digilib.uns.ac.id kaji ... · pdf filemata kuliah teknologi pengelasan. skripsi, fakultas...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH MEDIA QUENCHING

TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA DISSIMILAR

WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA KARBON

S45C MENGGUNAKAN LAS GTAW SEBAGAI BAHAN AJAR MATA

KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN

SKRIPSI

Oleh :

WAHYU YUDIS MAHENDRA

K 2510064

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Januari 2015


commit to user

ii


commit to user

iii

KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH MEDIA QUENCHING

TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA DISSIMILAR

WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA KARBON

S45C MENGGUNAKAN LAS GTAW SEBAGAI BAHAN AJAR MATA

KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN

Oleh:

WAHYU YUDIS MAHENDRA

K2510064

Skripsi

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user

iv


commit to user

v


commit to user

vi

ABSTRAK

Wahyu Yudis Mahendra. KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH MEDIA

QUENCHING TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA

DISSIMILAR WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA

KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GTAW SEBAGAI BAHAN AJAR

MATA KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN. Skripsi, Fakultas Keguruan

dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. Desember 2014.

Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengetahui pengaruh media quenching

terhadap kekuatan tarik pada dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan

baja karbon S45C menggunakan las GTAW. (2) Mengetahui pengaruh media

quenching terhadap kekerasan pada dissimilar welding baja tahan karat AISI 304

dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW. (3) Mengetahui media

quenching yang menghasilkan karakteristik mekanik paling optimal pada

dissimilar welding baja tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C

menggunakan las GTAW.

Proses pengelasan dan pembuatan spesimen uji dilakukan di Laboratorium

Las Inlastek Pajang Surakarta. Pengujian tarik, metalografi dan kekerasan mikro

vickers dilakukan di Laboratorium Bahan Teknik Program Diploma Teknik Mesin

Sekolah Vokasi UGM. Penelitian ini menggunakan metode penelitian eksperimen

dengn analisis deskriptif, yaitu mengamati secara langsung hasil eksperimen

dengan media quenching air, air garam, oli, dan yang menggunakan pendinginan

udara kemudian menyimpulkan hasil penelitian. Pengambilan sampel pada

penelitian ini menggunakan metode purposive sampling. Sampel yang digunakan

dalam penelitian ini yaitu hasil pengelasan dissimilar welding baja tahan karat

AISI 304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW.

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: (1) ada pengaruh

media quenching terhadap kekuatan tarik dissimilar welding baja tahan karat AISI

304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW. Kekuatan tarik tertinggi

terdapat pada spesimen dengan media quenching oli sebesar 648,8667 MPa,

pendinginan udara sebesar 641,65 MPa, media quenching air sebesar 604,7167

MPa, dan yang terakhir dengan media quenching air garam sebesar 549,6 MPa.

(2) ada pengaruh media quenching terhadap kekerasan dissimilar welding baja

tahan karat AISI 304 dengan baja karbon S45C menggunakan las GTAW.

Kekerasan pada setiap daerah memang berbeda karena pada baja tahan karat AISI

304 kecenderungannya menurun disebabkan baja tahan karat tidak mampu keras,

sedangkan untuk baja S45C rata-rata mengalami kenaikan mulai dari kekerasan

tertinggi yaitu air, air garam, oli dan yang paling rendah pada pendinginan udara.

(3) karakteristik mekanik dengan kekuatan tarik paling tinggi yaitu pada media

quenching oli sebesar 648,8667 Mpa. kekerasan paling tinggi terdapat pada media

quenching air sebesar 593,4 VHN. Keuletan tertinggi dimiliki oleh spesimen yang

mengalami pendinginan udara dengan regangan 17,6%. Hal ini menunjukkan

udara juga memiliki ketangguhan paling tinggi.

Kata kunci: dissimilar welding, media quenching, kekuatan tarik, kekerasan


commit to user

vii

ABSTRACT

Wahyu Yudis Mahendra. EXPERIMENTAL EXAMINE QUENCHING MEDIA

EFECT ON MECHANICAL PROPERTIES DISSIMILAR WELDING

STAINLESS STEAL AISI 304 AND CARBON STEAL S45C WITH GTAW

FOR LECTURE WELDING TEKNOLOGI. Thesis, Faculty of Teacher Training

and Education Science Sebelas MaretUniversity Surakarta, December 2014.

The purpose of the study were: (1) to investigate how the efect quenching

media on tensile strength dissimilar welding stainless steal AISI 304 and carbon

steal S45C with. (2) to investigate quenching media on hardness dissimilar

welding stainless steal AISI 304 and carbon steal S45C with GTAW. (3) to

investigate quenching media for optimalization mechanical properties dissimilar

welding stainless steal AISI 304 and carbon steal S45C with GTAW.

The procces of wealding and testing specimen making were conducted at

Inlastek Pajang Surakarta. Tensile test, metallography, and micro hardnes

vickers were conducted at The Laboratory of Material D3 Mechanical Enginering

Vocational School UGM. This research using experimental method and using

data analiysis descriptive, is to directly observe quenching media water, water

salt, oil, and air cooling and then experimental results and determine the results

of the study concluted. Sample in this research is taking by purposive sampling.

The sample is result from dissimilar welding stainless steal AISI 304 and carbon

steal S45C with GTAW.

Based on the results of the research concluded that (1) there is effect of

quenching media on tensile strength dissimilar welding stainless steal AISI 304

and carbon steal S45C with GTAW. The highest tensile strength is founded on

dissimilar welding specimen that using oil quenching, is 648,8667 MPa, than air

cooling is 641,65 Mpa, water quenching 604,7167, and last water salt quenching.

(2) there is effect of quenching media on hardnes dissimilar welding stainless

steal AISI 304 and carbon steal S45C with GTAW. The hardness in any region is

diferent, because in stainless steal AISI 304 not hardenbility and it hardnes is

down, in other hand carbon steal S45C is promote. The highest hardness is

founded on water salt quencing, tahn water quenching, oil, and last air cooling.

(3) properties of material that have highest tensile strength identified at oil media,

is 648,8667 Mpa. The highest hardnes number is identified at water quenching

that have 593,4 VHN. The highest ductility is identified at that using air coolig

with value osf strain 17,6%. It is so, air cooling have highest toughnest.

Keywords: dissimilar welding, quenching media, tensile strength, hardness.


commit to user

viii

MOTTO

“Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-

orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat”

(Q.S. Al-Mujadalah : 11)

“Allah tidak membebani seseorang itu melainkan sesuai dengan

kesanggupannya”

(Q.S. Al-Baqarah : 286)

“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta

orang-orang yang sabar”

(Q.S. Al-baqarah:153)

“Pilar kepemimpinan itu ada lima; perkataan yang benar, menyimpan rahasia,

menepati janji, senantiasa memberi nasehat dan menunaikan amanah”

(Imam Syafi’I r.a)

“setiap manusia yang bernyawa hendaknya memikirkan kemana kelak ia akan

bermuara”

(Wahyu Yudis Mahendra)


commit to user

ix

PERSEMBAHAN

Segala Puji bagi Allah SWT kupanjatkan rasa syukur karena dengan izin

dan kuasa-Nya, akhirnya dapat kupersembahkan karya ini untuk:

“Bapak dan Ibu Tercinta”

Terimakasih pak, bu atas perjuangannya selama ini dalam menguliahkan wahyu.

Sampai kapanpun, wahyu tidak akan bisa membalas semua pengorbanan dan

kasih sayang yang telah bapak dan ibu berikan. Wahyu juga minta maaf mungkin

sudah banyak salah sama bapak dan ibu selama wahyu di Solo ini. Karaya tulis

ini, merupakan karya pertama wahyu yang wahyu persembahkan buat bapak dan

ibu. Sekali lagi terima kasih, I love You.

“My Sisters”

Terimakasih buat kedua adik saya Herlina Nindi Eli Saputri dan Senyum Fitria

Fabila Hasna atas hiburannya, pertengkarannya, dan canda-tawanya saat saya

pulang liburan ke Ngawi. Kalian adalah penyemangatku, sehingga bisa

menyelesaikan kuliah ini.

“Teman-teman TAMA Ash-Sholihin 2008-2009”

Terimakasih buat kalian semua yang memberiku bekal spiritual semasa di SMA.

deddy, eka, dodi, fatkhur, kholis, amir, havid, ahmad, pras, anang, rudi, edo,

alam. Semangat kalian menginspirasiku.

“Pungki Ade Pratama”

Terimakasih kepada rekan 1 tim penelitian skripsi yang telah mau bekerjasama

dan membantu dengan tulus ikhlas, semangat, dan motifasi sehingga skripsi ini

dapat terselesaikan dengan baik.

“Keluarga Besar Pendidikan Teknik Mesin 2010”

Terima kasih kepada teman-teman PTM angkatan 2010 yang telah bersama-sama

berjuang sampai mendapatkan gelar sarjana. Semoga kekeluargaan ini tetap

terjaga sampai akhir hayat.

“Almamaterku”


commit to user

x

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah yang Maha Pengasih dan Penyayang, yang

memberi ilmu, inspirasi, dan kemuliaan. Atas kehendak-Nya penulis dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul “KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH

MEDIA QUENCHING TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK PADA

DISSIMILAR WELDING BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN BAJA

KARBON S45C MENGGUNAKAN LAS GTAW SEBAGAI BAHAN AJAR

MATA KULIAH TEKNOLOGI PENGELASAN”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk

mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,

Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,

Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya

skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai

pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu

Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik

dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

4. Yuyun Estriyanto, ST., M.T., selaku Dosen Pembimbing I, yang dengan

penuh kesabaran memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan

skripsi ini.

5. Drs. Subagsono, M.T., selaku Dosen Pembimbing II, yang dengan penuh

semangat memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

6. Ir. Husin Bugis, M.Si., selaku Pembimbing Akademik yang selalu

memberikan pengarahan dan bimbingan dalam pelaksanaan perkuliahan

sebagai bekal untuk menyusun skripsi ini.

7. Teman-teman PTM JPTK FKIP UNS Angkatan 2010.


commit to user

xi

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena

keterbatasan penulis. Meskipun demikian, penulis berharap semoga skripsi ini

bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca umumnya.

Surakarta, Januari 2015

Penulis


commit to user

xii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PERNYATAAN ....................................................................... ii

HALAMAN PENGAJUAN ........................................................................... iii

HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................... iv

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ v

HALAMAN ABSTRAK ................................................................................ vii

HALAMAN MOTTO .................................................................................... viii

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... ix

KATA PENGANTAR ................................................................................... x

DAFTAR ISI .................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xv

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xviii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah ......................................................... 1

B. Identifikasi Masalah ............................................................... 3

C. Pembatasan Masalah .............................................................. 3

D. Perumusan Masalah ................................................................ 4

E. Tujuan Penelitian .................................................................... 4

F. Manfaat Penelitian .................................................................. 5

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan .................... 6

1. Kajian Teori ..................................................................... 6

a. Pengelasan ................................................................ 6

1) Definisi Las ........................................................ 6

2) Las GTAW ......................................................... 7

3) Filler ................................................................... 8

4) Filler ER 308 L .................................................. 9


commit to user

xiii

5) Besar Arus Listrik .............................................. 9

6) Gas Pelindung .................................................... 10

7) Siklus Termal dan Struktur Mikro Daerah Lasan 10

b. Dissimilar Welding ................................................... 16

1) Pengertian Dissimilar Welding ............................ 16

2) Diagram Schaeffler .............................................. 17

3) Dilusi Hasil Pengelasan ....................................... 18

4) Diagram WRC-1992 ............................................ 19

5) Weldability Dissimilar Welding .......................... 20

c. Baja Tahan Karat ...................................................... 24

1) Pengertian Baja Tahan Karat ............................... 24

2) Pengelasan Baja Tahan Karat .............................. 26

3) Baja Tahan Karat AISI 304 ................................. 26

d. Baja Karbon .............................................................. 27

1) Pengertian Baja Karbon ....................................... 27

2) Baja S45C ............................................................ 28

e. Quenching ................................................................ 29

1) Pengertian Quenching ......................................... 29

2) Diagram CCT ...................................................... 32

f. Karakteristik Mekanik .............................................. 33

1) Kekuatan Tarik ................................................... 33

2) Kekerasan Bahan ................................................ 38

2. Penelitian yang Relevan .................................................. 42

B. Kerangka Berpikir .................................................................. 43

C. Hipotesis ................................................................................. 44

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian ................................................ 45

1. Tempat Penelitian ............................................................ 45

2. Waktu Penelitian ............................................................. 45

B. Desain Penelitian .................................................................... 47

1. Tahap Penelitian .............................................................. 47


commit to user

xiv

2. Urutan Langkah Penelitian ............................................. 47

C. Populasi dan Sampel............................................................... 56

1. Populasi Penelitian .......................................................... 56

2. Sampel Penelitian ............................................................ 57

3. Pengumpulan Data.................................................................. 57

1. Identifikasi Variabel ........................................................ 57

2. Sumber Data .................................................................... 58

3. Pelaksanaan Eksperimen ................................................. 58

4. Teknik Analisis Data .............................................................. 59

1. Analisis Kekuatan Tarik .................................................. 59

2. Analisis Kekerasan .......................................................... 60

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Deskripsi Data ........................................................................ 61

1. Hasil Uji Komposisi Kimia ............................................ 61

2. Hasil Uji Tarik ................................................................ 64

3. Hasil Uji Metalografi ...................................................... 66

4. Hasil Uji Kekerasan ........................................................ 66

B. Pembahasan ............................................................................ 67

1. Analisis Komposisi Kimia .............................................. 67

2. Analisis Foto Mikro ........................................................ 68

3. Analisis Uji Tarik ........................................................... 77

4. Analisis Uji Kekerasan ................................................... 81

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN

A. Simpulan ................................................................................ 84

B. Implikasi ................................................................................. 85

C. Saran ....................................................................................... 86

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 87


commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Las GTAW .............................................................................................. 7

2.2. Arah Pembekuan Logam Las .................................................................. 11

2.3. Struktur Mikro Ferrite Widmanstatten ................................................... 12

2.4. Struktur Mikro Acicular Ferrite.............................................................. 12

2.5. Struktur Mikro Bainite dengan Mikroskop Elektron .............................. 13

2.6. Struktur Mikro Martensite (Black Region) ............................................. 14

2.7. Transformasi Fasa pada Logam Hasil Pengelasan ................................. 15

2.8. Daerah Logam Las.................................................................................. 15

2.9. Diagram Schaeffler ................................................................................. 18

2.10. Skema Proses Dilusi .............................................................................. 18

2.11. Contoh Perhitungan Diagram WRC-1992 ............................................ 20

2.12. Solidification Cracking pada Dissimilar Welding SS Tipe 347 dan A 508

dengan Filler Metal 308 L .................................................................... 21

2.13. Disbonded Cladding 309 L dari Baja A508 .......................................... 22

2.14. Daerah Batas Weld Metal dan HAZ Menggunakan Kekerasan Mikro

Vickers (VHN) ..................................................................................... 23

2.15. Foto Mikro Baja Tahan Karat Austenit Perbesaran 320 X ................... 25

2.16. Kurva Laju Pendinginan Air ................................................................. 30

2.17. Diagram CCT untuk Baja ASTM 4340 ................................................ 32

2.18. Skematis Grafik Brittle dan Ductile ...................................................... 34

2.19. Regangan Pada Benda ........................................................................... 35

2.20. Grafik Pengujian Tarik .......................................................................... 35

2.21. Bentuk Spesimen Uji Tarik Standar JIS K 7113 (1981) ....................... 37

2.22. Hubungan Antara Kekerasan Bahan dan Kekuatan Tarik .................... 39

2.23. Skematis Prinsip Indentasi Kekerasan Brinell ...................................... 40

2.24. Skematis Prinsip Indentasi Kekerasan Vickers ..................................... 41

2.25. Paradigma Penelitian ............................................................................. 44

3.1. Bagan Alir Penelitian .............................................................................. 47


commit to user

xvi

3.2. Kampuh V Terbuka ................................................................................. 49

3.3. Mesin Las GTAW ................................................................................... 49

3.4. Filler ER 308 L ....................................................................................... 50

3.5. Proses Pengelasan Dissimilar Welding Menggunakan Las GTAW ....... 50

3.6. Proses Quenching Setelah Pengelasan .................................................... 51

3.7. Spesimen Uji Tarik ................................................................................. 51

3.8. Spesimen Uji Metalografi dan Uji Kekerasan ........................................ 53

3.9. Mesin Uji Tarik Universal Testing Machine .......................................... 53

3.10. Unit Control Mesin Uji Tarik ............................................................... 54

3.11. Mesin Plotter ......................................................................................... 54

3.12. Alat Uji Metalografi .............................................................................. 55

3.13. Alat Uji Kekerasan Micro Hardnes Vickers ......................................... 56

4.1. Diagram Schaeffler dari Baja Tahan Karat AISI 304, Baja Karbon S45C

dan Filler ER 308 L ................................................................................ 63

4.2. Diagram WRC-1992 dari Baja Tahan Karat AISI 304, Baja Karbon S45C dan

Filler ER 308 L....................................................................................... 64

4.3. Struktur Mikro Base Metal S45C ............................................................ 69

4.4. Struktur Mikro HAZ S45C Perbatasan Base Metal S45C ...................... 70

4.5. Struktur Mikro HAZ S45C Perbatasan Weld Metal ................................ 71

4.6. Struktur Mikro Weld Metal ..................................................................... 72

4.7. Struktur Mikro HAZ Baja Tahan Karat AISI 304 .................................. 73

4.8. Struktur Mikro Base Metal Baja Tahan Karat AISI 304......................... 74

4.9. Raw Material Baja Karbon S45C. .......................................................... 75

4.10. Raw Material Baja Tahan Karat AISI 304 ............................................ 76

4.11 Nilai Tegangan Luluh 𝜎y ........................................................................ 77

4.12. Nilai Tegangan Maksimum 𝜎u .............................................................. 78

4.13. Nilai Regangan ε ................................................................................... 79

4.14. Kurva Hasil Pengujian Kekerasan ........................................................ 81


commit to user

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Komposisi Filler ER 308 L ..................................................................... 9

2.2. Komposisi Baja Tahan Karat AISI 304 .................................................. 27

2.3. Komposisi Baja Karbon S45C ................................................................ 28

3.1. Jadwal Pelaksanaan Penelitian ................................................................ 46

4.1. Komposisi Kimia Baja Karbon S45C ..................................................... 61

4.2. Komposisi Kimia Baja Tahan Karat AISI 304 ....................................... 62

4.3. Komposisi Kimia Filler ER 308 L .......................................................... 63

4.4. Hasil Uji Tarik......................................................................................... 65

4.5. Hasil Uji Kekerasan ................................................................................ 67


commit to user

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Data Hasil Uji Komposisi ......................................................................... 90

2. Data Hasil Uji Tarik .................................................................................. 91

3. Data Hasil Uji Kekerasan .......................................................................... 92

4. Grafik Uji Tarik......................................................................................... 95

5. Foto Patahan Spesimen Hasil Uji Tarik .................................................... 100

6. Dokumentasi Penelitian ............................................................................ 104

7. Hasil Perhitungan Creq dan Nieq Pada Diagram Schaeffler

dan WRC-1992 .......................................................................................... 106

8. Properties Material .................................................................................. 109

9. Permohonan Menyusun Skripsi ................................................................ 110

10. Surat Izin Menyusun Skripsi ................................................................... 111

11. Surat Izin Research ................................................................................. 112

12. Surat Keterangan Melakukan Pengelasan ............................................... 115

13. Surat Keterangan Melakukan Pengujian ................................................. 116

14. Bahan Ajar .............................................................................................. 117

15. Presensi Seminar Proposal Skripsi .......................................................... 133

digilib.uns.ac.id kaji ... · pdf filemata kuliah teknologi pengelasan. skripsi, fakultas...

Documents