las dan mampu potong, hal yang kurang menguntungkan adalah dari segi

kekuatannya yang rendah.

2. Jenis paduan Al – Cu (seri 2000)

Jenis Paduan Al – Cu adalah jenis yang dapat diperlaku panaskan, dengan

melalui pengelasan endap atau penyepuhan sifat mekanik. Paduan ini dapat

menyamai sifat sifat dari baja lunak, tetapi daya tahan korosinya rendah bila

dibandingkan dengan jenis paduan yang lainnya, sifat mampu las nya juga kurang

baik, paduan jenis ini biasa digunakan pada konstruksi keling dan banyak sekali

digunakan pada konstruksi pesawat terbang.


46

3. Jenis paduan Al – Mn (seri 3000)

Paduan ini adalah jenis yang tidak dapat diperlaku – panaskan sehingga penaikan

kekuatannya hanya dapat diusahakan melalui pengerjaan dingin dalam proses

pembuatannya dari segi kekuatan jenis paduan ini lebih unggul dari pada jenis

Aluminium murni.

4. Paduan jenis Al – Si (seri 4000)

Paduan Al – Si termasuk jenis yang tidak dapat diperlaku panaskan, jenis ini

dalam keadaan cair mempunyai sifat mampu alir yang baik dan dalam proses

pembekuanya hampir tidak terjadi retak. Karena sifat – sifat nya, maka paduan

jenis ini banyak digunakan sebagai bahan atau logam las dalam pengelasan

paduan aluminium baik paduan cor maupun paduan tempa.

5. Paduan jenis Al – Mg (seri 5000)

Jenis ini tidak termasuk paduan yang tidak dapat diperlaku – panaskan,

tetapi mempunyai sifat yang baik dalam daya tahan korosi, terutama korosi

oleh air laut, dan dalam sifat mampu – las nya. Paduan Al – Mg banyak

digunakan tidak hanya dalam konstruksi umum, tetapi juga untuk tangki – tangki

penyimpanan gas alam cair dan oksigen cair. Karena Al – Mg mempunyai sifat

tahan korosi dan ringan, maka dapat digunakan untuk pekerjaan konstruksi

terutama untuk daerah yang berkorosif.

6. Paduan jenis AL – Mg – Si (seri 6000)

Paduan ini termasuk jenis yang dapat diperlaku – panaskan, dan mempunyai sifat

mampu potong, mampu las dan daya tahan korosi yang cukup. Sifat yang kurang


47

baik dari paduan ini adalah terjadi pelunakan pada daerah las sebagai akibat dari

panas pengelasan yang timbul.

7. Paduan jenia AL – Zn (seri 7000)

Paduan ini termasuk jenis yang dapat diperlaku – panaskan, sifat mampu - las

dan daya tahannya terhadap korosi kurang menguntungkan. Paduan Al – Zn – Mg

saat sekarang ini mulai banyak digunakan dalam konstruksi las, karena jenis ini

mempunyai sifat mampu las dan daya tahan korosi yang lebih baik dari pada

paduan dasar Al – Zn.

2.5.1. Aluminium-Magnesium

Dalam paduan biner Al-Mg satu fasa yang ada dalam keseimbangan dengan

larutan padat yang merupakan senyawa antar logam yaitu Al3Mg2. Sel satuannya

merupakan senyawa antar hexagonal susunan rapat (cph) tetapi ada juga dilaporkan

bahwa sel satuannya merupakan kubus berpusat muka (fcc) rumit. Titik eutektiknya

adalah 4500 C, 35% Mg dan batas kelarutan padatnya pada temperatur eutektik adalah

17,4% Mg, yang menurun pada temperetur biasa sampai kira-kira 1,9% Mg,

kemampuan penuaan dapat diharapkan secara praktis penambahan Mg tidaklah

banyak, pengerasan penuaan yang berarti tidak diharapkan.

Senyawaβ mempunyai masa jenis yang rendah dan mudah teroksidasi, oleh

karena itu biasanya ditambahkan sedikit flux dari Be sebagai contoh 0,004%. Paduan

Al-Mg mempunyai titik cair pada suhu 6500 C, temperatur kritis pada daerah HAZ


48

adalah 2500 C disini sudah terjadi perubahan Fasa dapat dilihat pada gambar. 2.11

diagram fasa dari AL-Mg.

Gambar. 2.11 Diagram Fasa titik cair Al-Mg 508

3

Pipa penghubung dari MHE yang digunakan pada penelitian ini terbuat

dari material paduan Al – Mg 5083, yang mempunyai komposisi kimia seperti

tabel 2.2.

Tabel. 2.2 Komposisi Kimia Aluminium- Mg 5083 dapat dilihat pada tabel [6]

Unsur Mg Si Fe Cu Mn Cr Zn Ti Komposisi % (berat)

4-4,9 0,4 0,4 0,1 0,4-1 0,05-0,25 0,25 0,15

Sumber: Mat web.com


49

Magnesium adalah unsur utama didalam AL-Mg yang mendapatkan kekuatan

tinggi dan ketangguhan yang baik melalui kerja dingin, bersama ketahanan korosi

yang sempurna dan mampu las. AL –Mg silika alloy (paduan), bila diberikan

perlakuan panas masih menghasilkan ketahanan kaorosi yang baik dan mampu las

yang baik, sedangkan AL Zink magnesium Alloy (paduan) dapat memberikan

ketahanan korosi, mampu las dan kekuatan yamg sangat tinggi ini apabila

ditambahkan ke Aluminium Tembaga Alloy untuk memperbaiki karakteristik proses

pelunakan.

Data-data mengenai keseimbangan dan penguapan dari AL-Mg dapat dilihat

pada gambar 2.12

Gambar, 2.12 Diagram kesetimbangan Fasa AL-Mg, dan penguapan dari Magnesium


50

Untuk pelarutan zat padat dari Aluminium-Magnesium dapat dilihat pada

tabel 2.3. Pada tabel dapat diketahui tekanan menurunkan kemampuan pelarutan

pada 1 GN/m2, kelarutan pada temperatur 7230K adalah 11% Mg. Sedangkan pada

7000K adalah 10,3% Mg, pada temperatur 6000K adalah 6,3%,dan pada temperatur

5000K adalah 3% Mg.

Tabel, 2.3 Pelarutan Zat padat dari Aluminium-Magnesium

Larutan Larutan 0K 0F % wt % at 723 700 650 600 550 500 450 400 300

842 800 710 620 530 440 350 260 80

17,4 15,3 11,5 8,1 5,5 3,7 2,6 2,0 1,9

18,5 16,4 12,5 9,0 6,4 4,5 3,3 2,7 2,3

Sumber: Pengetahuan bahan Teknik

2.6 Jenis Kampuh

Salah satu yang harus dipersiapkan sebelum melakukan pengelasan adalah

pembuatan kampuh las. Kampuh las berguna sebagai tempat pengisian logam pengisi

(elektroda) yang ikut mencair. Bentuk kampuh sangat mempengaruhi efisiensi

sambungan dan jaminan sambungan

Harsono.W [4], Pada dasarnya pemilihan bentuk kampuh menuju kepada

penurunan pemasukan panas dan penurunan logam las pada tingkat harga terendah

dan tidak menurunkan mutu dari sambungan.


51

Lincoln Electric [7], ada tiga aturan dalam pemilihan sambungan dan

kampuh:

1. Pemilihan sambungan yang memerlukan sedikit logam pengisi.

2. Penggunaan akar kampuh yang minimum dengan sudut yang kecil agar

dapat mengurangi jumlah logam pengisi.

3. Pada pelat yang tebal menggunakan kampuh ganda untuk mengurangi logam

pengisi.

Pada penelitian ini alur kampuh yang sesuai dengan tebal material pelat yang

digunakan (7 mm) jadi alur kampuh yang sesuai yaitu alur V tunggal, bentuk dan

ukuran kampuh telah di standarkan oleh American Welding Society (AWS). Dengan

variasi sudut kampuh 700, 800, 900, menggunakan kuat arus 100A, 125A dan 150 A.

2.7 Kekuatan Sambungan Las

2.7.1 Kekuatan tarik

Dalam sambungan las sifat tarik sangat dipengaruhi oleh sifat dari logam

induk, sifat daerah HAZ, sifat logam las dan sifat – sifat dinamik dari sambungan

berhubungan erat dengan geometri dan distribusi tegangan dalam sambungan.

Dalam pengujian batang uji tersebut dibebani dengan kenaikan beban sedikit

demi sedikit sampai batang uji patah, sifat – sifat tariknya dapat dihitung dengan

persamaan berikut:


52

Tegangan ; )/( 2

0

mmkgAF

=σ (2.1)

F = beban (kg)

A0 = luas mula dari penampang benda uji (mm2)

Regangan: %1000

0 xL

LL−=ε (2.2)

L0 = panjang mula dari benda uji

L = panjang benda uji yang dibebani

Reduksi Penampang: RA = %1000

0 xA

AA f− (2.3)

A0 = Luas penampang mula

Af = Luas penampang akhir

2.8 Struktur Makro

Pada pengujian struktur makro dilakukan pengamatan bagian penampang pada

material aluminium yang patah setelah pengujian. Kemudian dilakukan pengamatan

untuk mengetahui bentuk butir makro pada aluminium dari tepi menuju kepusat

daerah patahan.

Struktur dendritik yang diperlihatkan pada gambar 2.13 terbentuk ketika

kecepatan pembekuan meningkat, dendrit ini berkembang dalam arah tiga dimensi

sehingga amat sulit untuk diamati karena hanya pada potongan bidang yang dapat

diamati.


53

Gam

bar 2.13 Bentuk Struktur Dendritik

2.8.1 Strutur Makro Daerah Pengaruh Panas (HAZ)

Struktur, kekerasan dan berlangsungnya transformasi dari daerah HAZ dapat

dibaca dengan segera pada diagram transformasi pendinginan berlanjut atau diagram

CCT. Diagram semacam ini dapat digunakan untuk membahas pengaruh struktur

terhadap retak las, keuletan. Yang kemudian dapat dipakai menentukan prosedur dan

cara pengelasan.

Suatu contoh dari diagram CCT ditunjukan pada gambar 2.14 disini

ditunjukan hubungan antara suhu mula dan suhu akhir transformasi dengan lama

pendinginan dari 8000C (garis tebal). Garis putus menunjukan beberapa contoh siklus

termal las yang bila digabung dengan garis tebal dari diagram CCT seperti

diperlihatkan pada gambar menunjukan tahap-tahap transformasi selama pendinginan

dan dapat dipakai untuk meramalkan struktur akhir yang akan dibentuk.


54

Gambar 2.14 Hubungan antara suhu mula dan suhu akhir transformasi dengan lama pendinginan dari 8000C

2.8.2 Ketangguhan dan Penggetasan Batas Las

Struktur logam pada daerah pengaruh panas (HAZ) berubah secara berangsur

dari struktur logam las, sepeti yang terlihat pada gambar 2.15. Pada daerah HAZ yang

dekat dengan garis lebur, kristalnya tumbuh dengan cepat dan membentuk butir-butir

kasar, daerah ini dinamakan batas las.

Gambar. 2.15. Skema Struktur Mikro pada daerah HAZ


55

Didalam daerah pengaruh panas, besar butir dan struktur berubah sesuai

dengan siklus termal yang terjadi sewaktu pengelasan. Karena siklus termal yang

terjadi sangat rumit maka dengan sendirinya perubahan ketangguhannyapun sangat

rumit, hal ini dapat dilihat pada diagram dalam gambar 2.16.

Gambar. 2.16. Perubahan Temperatur Transisi pada Lasan

Pada daerah batas las dimana butir-butirnya sangat kasar, logam menjadi

getas dan disebut penggetasan batas las.

2.9 Kerangka konsep

Hasil yang diperoleh dalam suatu penelitian dipengaruhi oleh variabel

penelitian itu sendiri. Kerangka konsep dalam penelitian ini digambarkan pada

gambar 2.17. Dapat dilihat permasalahan penyambungan pipa penghubung MHE

(Al – Mg 5083), yang menggunakan pengelasan TIG. Hasil dari pengelasan untuk

melihat ketangguhan dari sambungan kampuh V tunggal menggunakan Variasi sudut,

Variasi besar arus dan logam pengisi yang digunakan.


56

Permasalahan: Penyambungan pipa penghubung MHE (Al-Mg5083)

Kerusakan yg terjadi: ● bocor ● retak

Penyebab kerusakan: ● proses pengelasan yg tidak sesuai ● desain kampuh / sambungan yang belum tepat ● arus yang tidak sesuai

Pengelasan TIG ●variasi sudut kampuh ●variasi besar arus ●logam pengisi yang sesuai

Pengujian ● cacat las ● tarik ● struktur makro

Hasil Penelitian ●sudut kampuh yang optimal ●kuat arus yang sesuai ●cacat las ● kekuatan tarik hasil pengelasan ● struktur makro

Gambar 2.17 Kerangka Konsep Penelitian


57

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pendahuluan

Aluminium merupakan logam ringan mempunyai ketahanan korosi yang baik,

hantaran listrik yang baik serta sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam.

Kekuatan mekaniknya yang sangat meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Mn,

Zn, Ni, dan sebagainya, material ini dipergunakan didalam bidang yang luas

bukan saja untuk peralatan rumah tangga tapi juga dipakai untuk keperluan

material pesawat terbang, mobil, kapal laut serta konstruksi.

Paduan Aluminium-Magnesium (Al-Mg) mempunyai ketahanan korosi yang

sangat baik, sejak lama disebut hidronalim dan dikenal sebagai paduan yang tahan

korosi. Cu dan Fe sangat berbahaya bagi ketahanan korosi terutama Cu sangat

memberikan pengaruhnya. Paduan Aluminium-Magnesium 5083 yang dianil adalah

paduan antara (4,5 % Mg) kuat dan mudah dilas oleh karena itu sekarang dipakai

sebagai bahan untuk tangki LNG. Indentifikasi jenis material pipa penghubung

(MHE) yang terbuat dari Alumunium - Mg 5083 dengan sifat mekanik sebelum

dilakukan pengelasan, seperti diperlihatkan pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Sifat Mekanik Material Al-Mg 5083

Sifat Mekanik Al-Mg 5083 Tensile Yield Strength (MPa) Tensile Strength Ultimate (MPa) Elongation (%)

701.88 287.53 10.08

Sumber: Hasil Penelitian


58

Proses pengelasan yang lazim dilakukan untuk penyambungan paduan

Aluminium-Magnesium 5083 adalah TIG. Pengelasan TIG suatu proses pengelasan

busur listrik elektroda tidak terumpan dengan menggunakan gas mulia sebagai

pelindung terhadap udara luar. Pada proses pengelasan TIG peleburan terhadap logam

terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dengan logam

induk. Penggunaan las TIG mempunyai dua keuntungan :

1. Kecepatan pengumpanan logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus

listrik sehingga penetrasi kedalam logam induk dapat mudah diatur

2. Kualitas yang lebih baik dari daerah lasan

4.2 Spesimen Uji Tarik Al-Mg 5083

Seperti yang telah dijelaskan pada Bab 3 sebelumnya, bentuk spesimen

disesuaikan dengan standard AWS A5.28 untuk pengujian tarik. Gambar 4.1

memperlihatkan bentuk spesimen uji tarik.

Gambar 4.1 Spesimen Uji tarik


59

4.3 Sifat Mekanis Al-Mg 5083 Hasil Uji Tarik

Kekuatan suatu material dapat dilihat dari beberapa variabel pengujian, baik

mekanis maupun fisis. Salah satu pengujian mekanis yang sering dilakukan adalah

pengujian tarik. Pada penelitian ini sasaran utama yang ingin dicapai adalah

mengetahui kekuatan tarik material paduan Al-Mg 5083 yang telah mengalami proses

pengelasan TIG. Sebagaimana telah dipaparkan pada Bab pendahuluan, material ini

digunakan pada pipa-pipa dikilang LNG Arun.

Dengan memvariasikan besarnya sudut kampuh dan kuat arus diharapkan

hasil kekuatan tarik dari material paduan Al-Mg 5083 dapat meningkat. Setelah

semua spesimen dilakukan pengujian tarik menggunakan universal testing machine

dan dilakukan perhitungan, maka didapat sejumlah parameter hasil pengujian. Tipikal

grafik tegangan regangan yang dihasilkan dari masing-masing variasi sudut kampuh

dan kuat arus diperlihatkan pada gambar 4.2 s.d 4.7, sedangkan parameter hasil

pengujian tersebut ditabelkan pada tabel 4.2.

Gambar 4.2 s.d 4.3 adalah grafik tipikal tegangan vs regangan tarik untuk

sudut kampuh 700 dengan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A. Dari ketiga gambar

tersebut dapat diperoleh informasi bahwa grafik mempunyai daerah elastistas yang

cukup jelas. Disini terlihat juga adanya fenomena perpanjangan yang cukup jelas

terjadi pada sudut kampuh 700. Dari kontur grafik menunjukan bahwa pengelasan

material paduan Al-Mg 5083 dengan sudut kampuh 700 mempunyai sifat yang relatif

ulet.


60

(a)

(b)

Gambar 4.2 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 700

(a) Kuat arus 100A (b) kuat arus 125A


61

Gambar 4.3 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 70 Kuat arus 150 A

Karakteristik grafik dari hasil pengujian tarik untuk pengelasan paduan Al-Mg

5083 dengan sudut kampuh 800 tidak jauh berbeda dengan pengelasan paduan Al-Mg

5083 dengan sudut kampuh 700 (Gambar 4.4 s.d 4.6). Dari ketiga gambar tersebut

dapat juga diperoleh informasi bahwa grafik mempunyai daerah elastistas yang cukup

jelas. Disini juga terlihat adanya fenomena perpanjangan yang cukup jelas pada saat

penarikan. Dari kontur grafik ini menunjukan bahwa pengelasan material paduan Al-

Mg 5083 dengan sudut kampuh 800 juga mempunyai sifat yang relatif ulet.


62

(a) 10,5

9,8

5,7

4,6

2,3

0

6 12 24180 30

Tega

ngan

Kgf

/mm

2

Regangan %

11

(b)

8,8

7,8

5,5

3,6

0

Gambar 4.4 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 800 (a) Kuat arus 100A (b) kuat arus 125A

0 11 22 33 44 55 Regangan %

Tega

ngan

Kgf

/mm

2


63

8,2

7,4

5,6

4,3

0 0 13 26 39 52

11

Regangan %

Tega

ngan

Kgf

/mm

2

65


Karakteristik grafik dari hasil pengujian tarik untuk pengelasan paduan Al-Mg

5083 dengan sudut kampuh 900 berbeda dengan pengelasan paduan Al-Mg 5083

dengan sudut kampuh 700 dan 800 (Gambar 4.7 s.d 4.9). Pada pengelasan dengan

sudut kampuh ini, menggunakan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A mempunyai

kontur grafik yang cenderung lurus. Disini terlihat kecilnya terjadi perpanjangan pada

saat penarikan dan daerah elastistas tidak terlihat dengan jelas. Dari kontur grafik

yang ditampilkan menunjukan bahwa pengelasan material paduan Al-Mg 5083

dengan sudut kampuh 900 juga mempunyai sifat yang relatif getas.


64

(a) 15

13.5

10,6

7,2

4,5

0

15

12,4

9,1

7,4

5,7

0 0 3,5 7 10,5 14 17,5

Regangan %

Tega

ngan

Kgf

/mm

2

Gambar 4.6 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 900 (a) Kuat arus 100A (b) kuat arus 125A

0 6 12 18 24 30 Regangan %

Tega

ngan

Kgf

/mm

2

(b)


65

3,0

5,0

8,5

11.7

15

0 0 6 12 18 24 30

Regangan %

Tega

ngan

Kgf

/mm

2


Tabel 4.2 Data nilai rata-rata hasil pengujian

α I V v(in/menit) H F (N) A0(mm) yσ (Mpa) uσ (Mpa)

700

700

700

800

800

900

900

900

900

100 125 150 100 125 150 100 125 150

30 30 30 30 30 30 30 30 30

5 5 5 7 7 7 9 9 9

480 480 480

342.8 342.8 342.8 266.6 266.6 266.6

10596.889749.95 8814.29 13199.1611621.2310922.0017960.0916448.9015526.72

134.40 134.90 136.32 136.32 133.00 134.40 133.00 134.40 134.90

48.54 42.12 35.43 56.09 50.41 42.62 71.32 61.42 52.30

78.85 72.27 64.66 96.82 87.37 81.26 135.04 122.38 115.10

Sumber: Hasil penelitian


66

Parameter hasil pengujian yang tercatat dapat ditabelkan pada tabel 4.2. Dari

tabel 4.2 dapat dilihat untuk sudut kampuh 700 dengan kuat arus 100 A, 125 A dan

150 A memiliki kekuatan tarik yang berbeda. Pada sudut kampuh 700 kekuatan tarik

tertinggi terjadi pada kuat arus 100 A, sebesar (78.85 MPa) dan yang terendah pada

kuat arus 150 A, yaitu (64.66 MPa).

Hal yang sama juga terjadi pada sudut kampuh 800 dan 900. Pada sudut

kampuh 800, kekuatan tarik tertinggi sebesar (96.82 MPa) terjadi pada kuat arus

100 A dan terendah pada kuat arus 150 A (81.26 MPa). Demikian juga pada sudut

kampuh 900, pada kuat arus 100 A menghasilkan kekuatan tarik yang lebih baik

dibandingkan kuat arus 125 A dan 150 A, yaitu (135.04 MPa), sedangkan yang

trerendah (115.10 MPa)

Dari hasil di atas terlihat bahwa pada pengelasan TIG untuk paduan Al-Mg

5083, faktor kuat arus sangat mempengaruhi hasil lasan (kekuatan tarik). Disini

terlihat kuat arus 100 A dapat menghasilkan kekuatan las yang lebih baik

dibandingkan 125 A dan 150 A. Pada tabel 4.2 juga menunjukan bahwa kuat arus

semakin tinggi akan menyebabkan kekuatan las menurun, dengan kata lain kuat arus

yang besar belum menjamin kekuatan las akan meningkat. dapat digambarkan dalam

bentuk grafik berdasarkan kuat arus dari masing-masing variasi sudut kampuh.

Gambar 4.8 s.d 4.10 memperlihatkan hasil pengelasan dengan kuat arus 100 A,

125 A dan 150 A berdasarkan variasi sudut kampuh. Gambar 4.8 memperlihatkan

hasil pengelasan dengan kuat arus 100 A, disini terlihat sudut kampuh 900

mempunyai tegangan tarik rata-rata lebih baik dibandingkan sudut kampuh 800 dan


67

700. Tegangan tarik terendah pada kuat arus 100 A terjadi pada sudut kampuh 700.

Hal yang sama juga terjadi pada pengelasan dengan kuat arus 125 A dan 150 A

(gambar 4.9 dan 4.10). Dari ketiga grafik tersebut dapat dikatakan bahwa untuk

pengelasan material paduan Al-Mg 5083 luasan sudut kampuh sangat mempengaruhi

kekuatan pengelasan.

0

30

60

90

120

150

Spesimen

Tega

ngan

Tar

ik (M

Pa)

sudut 70 sudut 80 sudut 90

1 2 3

Gambar 4.8 Grafik hasil uji tarik Spesimen Las sudut 700, 800 dan 900

menggunakan arus pengelasan 100 A


68

0

30

60

90

120

150

Spesimen

Tega

ngan

Tar

ik (M

Pa)


2 1 3



0

30

60

90

120

150

Spesimen

Tega

ngan

Tar

ik (M

Pa)


1 2 3




69

4.4 Analisa statistik dengan metode Anova (Varian)

Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh variabel bebas (kuat arus dan sudut

kampuh) terhadap variabel tidak bebas tegangan (tensile), maka perlu dilakukan uji

statistik. Salah satu metode statistik yang digunakan adalah analisa varian (analysis of

variance). Analisa data varian ini menggunakan Gnumeric yang berjalan di plat form

operating sistem Linux. Langkah yang dilakukan adalah mengelompokkan data

seperti terlihat pada tabel 4.3 s.d 4.8.

Tabel 4.3 Interaksi sudut kampuh 700 dan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A

Sudut Kampuh 70 Kolom Pengamatan Sij Ssij SSDij Ln SSDij xij

1 73.06 83.75 79.73 236.54 18708.699 58.31 4.06575 78.85 2 69.82 72.86 74.14 216.82 15680.1516 9.85 2.28721 72.27 3 63.25 66.49 64.23 193.97 12546.9755 5.52 1.70872 64.66

Total 647.33 46935.8261 73.68 8.06168 71.93 Sumber: Hasil penelitian



1 91.59 102.97 95.91 290.47 28190.2771 66.00 4.18971 96.822 77.96 95.61 88.55 262.12 23060.1362 157.84 5.06157 87.373 81.79 81.49 80.51 243.79 19812.0843 0.90 -0.10952 81.26

Total 796.38 71062.4976 224.74 9.14176 88.49Sumber: Hasil penelitian


70



1 131.9 134.94 138.27 405.11 54725.0065 20.30 3.01074 135.042 122.97 125.23 118.95 367.15 44953.2763 20.24 3.00744 122.383 116.6 112.29 116.4 345.29 39753.5641 11.84 2.47115 115.10

Total 1117.55 139431.8469 52.37 8.48933 124.17

Grand Total 2561.26 257430.1706 350.79 25.69277 94.86 Sumber: Hasil penelitian

Tabel 4.6 Harga rata-rata dari interaksi sudut kampuh 700, 800, 900

Tabel Harga Rata-rata Baris Rata-rata Kolom 1 2 3

Baris

1 2 3

135.04 96.82 78.85

122.38 87.37 72.27

115.1 81.26 64.66

124.17 88.49 71.93

Rata-rata kolom

103.57 94.01 87.01 94.86296

Sumber: Hasil Penelitian Tabel 4.7 Hasil penjumlahan dan pengkuadratan dari interaksi antara sudut kampuh 700, 800, 900 dengan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A.

Baris Kolom

1 2 3 S i. SS i.

1 236.54 216.82 193.97 647.33 419036.1289 2 290.47 262.12 243.79 796.38 634221.10 3 405.11 367.15 345.29 1117.55 1248918.003

S .i 932.12 846.09 783.05 2561.26 2302175.236 SS .i 868847.69 715868.3 613167 2197883.28

Sumber: Hasil penelitian


71

Tabel 4.8 Uji statistik

SS i. 2302175.24 SS .I 2197883.28 SS .. 2561.26 k = 3 m = 3 n = 3 C 1.1852E+00 km - 1 8

LN 2.9698E+00 k m (n - 1) 18 2.16160 k - 1 2

Barlett Test 12.274690 m - 1 2 X.95; f = 8 15.5 (k - 1) (m - 1) 4

SSD0 1.4465E+04 S0 1808.1566 SSD1 3.5079E+02 S1 19.4883 SSD3 1.2832E+04 S3 6416.1652 SSD4 1.2443E+03 S4 622.1676 SSD2 3.7797E+01 S2 9.4493

Fraktil distribusi rasio - var. f Pemb. f Penyebut 95% 97.5%

Interaksi : 4 18 2.93 3.61 Baris : 2 18 3.55 4.56 Kolom : 2 18 3.55 4.56 Baris : 2 4 6.94 10.6 Kolom : 2 4 6.94 10.6

Tes Ketiadaan Interaksi 0.4849 Tidak Ada Interaksi Tes Kesamaan Baris 679.0077 329.2315 Tidak SamaTes Kesamaan Kolom 65.8425 31.9252 Tidak Sama

Varian Penyebut S22 S1

2 Sumber: Hasil penelitian

4.4.1 Analisa keseragaman varian:


72

Analisa Varian dimulai dengan melakukan tes kesamaan Varian data sudut

kampuh dan kuat arus pengelasan dengan tes barlett (X2), dalam hal ini perlu

dimasukkan harga fraktil distribusi X2 (f = k . m–1) untuk tingkat kepercayaan 95 %.

Tes barlet dilakukan untuk mengetahui keseragaman Varian dari sudut

kampuh dan kuat arus pengelasan artinya ketiga kelompok data sudut kampuh bisa

dianggap berasal dari satu populasi dan data-data tersebut layak untuk

diperbandingkan. Bila harga barlett ( X2 ) dari hasil perhitungan lebih kecil dari harga

barlett dengan fraktil (9-1) dimana diberikan nilai kepercayaan 95 %, maka hipotesa

kesamaan ke sembilan varian dapat diterima. Dengan demikian harga gabungan S12

(variai dalam set) dapat dimanfaatkan dalam pengetesan beberapa hipotesa.

4.4.2 Hipotesa varian interaksi

Hipotesa dilakukan untuk pengamatan sudut kampuh dan kuat arus pengelasan

saling berkaitan dalam mempengaruhi hasil pengamatan. Hipotesa ini dilakukan

dengan membandingkan varian interaksi S22 dengan varian dalam set S1

2. Bila harga

rasio varian interaksi lebih kecil dari harga fraktil distribusi varian V2 untuk tingkat

kepercayaan 97, 5 %, maka hipotesa ketiadaan interaksi dapat diterima.

Pengujian hipotesa berikutnya menggunakan S12 sebagai pembanding hasil

pengujian dari hipotesa interaksi yang dilakukan menunjukan bahwa rasio varian

interaksi lebih kecil dari fraktil distribusi varian (S22/S1

2 < V20,975 ) oleh karena itu

terjadi interaksi. Hal tersebut mengindikasikan bahwa sudut kampuh dan kuat arus

secara bersamaan dalam mempengaruhi kekuatan tarik.

4.4.3 Hipotesa Kesamaan Baris


73

Hipotesa ini dilakukan untuk mengetahui apakah data dari sudut kampuh

berpengaruh terhadap variabel output tensile (tegangan). Untuk itu perlu

diperbandingkan harga varian antar baris (S32 ) dengan varian dalam set (S1

2).

Bila perbandingan tersebut lebih besar dari fraktil distribusi rasio varian, maka

terjadi pengaruh dari data sudut kampuh terhadap nilai tensile (tegangan). Dari data

pengujian diketahui S22/S1

2 > V20,975, oleh karena itu sudut kampuh mempengaruhi

tensile (tegangan).

4.4.4 Hipotesa kesamaan kolom

Hipotesa ini untuk mengetahui apakah data mengenai kuat arus pada

pengelasan berpengaruh terhadap variabel output tensile (tegangan). Untuk itu

dilakukan perhitungan rasio varian antar kolom (S42) dengan varian dalam (S1

2).

Bila rasio tersebut lebih besar dibandingkan harga fraktil distribusi varian

maka dapat diambil kesimpulan bahwa kuat arus pada pengelasan mempunyai peran

dalam menentukan nilai tensile (tegangan). Data hasil pengujian menunjukan (S42/S1

2)

> V20,975, dapat dilihat bahwa kuat arus sangat mempengaruhi nilai tensile (tegangan)


60

90

120

150

egan

gan

Tarik

(MPa

)

100 A

74

Gambar 4.11 Grafik hasil pengujian statistik dengan menggunakan metode analisis varian (anova)

Grafik yang terlihat pada gambar 4.11 adalah nilai rata-rata hasil pengujian

tegangan tarik dengan variasi sudut kampuh dan kuat arus. Sebagai mana diketahui

bahwa nilai rata-rata tidak dapat memberikan informasi tentang variasi data dalam set

atau perbedaan antara data terkecil dengan data terbesar (data extrim). Informasi

yang dapat diketahui dari grafik tersebut adalah garis dengan slope atau gradient

tertentu yang menunjukkan trend perubahan kekuatan tarik sesuai dengan perubahan

sudut kampuh dan kuat arus. Dari grafik pengujian tarik diatas tidak terlihat

perubahan trend yang mencolok dengan memperhatikan slope garis ketiga kelompok

data yang relatif sama.

4.5 Pemeriksaan Cacat Las


75

Pemeriksaan cacat las dilakukan dengan cara pengujian tidak merusak NDT

(Non Destructif Test) menggunakan peralatan Ultrasonic test, dari hasil pemerikasaan

yang dilakukan oleh tim Inpeksi welding dari PT. Superintending Company of

Indonesia (SUCOFINDO) ke 27 spesimen Aluminium - Mg 5083 yang telah

mengalami pengelasan tidak menunjukan adanya cacat las, dalam artian masih dalam

kriteria batasan yang bisa diterima (Acceptance Standard Ansi B 31.3) . Hasil

pemeriksaan (Test Report) dapat dilihat pada lampiran 6.

4.6 Analisa Struktur Makro Terhadap Perpatahan

Pada pengujian struktur makro ini dilakukan pengamatan pada bagian patahan

dari spesimen Al-Mg 5083 sesudah dilas dan mengalami pembebanan tarik, kemudian

dilakukan pengamatan struktur makro untuk mengetahui bentuk butir yang

terkandung pada patahan material sesuai dengan bentuk kampuh dan kuat arus yang

digunakan pada penelitian ini.

Dari hasil pengamatan menunjukan secara umum penampakan struktur

makro pada setiap variasi sudut kampuh dan kuat arus pengelasan memiliki bentuk

butir yang dendritik dan beberapa bentuk garis eutektik yang halus dan memanjang.

Struktur dendritik terbentuk ketika kecepatan pembekuan meningkat, dendrit ini

berkembang dalam arah tiga dimensi sehingga agak sulit untuk diamati karena hanya

bagian patah bidang yang dapat diamati. Secara umum penampakan struktur makro

pada setiap variasi arus pengelasan dan sudut kampuh memiliki bentuk butir yang


76

sama, pengamatan dilakukan pada bagian tengah dan tepi pada patahan aluminium –

magnesium 5083 hasil pengujian tarik dengan pembesaran 50 x.

Beberapa keistimewaan struktur makro pada patahan logam aluminium –

magnesium 5083 menunjukan ukuran dan bentuk butir dendritik yang sama, hal ini

disebabkan bentuk butir yang halus (fine) dan kasar sama akan menghasilkan

kombinasi yang baik antara kekuatan dan keuletan pada logam aluminium, ini dapat

dilihat pada gambar 4.12 sd 4.20.

Gambar. 4.12 Struktur makro pada penampang patahan spesimen, sudut 700dengan kuat arus 100 A pembesaran 50 x

Gambar 4.12 dari spesimen las Al-Mg 5083 dengan sudut kampuh 700 pada

patahan hasil pengujian tarik menunjukan butiran dendrit yang memanjang terlihat

pada penampang patahan, serta kandungan butiran eutektik silikon. kasar yang

memanjang dan menyebar melintang arah penarikan.


77

Gambar. 4.13 Struktur makro pada penampang patahan spesimen, sudut 700 dengan kuat arus 125 A pembesaran 50 x

Pada gambar 4.13. Patahan sudut kampuh 700 dengan kuat arus 125 A dari

hasil pengamatan pada penampang patahan menunjukan bentuk struktur butiran

eutektik silikon yang menumpuk dan kasar, dibeberapa bagian cenderung membentuk

garis eutektik dan sebagian butiran dendrit yang menumpuk dan beorientasi searah

dengan arah tarikan.

Gambar. 4.14 Struktur makro pada penampang patahan spesimen sudut 700 dengan kuat arus 150 A. pembesaran 50 x

Dari hasil patahan spesimen gambar 4.14 dengan sudut kampuh 700

menggunakan arus pengelasan 150 A, pada penampang patahan menunjukan bentuk

garis struktur butiran eutektik silikon yang halus didalamnya, serta butiran dendrit


78

yang kasar dan sebagian memanjang menyebar terlihat jelas pada permukaan

penampang patahan spesimen..

Gambar. 4.15 Struktur makro penampang patahan spesim 800 dengan kuat arus 100A pembesaran 50 x.

en,sudut

Pada gambar 4.15 patahan spesimen sudut kampuh 800 dengan kuat arus

pengelasan 100 A menunjukan bentuk butir pada bagian tepi dan tengah memiliki

kesamaan bentuk butiran dendrit kasar dan halus dengan orientasi tidak teratur,

kemudian pada bagian tengah memiliki bentuk butir yang mirip hal ini disebabkan

terjadinya kondisi steady

Gambar. 4.16 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 800

dengan kuat arus 125 A pembesaran 50 x


79

Gambar 4.16. struktur makro pada patahan spesimen dengan sudut kampuh 800

menggunakan arus pengelasan 125 A, menunjukan bentuk struktur butiran dendrit

yang sama menumpuk kasar dan halus serta beberapa bagian agak memanjang

dikelilingi garis eutektik silikon

Gambar. 4.17 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 800dengan kuat arus 150 A pembesaran 50 x

Hasil pengamatan pada patahan spesimen dengan sudut kampuh 800 dengan

kuat arus pengelasan 150 A, pada gambar 4.17 terlihat bentuk butiran struktur yang

sama tidak berorientasi sudah memisah, menyebar pada permukaan penampang

patahan. Serta bentuk garis-garis eutektik yang terlihat jelas patahan pada spesimen.

Gambar 4.18 Struktur makro pada penampang patahan spesimen, sudut 900dengan kuat arus 100 A. pembesaran 50 x


80

Pada patahan spesimen yang diperlihatkan gambar 4.18. dengan sudut

kampuh 900 dan kuat arus pengelasan 100A menunjukan butiran dendrit yang halus

memanjang. Hal ini disebabkan pada awal pembekuan berupa inti kemudian

berkembang dan menumpuk dengan jari-jari berbentuk butir tidak berorientasi serta

garis-garis eutektik silikon.

Gambar. 4.19 Struktur makro pada penampang patahan spesim sudut 900 dengan kuat arus 125 A. pembesaran 50 x

en,

Bentuk struktur dari patahan spesimen dengan sudut kampuh 900

menggunakan arus pengelasan 125 A, pada gambar 4.19. menunjukan bentuk struktur

butiran-butiran dendrit yang kasar menumpuk, sebagian agak menyebar dan

banyaknya bentuk garis-garis eutektik yang diakibatkan oleh arah penarikan.

Gambar. 4.20 Struktur makro penampang patahan spesimen, sudut 900 dengan kuat arus 150 A. pembesaran 50 x


81

Gambar 4.20 pada patahan spesimen dengan sudut kampuh 900

menggunakan kuat arus pengelasan 150 A menunjukan bentuk butir dendritik yang

kasar sebagian menyebar tidak beraturan cendrung memiliki arah memanjang, serta

bentuk butiran eutektik silikon yang halus pada garis eutektik, ini disebabkan karena

adanya penarikan pada aluminium.


82

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan pada pengelasan material

Aluminium-Magnesium 5083, menggunakan sudut kampuh V tunggal dengan kuat

arus, 100 A, 125 A, 150 A. Dapat diperoleh beberapa kesimpulan yang merupakan

jawaban dari tujuan penelitian ini. Hasil-hasil penelitian tersebut dapat ditarik

kesimpulan sebagai berikut:

1. Dari variasi kampuh α 700, 800 dan 900 menggunakan kuat arus 100 A, 125 A,

150 A menghasilkan kekuatan tarik yang berbeda. Kekuatan tarik tertinggi

dihasilkan olehsudut kampuh α 900 dengan kuat arus 100 A sedang kekuatan

tarik terendah terjadi pada kampuh α 700 dengan kuat arus 1500.

2. Dari hasil pengujian terlihat bahwa pada pengelasan TIG untuk paduan

Al-Mg 5083, besar sudut kampuh, faktor kuat arus sangat mempengaruhi

hasil lasan (kekuatan tarik). Disini terlihat kuat arus 100 A dapat

menghasilkan kekuatan las yang lebih baik dibandingkan 125 A dan 150 A.

3. Dari hasil pengujian statistik dengan menggunakan metode Anova. Pengujian

hipotesa menggunakan S12 (varian dalam set) sebagai pembanding dari

hipotesa interaksi yang dilakukan menunjukan bahwa rasio varian

interaksi lebih kecil dari fraktil distribusi varian (S22/S1

2 < V20,975 ). Hal


83

tersebut mengindikasikan bahwa sudut kampuh dan kuat arus sangat

mempengaruhi kekuatan tarik.

4. Pemeriksaan cacat las pengujian tidak merusak NDT (Non Destructif Test)

menggunakan peralatan Ultra sonic test, ke 27 spesimen aluminium - Mg

5083 yang telah mengalami pengelasan tidak menunjukan adanya cacat las,

dalam artian masih dalam kriteria batasan yang bisa diterima (Acceptance

Standard Ansi B 31.3) .

5. Pengamatan struktur makro pada bagian patahan dari spesimen Al-Mg

5083, menunjukan hasil secara umum penampakan struktur makro pada

setiap variasi sudut kampuh dan kuat arus pengelasan memiliki bentuk

butir yang dendritik, struktur dendritik terbentuk ketika kecepatan

pembekuan meningkat dan beberapa bentuk retakan kawah yang memanjang,

retakan kawah ini terjadi karena proses penarikan logam yang diakibatkan

oleh pembebanan tarik. Secara umum penampakan struktur makro pada setiap

variasi arus pengelasan dan sudut kampuh memiliki bentuk butir yan sama

(equiased).

5.2 Saran

1. Pada pelaksanaan proses pengelasan ada beberapa faktor yang harus

diperhatikan diantaranya parameter las yang benar dan harus terjamin,

menjaga agar pada saat proses pengelasan tidak terkontaminasi atmosfir.

Begitu juga dengan pemeriksaan cacat las disarankan harus teliti dan akurat


84

didalam membaca data hasil pemeriksaan baik itu secara tidak merusak

(Non Destructif Test) maupun merusak (Destructif Test) pada spesimen yang

telah dilas.

2. Dari hasil yang diperoleh pada penelitian ini kepada perusahaan yang

menggunakan pengelasan TIG khususnya yang memakai material Al-Mg 5083

dianjurkan untuk sudut kampuh pengelasan menggunakan α 900 dengan kuat

arus pengelasan 100A, hasil ini lebih maksimal dibandingkan dengan

penggunaan sudut kampuh yang digunakan selama ini yaitu α 700, 800 dengan

kuat arus 120 A dan 190 A.


85

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zubir. 2000. Analisa kerusakan dan Perbaikan Alat penukar kalor (MHE) pada P.T. Arun NGL.Co. Laporan Akamigas, Cepu

[2] P.T. Arun NGL Co, 1991, Welding Procedure Qualification for Field Pabrication and Maintenance Welding of Piping Work

[3] Mawardi, 2005,. Pengujian pengelasan pada Konstruksi Pelat Baja Carbon jenis SS – 41 secara Non Destructive Ultra Sonic Flow Detector dengan menggunakan Spesifikasi Prosedur Pengelasan (WPS) menurut Standar A.S.M.E Section IX. Jurnal Teknologi Process Jurusan Teknik Kimia USU

[4] W, Harsono. T, Okumura, 2000, Teknologi Pengelasan Logam. Pradnya Paramita, Jakarta Cetakan ke VIII.

[5] Sibarani.H, 2004, Pengelasan TIG pada Pelat ALumunium Paduan Seri E – 1145. ITB Library

[6] Data Shet Composition Information Provided By The Alumunium Association and is not for Design. Mat Web.com

[7] Lincoln Electrik, 1973, The Procedur Hand Book Of Arc Welding. Edisi Ke12 Ohio

[8]. AWS Comitee on Structural Welding Structure Welding Code. ANSI /AWS DI.1.94

[9] Anggono J, 2005, Studi Pengaruh Magnetik Arc Blow pada hasil las TIG Baja AISI 1021. http.// puslit.petra.ac.id/journals/mechanical

[10] Consulting@ welding engineer.com.las modified. April, 14, 2005

[11] Kern, WH. Welding Process – Arc and Gas Welding and Cutting, Brazing and Soldering AWS. Seventh Edition. Volume 2 Editor American Welding Society

[12] Messler.RW,1999, Principle of Welding. John Wiley and Sons Inc. NewYork USA

[13] Suheni, 2003, Pengaruh Tekanan Gas Argon Pada Baja ST 60 terhadap kekuatan Beban kejut dengan Proses Las TIG. Proseding Seminar Nasional Teknik Mesin, Unibraw

[14]. [email protected] Welding 2004

[15]. R.L.O’Brien. Welding Hand Book. Eighth Edition, Volume 2, Miami

[16]. The American Society of Mechanical Engineers (ASME sect IX), Newyork 2001


mailto:[email protected]


86

[17] Prof.Ir. Tata Surdia MS.Met.E. Prof. DR. Shinroku Saito, Pengetahuan Bahan Teknik. PT Pradnya Paramita Jakarta

[18] Taufiq Rochim. Perancangan Penelitian dan Analisis Data Statistika. Mechanical & Production Engineering (MPE),Mesin, FTI-ITB

[19] Johnson, M.Q. Evans, G.M. Edwards, G.R. The Influences of Addition Interpass Tempratur on The Microstructures and Mechanical Properties of High Strength SMA Weld Metals, ISIJ International Vol 35 No 10.1985

[20] Dhendi Darmawan Sutejo. Analisa Pengaruh Temperatur dan Kecepatan Turun Terhadap Struktur Mikro Pada Aluminium Paduan. Jurusan teknik Mesin. Fakultas teknologi Industri Universitas Kristen Petra Surabaya 2004.

08 e00701

Automotive