TUGAS AKHIR

PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA

MATERIAL BAJA KARBON RENDAH Tugas Akhir ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Guna Memperoleh Gelar

Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

Febri Yanto NIM: D200090022

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2015

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan

r.,,t..t. ..ErElt.aAEDIrlJ U,Eu'iCAEtAl|I EIEErf,!lltAirI .rEEDLIAFTIDriiiuiii. f-Ei-i-\raFirrlT f\E--\A-Aia/nat r aai\aialri\ Frrl I l-.\l lFr.JFrr

SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA IIIIATERIAL BAJA KARBON

EtEllFlALft, Vana *rrlia rrafrrlz mamaarrhi ^ahaaian a.raral rrn*rILf\Eitliiiil f iri ag itciyii iuiiD Ui iiun a i aE;i i agi arrl ll Dswavl€rl I oyqt at ul ltLll\

memperoleh gelar sariana 51 Jurusan Teknik Mesin Fakultas TeknikI l^:.,^- i+^^ lr,.L^mm^.|i.,^L Q,.-al,a*a ^aiar.h !!^^^ ^^!,^ l.^+^L.'i 1.rrl.anUiiiveiliiiali aviUiiaiiaiiiauiyaii OUIanaiiai, DsjAUaa yalrY Daya I\Ercrrrul lruAalr

merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah

Ji^..L1!l-^^:l-^^ .l^- a*a.' aa-n^l^ li^^1.^l .ratrrL- +anr,!aaa$ ,aalar aariana r,liqiPi.jDiiKasiKati uaii aiau iJtriiiaii uiiianai uaaiun irici.ualJar vrrrar DarJarra ut

lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun,

l-^^..^f: L^-:^^ .-L^- i^farsaainrr^^^1!^ aaalI .sl.^^ ^^t a^^its^-^Keciiaii Pagiail yaiig Suiriuei iiiiuilitauiilyauaya Uall..utllnall DEuavarrlralla

mestinya.

Surakarta,2015\/^--

-^-..-r-l---I dt tg r I rtil ly€tLcl^cll I,

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas akhir yang berjudul "PENGARUH KEKASARAN PERIiilUKAAN

TERHADAP SATJIBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA IJIATERIAL BAJA

KARBON RENDAH", telah disetujui Pembimbing utama dan Pembimbing

Pendamping dan telah dlterima untuk memenuhi sebagian syarat

memperoleh deraiat sarjana sl pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Tekn ik U n lv'ersitas l,'! u hammad iyah S u rakafta.

Dipersiapkan oleh

r rat I lGr

Nim

Disetujui pada

u^,ir lalt

Tanggal

:

: Febri Yanto

: D200090022

:

' Karnls

: azfol/zats

lil

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas akhir yang berjudul "PENGARUH KEKASARAN PERIIUKAAN

TERHADAP SAHIBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA TTIATERIAL BAJA

KARBON RENDAH", telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji yang

telah diny-atakan sah untuk memenuhi sebagian sirarat mempei'oleh

derajat sarjana 51 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

U n iversitas M u hammad iy"ah Su rakaita.

Dipersiapkan oleh

r rctt I lcl

Nim

Disetujui pada

u^,iI tatt

Tanggal

Tim Penguji

Ketua

Anggota 1

Anggota 2

:

. E^L-: Vaa*a. t Elrtt tallll,

: D200090022

: f.ornir: c2/o1 /zots

: Muh. Alfatih H., S.T., M.T.

: lr" Agus Hariyanto, M.T.

: Supriyono, S.T., M.T., PhD.

Ketua Jurusan,

Vr*,TriWidodo Besar.. ST.. M.Sc.. Ph.D

iv

I,E}III,\R S{}.,TL TU$AS ..IKIIIR

#tq*rtr\>:;Berdasarkaa $rat Dekail Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sruakarta

No*ou8.2.j*.1..tj{IYf*}Y.{3.11L,"." ranggar ... ...ll$.r,tll"?pj$.......

dengan ini :

Nama

Pangkat{abatan

Kedudukan

rncmberikan Soal

: Muh. Alfatih lI., ST., M.f.: Lektor: Pembimbing Utama I

Tugas Akhir kepada mahasiswa :

Febri.r'anto

D 200 ffi0a22

Teknik Mesin / Akhir

?NDA T{4TERIAL 8,IJA I{ARBO!$ RENDAU

. IT{ATERIAL BAJA KARBON

. VARIASI ARUS. WAKTU DAN KEKASAR.AN PERMUKAAN DENGANDIREKAYASA PAKAI AMPLAS SANDBLASTINC

. UJI KEKUATAN GESER. UJI HIPOTESA TEKNIKPENCELASAN

. FOTO MAKRO DAN FOTO MIKRO. HAZ

Ii"r\

Nama

l.fomor Induk

NIRM

Jurusarr"Scmester

JuduLiTopik

Rincian SoaUTugas

Cc" : Agus Hariyanto, Ir--MT-Lektor

Kcterungaa:"! C.oft| safs*.sotul. Warm biru w* K4iw2- *bw hu.irrg uafi* Pcrtb*iag IJ. Waw *sa* wrtl* Paabitnbtilg {tt. W'arna Wnh uafr* r&ltasltrm

Dgrnikian soal trgas akhrr ini dibuat untuk dapat dilaksaaakan sebagaimana mestinya.

Srrakarta .... !.5.*Pri! " ?0. J$.

Pembimbiag

Muh. Al

vi

MOTTO

“Saya datang, saya bimbingan, saya ujian, saya

revisi dan saya menang”

“Punggung siapapun bila diasah akan menjadi

tajam”

“Sesungguhnya tidak ada seorangpun yang dapat

mengetahui ilmu Allah SWT, kecuali atas

kehendaknya”, (QS. Al Baqarah :235)

vii

PENGARUH KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA MATERIAL BAJA

KARBON RENDAH

Febri Yanto, Muh. Alfatih Hendrawan, Agus Hariyanto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro e-mail: febriyanto0018@gmail.com

ABSTRAKSI

Las titik (spot welding) merupakan cara pengelasan dimana permukaan plat yang disambung ditekan dengan dialiri arus listrik yang besar melalui elektroda logam yang saling bersinggungan. Dalam penggunaannya parameter pengelasan sangat mempengaruhi hasil dari pengelasan. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kekasaran permukaan terhadap sifat fisik dan mekanik pada sambungan las titik.

Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja karbon rendah dengan ketebalan 0,8 mm. Variasi arus yang digunakan yaitu 3000 A, 4000 A, dan 5000 A dengan waktu pengelasan selama 0,3 dt; 0,4 dt; dan 0,5 dt. Sedangkan variasi kekasaran permukaan yang digunakan yaitu permukaan asli, permukaan di amplas, dan sandblasting. Pengujian komposisi kimia menggunakan alat spektrometer dengan standar ASTM E 415. Sifat mekanik hasil sambungan las dapat dianalisa menggunakan pengujian geser (Tensile Shear Load Bearing Capacity) menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dengan standar AWS D8.9-97. Sifat fisik pada sambungan las dapat dianalisa dengan foto makro menggunakan mikroskop merk Olympus SZX7 dan foto mikro menggunakan mikroskop merk Olympus dengan standar ASTM E407-07.

Hasil uji komposisi kimia menunjukan plat baja karbon tergolong dalam kategori baja karbon rendah dengan tipe hypo-eutectoid. Hasil pengujian geser menunjukkan bahwa variasi arus, waktu, dan kekasaran permukaan berpengaruh signifikan. Hasil pengamatan foto makro menunjukkan bahwa lebar logam las semakin besar seiring peningkatan arus, waktu, dan kekasaran permukaan yang berbeda. Sedangkan hasil uji foto mikro logam induk baja karbon rendah memiliki fasa ferit dan perlit. Pada hasil uji foto mikro daerah HAZ tetap yaitu ferit dan perlit namun dalam ukuran lebih halus dibandingkan pada logam induk. Sedangkan fasa logam las yang terbentuk adalah martensit.

Kata kunci: las titik, baja karbon rendah, komposisi kimia, uji geser,

metalografi

viii

KATA PENGANTAR

Asalamu’Alaikum, Wr. Wb.

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kepada Allah swt atas

nikmat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Laporan penelitian ini dapat

terselesaikan. Tugas Akhir berjudul “PENGARUH KEKASARAN

PERMUKAAN TERHADAP SAMBUNGAN HASIL LAS TITIK PADA

MATERIAL BAJA KARBON RENDAH” dapat terselesaikan atas

dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis

dengan segala hormat ketulusan hati ingin menyampaikan rasa

terimakasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo BesarR., ST., M.Sc., Ph.D selaku Ketua Jurusan

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan ST., MT., selaku Dosen

Pembimbing I yang telah membimbing, bersedia meluangkan

waktunya untuk memberikan arahan dan penjelasan dalam

penulisan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Agus Hariyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang

telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam

penyusunan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Supriyono ST., MT., Ph.D., selaku Dosen penguji yang telah

memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.

7. Ayah, Ibu, Adik dan Keluarga yang selalu memberikan doa,

perhatian dan kasih sayang yang begitu indah dan luar biasa.

L Nurbiasto Hanggoro, Rinomo Muh. Fahmi, Sigit Ariyanto Wibowo

teman bei'bagi dan teman berjuang dalam segala hai dalam

menyelesaikan Tugas Akhir.

fl T^*^^ laaaa Analzalaa nnn0 .rana han.-raL nnamhariLan nnnfi.--,aaiV. i eiiiuii-iijiiiaii iiiignaiAii Ziitiv- yaiig Ucriiycin iaaEiirltrsrl^crrr rrrvr.rYcrDrt

semangat dan kebersamaan bagi penulis.

iU.DemUa pi[iaK yaiig iiUaK qaiial iii;aiuiis scuuiniii. odlu-Psrocrr.u yarrV

telah banyak membantu kelancaran.

Penulis meniiadai'i bahwa laporan ini jauh dari kesempui'naan, oleh

karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan

penulis tei'ima dengansenang hati dan penulis ucapkaii banyak

terimakasih. Semoga semua amal baik yang diberikan semua pihak

kepada penulis akan mendapat balasan 'iang lebih baik dan sempurna

dariAllah swt.

Wasalamu'Alaikum Wr. Wb.

Surakarta,29 Mei 2415

tx

x

DAFTAR ISI

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

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................ iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .................................................... v

LEMBAR MOTTO .......................................................................... vi

ABSTRAKSI ................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ...................................................................... viii

DAFTAR ISI .................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................ xii

DAFTAR TABEL ............................................................................ xiv

DAFTAR GRAFIK .......................................................................... xv

DAFTAR SIMBOL .......................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN

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

B. Tujuan Penelitian ......................................................... 3

C. Manfaat Penelitian ........................................................ 3

D. Batasan Masalah .......................................................... 4

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka .......................................................... 5

B. Landasan Teori ............................................................. 6

1. Las titik ...................................................................... 6

2. Baja Karbon .............................................................. 12

xi

3. Pengujian Geser ....................................................... 16

4. Pengujian Metalografi ............................................... 17

5. Kekasaran Permukaan ............................................. 20

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Bahan ............................................................................ 23

B. Alat Penelitian ............................................................... 23

1. Mesin Las Titik .......................................................... 23

2. Alat Pengujian ........................................................... 25

3. Alat Bantu Pengujian ................................................ 29

C. Metode Penelitian ......................................................... 31

1. Diagram Alir Penelitian ............................................. 31

2. Urutan Penelitian ...................................................... 32

BAB IV HASIL PENILITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Uji Komposisi Kimia ............................................ 41

B. Hasil Uji Kekasaran ...................................................... 43

C. Hasil Uji Geser .............................................................. 44

1. Analisa Secara Grafik ............................................... 45

2. Analisa Secara statistik ............................................. 53

D. Hasil Uji Foto Makro ...................................................... 56

E. Hasil Uji Foto Mikro ....................................................... 60

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan .................................................................. 69

B. Saran ............................................................................ 70

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Alat Las Titik ................................................ 7

Gambar 2.2 Resistansi pada Resistance Welding ........................ 9

Gambar 2.3 Welding Process and Welding Time ......................... 10

Gambar 2.4 Diagram Fasa Fe-C ..................................................... 15

Gambar 2.5 Skema Pengujian Geser .............................................. 17

Gambar 2.6 Profil Pengukuran ......................................................... 21

Gambar 3.1 Spesimen Uji ................................................................... 23

Gambar 3.2 Mesin Spot Welding ..................................................... 24

Gambar 3.3 Alat Uji Komposisi Kimia Spektrometer ...................... 25

Gambar 3.4 Alat Uji Kekasaran Surface Roughness

Measurement ................................................................ 26

Gambar 3.5 Alat Uji Geser Tensile Strength ................................... 27

Gambar 3.6 Alat Uji Foto Makro dan Foto Mikro ................................. 28

Gambar 3.7 Mesin Sheet Metal Cutting ........................................ 29

Gambar 3.8 Mesin Sandblasting .................................................. 30

Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian ............................................. 31

Gambar 3.10 Material Yang Telah Diuji Komposisi Kimia .............. 33

Gambar 3.11 Spesimen Uji Standar AWS D8-9 ............................. 34

Gambar 3.12 Material Uji Yang Telah Dimounting ......................... 39

Gambar 4.1 Diagram Fasa Fe-C .................................................. 43

Gambar 4.2 Jenis Kegagalan Pada Sambungan Las ................... 52

xiii

Gambar 4.3 Foto Makro Las Titik Pembesaran 25x ..................... 57

Gambar 4.4 Struktur Mikro Logam Dasar ..................................... 60

Gambar 4.5 Struktur Mikro Baja Karbon Rendah ......................... 61

Gambar 4.6 Variasi Pada Daerah HAZ ......................................... 61

Gambar 4.7 Struktur Logam Induk dan Partial Grain Refining

Pada Daerah HAZ .................................................... 62

Gambar 4.8 Struktur Grain Refining dan Grain Coarsening Pada

Daerah HAZ .............................................................. 62

Gambar 4.9 Struktur Mikro HAZ ................................................... 63

Gambar 4.10 Struktur Mikro Logam Las ......................................... 65

Gambar 4.11 Fasa Martensit .......................................................... 67

Gambar 4.12 Fasa Martensit Pada Logam Las .............................. 67

Gambar 4.13 Fasa Martensit .......................................................... 68

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi Baja Karbon ................................................. 13

Tabel 2.2 Cairan Etchant Untuk Pengujian Makro ........................ 18

Tabel 2.3 Cairan Etchant Untuk Pengujian Mikro ......................... 68

Tabel 2.4 Toleransi Harga Kekasaran Rata-rata Ra ..................... 22

Tabel 3.1 Jumlah Spesimen Pengelasan ...................................... 35

Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Kimia ............................................. 41

Tabel 4.2 Hasil Uji Kekasaran Rata-rata Ra ................................. 44

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Daya Beban Dukung Geser Rata-rata. 45

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Statistik Dengan Menggunakan SPSS 54

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Lebar Nugget ................................... 58

xv

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Daya Beban

Dukung Geser Rata-rata .......................................... 46

Grafik 4.2 Pengaruh waktu Pengelasan Terhadap Daya

Beban Dukung Geser Rata-rata .............................. 47

Grafik 4.3 Pengaruh Kekasaran Permukaan Pengelasan

Terhadap Daya Beban Dukung Geser Rata-rata ...... 49

Grafik 4.4 Pengukuran Resistansi Pada 3 Jenis Spesimen ....... 51

xvi

DAFTAR SIMBOL

σ = Tegangan Geser N/mm2

F = Beban/Gaya Maksimum N

A0 = Luas Mula-mula Penampang Batang Uji mm2

H = Heat Input Joule

I = Arus Ampere

R = Resistansi Listrik Ohm

t = Waktu detik