Mulyadi_Universitas Muhammadiyah Sidoarjo_PDP.pdf

  • Published on
    14-Sep-2015

  • View
    32

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li><p>1USULAN PENELITIAN DOSENPEMULA</p><p>REKAYASA ELEKTRODA MILD STEEL (Lb-52) DICELUP OLIESEBAGAI PENGGANTI ALTERNATIF ELEKTRODA BESI COR (Cia-1)PADA PENGELASAN BESI COR KELABU Fc-30 DI LIHAT DARI SEGI</p><p>KEKUATAN TARIK HASIL PENGELASAN</p><p>TIM PENGUSULKetua : MULYADI, ST.,MTNIDN : 0710037802Anggota : ISWANTO, ST.,M.MTNIDN : 0710057702</p><p>TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO</p><p>APRIL 2015</p><p>Kode/Nama Rumpun Ilmu: 431/Teknik Mesin</p></li><li><p>222222</p></li><li><p>3DAFTAR ISI</p><p>HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... 2DAFTAR ISI ................................................................................................. 3DAFTAR TABEL........................................................................................... 4DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... 5RINGKASAN................................................................................................. 6BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang. 71.2 Rumusan Masalah... 81.3 Batasan Masalah.. 81.4 Tujuan Penelian. 9BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1 Besi Cor Kelabu (Gray Cast Iron)... 102.2 Elektroda Yang Dapat Digunakan Untuk Besi Cor.. 102.3 Pengujian Tarik (Tensile Test).. 122.4 Posisi Pengelasan.. 152.5 Kekuatan Sambungan Las 10BAB III METODE PENELITIAN3.1 Diagram Alir Penelitian 183.2 Bahan Penelitian... 183.3 Metode Penelitian. 193.4 Pengujian Tarik 21BAB IV BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN4.1 Anggaran Biaya Penelitian 234.2 Jadwal Penelitian 23DAFTAR PUSTAKA 25LAMPIRAN</p></li><li><p>4DAFTAR TABEL</p><p>No Tabel Judul Tabel HalTabel 2.1 Komposisi Kimia Besi Cor Kelabu 10Tabel 2.2 Sifat Mekanis Besi Cor Kelabu.. 10Tabel 2.3 Karakteristik Elektroda Nikel Untuk Mengelas Besi Cor. 11Tabel 2.4 Kuat Arus Yang Digunakan Pada Kawat Las Hydrogen</p><p>Rendah 12Tabel 4.1 Ringkasan anggaran penelitian.. 23Tabel 4.2 Jadwal Penelitian 23</p></li><li><p>5DAFTAR GAMBAR</p><p>No Gambar Judul Gambar HalGambar 2.1 Kurva Tegangan-Regangan.... 12Gambar 2.2 Penentuan tegangan luluh (yield stress) 13Gambar 2.3 Standar posisi pengelasan pada pelat dan Pipa (Petunjuk Kerja</p><p>Las; Widharto, Sri, 2003) 16Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 18Gambar 3.2 Bentuk Dan Ukuran Spesimen Uji Mengacu Pada Standar</p><p>ASTM E8-1996. 19Gambar 3.3 Bentuk Kampuh V dan Urutan Pengelasan. 19Gambar 3.4 Mesin Las Ac Merk Telwin Nordi Seri KA 214 Copper. 20</p></li><li><p>6RINGKASAN</p><p>Besi cor kelabu merupakan salah satu material yang banyak digunakandalam dunia industry maupun non industri. Kandungan karbon yang tinggi (lebihdari 2%) menyebabkan logam ini sulit untuk dilas. Diperlukan perlakuan khususuntuk mendapatkan hasil lasan yang baik. Dalam teknik pengelasan seperti iniumumnya elektroda las yang digunakan tipe CIA-1 (Cast Iron Alloys) berbasisnickel(Ni). Akan tetapi harganya yang mahal membuat sebagian bengkel-bengkellas di pinggir jalan yang pekerjaannya banyak menggunakan besi cor berinovasidalam memperoleh hasil las yang baik dengan harga yang murah yaitu denganmenggunakan elektroda las LB-52 yang dicelup oli. Penelitian ini bertujuan inginmengetahui perbandingan hasil pengelasan antara menggunakan elektroda lasCIA-1 dan elektrode las LB-52 yang dicelup dengan oli, terhadap kekuatan tarikhasil las dan mengetahui ada tidaknya pengaruh pencelupan oli dengan tanpa oliyang digunakan pada elektroda las LB-52 pada pengelasan besi cor kelabu Fc-30.Kata Kunci: Besi cor kelabu FC-30, elektroda LB-52, CIA-1,kekuatan tarik</p></li><li><p>7BAB IPENDAHULUAN</p><p>1.1 Latar BelakangMengingat pengelasan merupakan bagian tak terpisahkan dalam dunia</p><p>industri, karena memegang peranan utama dalam rekayasa dan reparasi produksilogam. Maka dibutuhkan riset dan karya ilmiah yang berorientasi kepadaterwujudnya peningkatan mutu sambungan las, sehingga didapat efisiensi yangtinggi, biaya yang murah, penghematan tenaga dan penghematan energi sebaikmungkin.</p><p>Dalam penelitian ini pengelasan menggunakan las busur listrik manualdimana benda kerja adalah material besi cor kelabu. Besi cor kelabu banyakdigunakan pada bagian-bagian mesin mobil seperti roda daya, blok silinder,tromol rem dan lain-lain, maupun dalam pemasangan pipa yang membutuhkansambungan yang kuat dalam penyambungan tiap bagiannya.</p><p>Dalam teknik pengelasan seperti ini umumnya elektroda las yang digunakantipe CIA (Cast Iron Alloys) berbasis nickel (Ni). Dalam penelitian sebelumnyayaitu pengelasan SMAW besi cor kelabu FC 25 dengan menggunakan elektrodalas ENiFeCI/ (CIA-2) didapat hasil berdasarkan pengamatan secara visual tidakditemui retak las maupun lubang halus/ porosity (Khusnul Yaqin, Muhammaddkk. 2011).</p><p>Nickel dijadikan sebagai bagian dari bahan elektroda las cast iron karenanickel mempunyai karakteristik low solubility (sulit larut) pada carbon. Denganmenyatunya nickel &amp; besi dapat menghindari terjadinya crack (retak) pada daerahfusion line (garis cair) akibat adanya perbedaan expansion temperature (perluasantemperatur) pengelasan pada material cast iron. Selain itu logam las inimempunyai karakteristik yang lentur dan mudah untuk dimachining.</p><p>Akan tetapi harganya yang mahal membuat sebagian bengkel-bengkel las dipinggir jalan berinovasi dalam memperoleh hasil las yang baik dengan harga yangmurah. Salah satunya dengan bereksperimen menggunakan jenis elektroda lainyang umumnya digunakan untuk material mild steel (baja ringan) seperti elektroda</p></li><li><p>8las tipe LB-52 AWS E7016. Hanya saja dilakukan perlakuan khusus denganmencelupkan elektroda LB-52 AWS E7016 tersebut kedalam oli sebelumpengelasan dilakukan.</p><p>Berdasarkan spesifikasinya pada selaput elektroda las LB-52 memilikikandungan kalium-hydrogen rendah. Elektroda dengan kandungan hydrogenrendah sangat baik digunakan pada baja yang mengandung karbon kurang dari1,5%. Tetapi dapat juga dipakai pada pengelasan besi cor dengan hasil yang baik(Didikh, Suryana dan Djaedar, Sidabutar, 1978).</p><p>Sedangkan oli memiliki kekentalan tertentu dimana dalam suhu tinggi(1500C) mampu mendinginkan daerah terkena panas HAZ (Heat Affected Zone)sehingga diperoleh sambungan material yang lebih kuat akibat adanya perubahansiklus thermal yang merubah struktur mikronya.</p><p>Dari latar belakang masalah tersebut, dilakukan penelitian untuk dapatmengetahui perbandingan hasil pengelasan dari penggunaan elektroda besi cor(Cia-1) dan elektroda mild steel (LB-52) yang dicelup oli terhadap kekuatansambungan las dari material besi cor kelabu Fc-30.1.2 Rumusan Masalah</p><p>1. Bagaimana perbandingan hasil pengelasan antara menggunakan elektrodalas CIA-1 dan LB-52 yang dicelup dengan oli terhadap kekuatan tarikmaterial besi cor kelabu Fc-30.</p><p>2. Bagaimana pengaruh pencelupan oli dengan tanpa oli yang digunakanpada elektroda las LB-52 dari hasil pengujian tarik material besi corkelabu Fc-30.</p><p>1.3 Batasan Masalah1. Spesimen yang digunakan adalah material besi cor kelabu FC 30 (grade</p><p>3000).2. Pengelasan menggunakan las busur listrik dengan arus AC, diameter</p><p>elektroda las ( 3.2mm) dimana kuat arus sesuai masing-masingspesifikasi elektroda las.</p></li><li><p>93. Hasil las yang diuji adalah pengelasan dengan variasi dua buah elektrodalas dengan tiga percobaan yaitu elektroda las besi cor (CIA-1 AWS E Ni-Cl), elektroda las mild steel (LB-52 AWS E7016) dan elektroda las (LB-52 AWS E7016) yang dicelup dengan oli (SAE 20W-50).</p><p>4. Lama pencelupan oli yang dilakukan pada elektroda LB-52 adalah + 3detik dan langsung digoreskan pada spesimen uji hingga busur menyala.</p><p>5. Sambungan yang digunakan adalah tipe sambungan tumpul (butt joint)kampuh V dilas dua sisi pada pelat dengan posisi flat/ bawah tangan (1G).</p><p>6. Pengujian dilakukan dengan cara uji merusak (Destruktif Test) berupapengujian tarik dengan standar ASTM (American Society for TestingMaterial) E8-1996.</p><p>1.4 Tujuan Penelitian1. Untuk mengetahui perbandingan hasil pengelasan antara menggunakan</p><p>elektroda las CIA-1 dan LB-52 yang dicelup dengan oli terhadapkekuatan tarik material besi cor kelabu Fc-30.</p><p>2. Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh pencelupan oli dengan tanpa oliyang digunakan pada elektroda las LB-52 dari hasil pengujian tarikmaterial besi cor kelabu Fc-30.</p></li><li><p>10</p><p>BAB IITINJAUAN PUSTAKA</p><p>2.1 Besi Cor Kelabu (Gray Cast Iron)Besi cor kelabu adalah besi cor yang kandungan karbonnya bervariasi</p><p>antara 2,5% - 4% sementara kandungan silikon antara 1% - 3%, berat jenis 7,25gr/cm3, titik cair 1150 1250 oC, Mempunyai temperatur cor 1350 oC,Penyusutan yang mungkin terjadi sebesar 0,6 1,3 % (Calliseter,2006). Padatabel 2.1 menunjukkan komposisi kimia, sedangakan pada table 2.2 menunjukkansifat mekanis dari besi cor kelabu.Tabel 2.1 Komposisi Kimia Besi Cor KelabuUNS SAE grade C % Mn % Si % P % S %F10004 G1800 3.4 3.7 0.5 0.8 2.8 2.3 0.15 0.15F10005 G2500 3.2 3.5 0.6 0.9 2.4 2.2 0.12 0.15F10006 G3000 3.1 3.4 0.6 0.9 2.3 1.9 0.10 0.15F10007 G3500 3.0 3.3 0.6 0.9 2.2 1.8 0.08 0.15F10008 G4000 3.0 3.3 0.7 1.0 2.1 1.8 0.07 0.15Sumber: ASM volume 1, 2005Tabel 2.2 Sifat Mekanis Besi Cor Kelabu</p><p>ASTMA 48 class</p><p>Uji Tarik Tegangan GeserUji</p><p>KekerasanMPa Ksi MPa Ksi MPa</p><p>20 152 22 179 20 15225 179 26 220 25 17930 214 31 276 30 21435 252 36.5 334 35 25240 293 42.5 393 40 29350 362 52.5 503 50 36260 431 62.5 610 60 431</p><p>Sumber: ASM volume 1, 20052.2 Elektroda Yang Dapat Digunakan Untuk Besi Cor</p><p>Elektroda yang dipakai untuk mengelas besi cor dibuat dari beberapa jenislogam yang berlainan, antara lain:</p></li><li><p>11</p><p>1. Elektroda nikel.Elektroda jenis ini dipakai untuk mengelas besi cor, bila hasil las masih</p><p>dikerjakan lagi dengan mesin. Elektroda nikel dapat dipakai dalam segala posisipengelasan, rigi-rigi las yang dihasilkan elektroda ini pada besi cor adalah rata danhalus bila dipakai pada pesawat las DC kutub terbalik. Karakteristik elektrodanikel untuk mengelas besi cor dengan berbagai komposisi kimia didalamelektroda dapat dilihat pada Tabel 2.3 dibawah ini:</p><p>Tabel 2.3 Karakteristik Elektroda Nikel Untuk Mengelas Besi Cor</p><p>KelasElektroda</p><p>Analisa kimia (%) DiameterElektroda mm</p><p>Kuat arus amperNikel Besi</p><p>Karbon AC DC</p><p>ENikel 92,9 3,16 1,24</p><p>2,53,245</p><p>50 7090 110120-140130-160</p><p>40-7080-100100-130120-150</p><p>EAlloy</p><p>53,4 43,6 1,832,53,245</p><p>50 9090 120120-150130-170</p><p>40-8080 - 110100-140120-160</p><p>Sumber: Didikh, Suryana dan Djaedar, Sidabutar,19782. Elektroda perunggu.</p><p>Hasil las dengan memakai elektroda ini tahan terhadap retak, sehinggapanjang las dapat ditambah. Elektroda inti dari elektroda dibuat dari perunggufosfor dan diberi selaput yang menghasilkan busur stabil.3. Elektroda dengan Hydrogen rendah.</p><p>Elektroda jenis ini pada dasarnya dipakai untuk baja yang mengandungkarbon kurang dari 1,5%. Tetapi dapat juga dipakai pada pengelasan besi tuangdengan hasil yang baik (Didikh, Suryana dan Djaedar, Sidabutar, 1978). Berikutadalah Tabel 2.4 dimana menunjukkan kuat arus yang digunakan pada elektrodalas hydrogen rendah:</p></li><li><p>12</p><p>Tabel 2.4 Kuat Arus Yang Digunakan Pada Kawat Las Hydrogen RendahKlasifikasi AWS Diameter Elektroda(mm) Kuat Arus Amper</p><p>E70152,63,2545</p><p>55 9580 150110 170170 230</p><p>E70162,63,2545</p><p>85 14090 160110 180170 240</p><p>Sumber: Katalog Kobelco Thailand Kobe Welding Co Ltd, 20112.3 Pengujian Tarik (Tensile Test)</p><p>Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis darimaterial besi cor kelabu FC-30 sebagai material uji dalam penelitian ini. Hasilpengujian tarik pada umumnya adalah parameter kekuatan tarik (ultimatestrength) maupun luluh (yield strength). Keuletan bahan yang ditunjukkan denganpersentase perpanjangan dan kontraksi/ reduksi penampang (reduction of area).</p><p>Gambar 2.1 Kurva Tegangan-ReganganGambar 2.1 merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji</p><p>tarik dimana perbandingan tegangan () dan regangan () selalu tetap. Kurva yangmenyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS(SS curve). Menurut hukum Hooke hubungan antara tegangan dan regangan dapatdirumuskan sebagai berikut:</p><p>12</p><p>Tabel 2.4 Kuat Arus Yang Digunakan Pada Kawat Las Hydrogen RendahKlasifikasi AWS Diameter Elektroda(mm) Kuat Arus Amper</p><p>E70152,63,2545</p><p>55 9580 150110 170170 230</p><p>E70162,63,2545</p><p>85 14090 160110 180170 240</p><p>Sumber: Katalog Kobelco Thailand Kobe Welding Co Ltd, 20112.3 Pengujian Tarik (Tensile Test)</p><p>Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis darimaterial besi cor kelabu FC-30 sebagai material uji dalam penelitian ini. Hasilpengujian tarik pada umumnya adalah parameter kekuatan tarik (ultimatestrength) maupun luluh (yield strength). Keuletan bahan yang ditunjukkan denganpersentase perpanjangan dan kontraksi/ reduksi penampang (reduction of area).</p><p>Gambar 2.1 Kurva Tegangan-ReganganGambar 2.1 merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji</p><p>tarik dimana perbandingan tegangan () dan regangan () selalu tetap. Kurva yangmenyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS(SS curve). Menurut hukum Hooke hubungan antara tegangan dan regangan dapatdirumuskan sebagai berikut:</p><p>12</p><p>Tabel 2.4 Kuat Arus Yang Digunakan Pada Kawat Las Hydrogen RendahKlasifikasi AWS Diameter Elektroda(mm) Kuat Arus Amper</p><p>E70152,63,2545</p><p>55 9580 150110 170170 230</p><p>E70162,63,2545</p><p>85 14090 160110 180170 240</p><p>Sumber: Katalog Kobelco Thailand Kobe Welding Co Ltd, 20112.3 Pengujian Tarik (Tensile Test)</p><p>Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis darimaterial besi cor kelabu FC-30 sebagai material uji dalam penelitian ini. Hasilpengujian tarik pada umumnya adalah parameter kekuatan tarik (ultimatestrength) maupun luluh (yield strength). Keuletan bahan yang ditunjukkan denganpersentase perpanjangan dan kontraksi/ reduksi penampang (reduction of area).</p><p>Gambar 2.1 Kurva Tegangan-ReganganGambar 2.1 merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji</p><p>tarik dimana perbandingan tegangan () dan regangan () selalu tetap. Kurva yangmenyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS(SS curve). Menurut hukum Hooke hubungan antara tegangan dan regangan dapatdirumuskan sebagai berikut:</p></li><li><p>13</p><p>= .(2.1)Dimana:E = Modulus Elastisitas (N/mm2)</p><p>atau (MPa) = Tegangan Tarik (N/mm2) atau</p><p>(MPa) = Regangan (%)</p><p>Sedangkan untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier danlanding yang jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yangmenghasilkan regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strainseperti pada Gambar 2.2 dibawah ini:</p><p>Gambar 2.2 Penentuan tegangan luluh (yield stress)Sifat-sifat material yang diperoleh dari pengujian tarik dapat dirumuskan</p><p>sebagai berikut: (Wiryosumarto, Harsono dan Okumura, Toshie, 2000)= (2.2)Dimana:u = Tegangan tarik (N/mm2)atau (MPa)Fu = Gaya tarik maksimum (N)Ao = Luas penampang awal</p><p>spesimen (mm2)</p><p>13</p><p>= .(2.1)Dimana:E = Modulus Elastisitas (N/mm2)</p><p>atau (MPa) = Tegangan Tarik (N/mm2) atau</p><p>(MPa) = Regangan (%)</p><p>Sedangkan untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier danlanding yang jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yangmenghasilkan regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strainseperti pada Gambar 2.2 dibawah ini:</p><p>Gambar 2.2 Penentuan tegangan luluh (yield stress)Sifat-sifat material yang diperoleh dari pengujian tarik dapat dirumuskan</p><p>sebagai ber...</p></li></ul>