POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 2
September 2010
PENGARUH PENGELASAN BUSUR LISTRIK TERHADAP KEKUATAN TARIK BAJA LUNAK Burhan Ibnu Mubtadi1, Warsito2 1. 2.
Jurusan Teknik Mesin / Otomotif Politeknik Pratama Mulia Surakarta Jurusan Teknik Mesin / Otomotif Politeknik Pratama Mulia Surakarta
ABSTRACT This research takes the sample at random, in the form of one soft metal iron bar exist in marketing of Field town. Size measure each materials specified 2,9 x 20 x 200 (in mm), variation of wheelding use the current 60 A and 70 A by Kampuh Single V wheel one side and two sides. Target of research is to know whether there difference or strength is not interesting is by significant in zone wheel, between metal which is not hit the wheel with the metal treated wheel. To know the difference used a statistical analysis different test with the formula t at level significance 5 %. Seen from distribution of data acquirement, there its interesting strength change flattened - flatten, but that way after conducted a statistical test result of research not there are interesting strength difference by significant between metal treated wheel with not wheel. Its result exactly outside zone wheel happened the proven the interesting strength change materials the happening of breaking in mains metal. Research conclusions there are interesting strength change. Wheelding one side, result of interesting strength a few downhill, but wheelding two sides interesting strength exactly a few increasing compared to a metal which not wheel Key Word : Zone Wheel, Strength
PENDAHULUAN Logam merupakan bahan yang banyak digunakan sebagai bahan yang sangat penting dalam era industrialisasi, baik yang bersifat industri sederhana / kecil untuk keperluan rumah tangga maupun industri pada sektor pembangunan yang luas penggunaannya dan berkembang terus teknologi fabrikasinya.
Pengaruh Pengelasan‌
Pemakaian logam itu sudah tentu menggunakan sambungan atau ikatan agar menjadi suatu system. Penyambungan dan pengikatan dua buah logam atau lebih, menjadi suatu sistem dapat dilakukan dengan berbagai sambungan, salah satu di antaranya adalah sambungan sistem pengelasan pada logam. Diharapkan dari hasil penge-lasan
1
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 2
ini kualitas sambungan-nya menjadi lebih baik dan harganya relatif murah. Sambungan las merupakan teknologi Penyambungan logam dengan cara memberikan panas sehingga terjadi pencairan logam. Melalui teknologi las ini dapat dibentuk sesuai keinginan secara mudah, tetapi justru dibalik itu setelah proses pengelasan terjadilah perubahan struktur program pada zona atau daerah tertentu sebagai akibat dari panas yang ditimbulkan selama pengelasan. Dengan adanya pengaruh panas itu dimungkinkan adanya perubahan struktur logam dan kekuatan bahan pada logam tersebut. Perubahan kekuatan logam akibat pengelasan tersebut belum dapat diketahui dengan jelas dan pasti. Biasanya dalam konstruksi yang menggunakan sambungan las diberi batasan perubahan kekuatan pada daerah las hanya perkiraan saja tanpa diperhitungkan perubahan kekuatan yang sebenarnya, bahkan ada yang tidak diperhitungkan sama sekali karena yang diperhitungkan hanya kekuatan lasnya atau elektroda las, dan tidak memperhitungkan kekuatan di daerah atau zona di sekitar las. Adanya indikasi perubahan kekuatan logam setelah perlakuan las atau pengelasan,
Pengaruh Pengelasan‌
September 2010
diperkirakan kekuatan tarik logam di daerah las itu akan bertambah kuat atau sebaliknya justru menurun kekuatannya, oleh karena dalam proses pengelasan akan terdapat perubahan dan pergeseran struktur atom-atom yang berpengaruh terhadap kekuatan logam disekitar las. Untuk itu perlu pengembangan pengetahuan dan penambahan wawasan keilmu-an tentang pengelasan logam melalui suatu penelitian terha-dap masalah ini Rumusan Masalah Penelitian ini dapat dirumuskan a. Apakah logam baja lunak setelah mengalami proses pengelasan terdapat perubahan /perbedaan kekuatan tarik di zona las ? b. Di bagian mana logam akan putus ketika diuji tarik setelah proses las dilakukan Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui : a. Ada perbedaan atau tidak kekuatan tarik maksimum logam antara yang dilas (Y b. dengan yang tidak dilas di zona las (X) c. Letak putusnya logam ketika diuji tarik Manfaat Penelitian Manfaat maupun kontribusi
2
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 2
hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai : a. Bahan pertimbangan bagi para pelaksana pembangu-nan untuk memperhitung-kan adanya perubahan kekuatan tarik pada suatu logam yang pernah mendapatkan perlakuan las. b. Pengembangan wawasan keilmuan dibidang ilmu kekuatan bahan dan pengelasan logam bagi sivitas akademika Politeknik maupun para pembaca. Hipotesis Hipotesis Penelitian ini adalah : Ada perubahan kekuatan tarik maksimum pada baja lunak antara bahan yang mengalami proses pengelasan las busur listrik dengan yang tidak dilas, atau dengan kata lain : ada perbedaan kekuatan tarik antara kelompok eksperimen dengan kelompok kontrol.
TINJAUAN PUSTAKA Logam Baja Lunak Logam sering digunakan untuk berbagai macam konstruksi, yang sifat penggunaannya non permanent maupun permanen. Sifat non permanen yaitu bila logam/benda
Pengaruh Pengelasan‌
September 2010
tersebut dapat digunakan secara bongkar pasang menyesuaikan tempat dan waktu, sedangkan permanen apabila dibongkar akan terjadi kerusakan pada logam itu. Penggunaan logam dalam satu sistim seringkali dilakukan sistem penyambungan logam, yang banyak digunakan untuk konstruksi bangunan mesin, sipil, kapal adalah baja carbon rendah dengan kadar C ≤ 0,3 % (Suharto, 1991:61). Pendapat lain mengatakan baja lunak dikenal sebagai baja carbon rendah dengan kandungan carbon maks. 0,25 % (Kalpakjian, 1985:800). Kandungan carbon yang rendah menyebabkan sifat bahan lebih lunak, lebih mudah proses pengelasan, dan kekuatannya lebih rendah dari pada baja carbon sedang dan carbon tinggi. Kekuatan logam adalah tergantung dari kemampuan tarik menarik dari atomnya sendiri. Pengaruh tekanan, panas, tegangan gesekan adalah fungsi gaya atau pengaruh beban luar yang bisa mengubah struktur mikro dari kristal (atom-atom yang tersusun) logam (Suharto, 1991:19). Perubahan struktur itu dapat terjadi bila logam itu mendapatkan perlakuan panas atau terkena panas yang tinggi, misal karena pengaruh panas pada pengelasan.
3
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 2
Zona Pengaruh Las Mengelas merupakan pekerjaan penyambungan dua (beberapa) logam, dengan cara memberikan panas di atas atau di bawah titik cair logam. Sumber panas dipakai untuk pemanasan iogam induk sampai pada temperatur cair sehingga logam mempunyai sifat-sifat tertentu. Pada temperatur tertentu logam mengalami perubahan struktur, apakah itu sebagian atau seluruhnya tergantung kepada kecepatan pemanasan dan pendinginannya. Perubahan susunan kristal ini berpengaruh terhadap kekuatan tarik, khususnya pada daerah sekitar las atau yang terkena panas. Perubahan kekuatan ini dapat bertambah kuat atau mungkin sebaliknya justru menurun hingga beberapa persen. Pemanasan yang lambat menyebabkan perambatan panas ke segala arah yang berarti akan menambah luas daerah yang
Pengaruh Pengelasan‌
September 2010
dipengaruhi panas dan semakin banyak susunan kristal yang terganggu. Sebaliknya dengan pemanasan yang cepat dan tebal bahan yang besar, maka daerah pengaruh panas akan lebih kecil dan susunan kristral yang tergantung juga akan lebih sedikit. Secara garis besarnya, daerah yang terkena panas pada baja lunak sewaktu proses pengelasan dibagi menjadi empat bagian, yaitu : fuzion zona, overheated zona, anealed zona dan transformation zona seperti pada gambar 1 (Smith, 1985:49). Semakin dekat dengan tempat las, semakin tinggi menerima panas, yang berarti semakin besar perubahan struktur. Gambar 1 menunjukkan bahwa keempat zona yang berpengaruh langsung terhadap baja lunak sebagai logam dasar adalah overheated zona, sedangkan fusion zona lebih berpengaruh terhadap deposit logam lasan.
4
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 2
September 2010
Yang mana : σ = Tegangan tarik (N/mm2) F = Gaya tarik maksimum (N) A = Luas Penampang benda uji (mm2) Kekuatan tarik logam itu tergantung dari seberapa komposisi dan struktur atomatomnya masih mampu mengikat akibat panas yang ditimbulkan proses las.
Gambar 1. Daerah Pembagian Panas Pengaruh Las
Kekuatan Tarik Akibat berubahnya struktur kristal logam pada daerah tertentu (zona las), maka pada daerah tersebut juga akan mengalami perubahan sifat mekanis di antaranya adalah kekuatan tariknya. Besar kekuatan tarik tergantung seberapa luasan penampang mampu menahan gaya tarik, yang dinyatakan sebagai tegangan tarik, bahan inilah merupakan cerminan kekuatan tarik yang dapat dicari dengan rumus. F τt = … (Khurmi and Gupta,1980:75). A
Pengaruh Pengelasan…
METODOLOGI PENELITIAN Variabel Penelitian Variabel penelitian ini adalah perlakuan las. Variasi perlakuan las meliputi perbedaan arus dan perbedaan kampuh. Sebagai unit analisis maupun obyek penelitian ini adalah perubahan kekuatan tarik yaitu seberapa gaya tarik maksimum yang terjadi akibat proses las atau panas di zona las mengalami perubahan yang signifikan terhadap bahan yang tidak diperlakukan dengan las. Desain Penelitian Desain penelitian sebagai berikut : Tabel 1. Desain Penelitian.
5
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 2
Spesimen Kelompok Kontrol X Kelompok Eksperimen Y
Rerata gaya tarik maksimum Variasi Arus
Jenis Kampuh
Gaya Tarik Max
Teknik Analisis Data Uji beda dengan menggunakan uji t (t test). Uji t ini untuk mengetahui adanya perbedaan atau tidak secara signifikan antara kelompok eksperimen dengan kelompok kontrol, yaitu : M1 - M2
t test =
Σx2 – Σy2 N (N-1)
… Arikunto (1991)
Uji Hipotesis Untuk menguji hepotesis yang diajukan menggunakan analisis statistik uji t, dengan nilai taraf signifikansi 5 %. Menurut Sutrisno Hadi (1987), apabila : t Hitung ≥ t kritik (tabel), uji hipotesis signifikan, konsekuensinya Ha diterima dan Ho ditolak.
September 2010
berpengaruh terhadap kekuatannya. Ternyata hal ini disebabkan logam mengalami perubahan panas yang berbeda, pengelasan dua sisi menyebabkan panas yang diberikan semakin banyak. Untuk menghitung dan mengetahui ada perbedaan atau tidak, digunakan rumus uji t, sedangkan beda itu signifikan atau tidak, dikonsultasikan dengan menggunakan taraf signifikansi 5 % (ts. 0,05). Dalam menghitung kekuatan atau tegangan digunakan data seperti pada tabel. Ringkasan Data Kelompok Eksperimen ( Y ) Arus ( mm2)
Dilas
Luasan rerata
Tegangan rerata
60 A 60 A 70 A 70 A
l sisi 2 sisi 1 sisi 2 sisi
54,75 54,92 53,04 54,11
0,416 0,439 0,410 0,437
Jumlah tegangan Kuadrat 0,8677 0,9630 0,8422 0,9577
Kelompok Kontrol ( X ) Tegangan Rerata 0,435
Jumlah Tegangan Kuadrat 0,9453
Analisa Data Dan Perhitungan Perhitungan t test untuk Distribusi data yang telah tegangan maksimum dapat dijabarkan diperoleh menggambarkan adanya sebagai berikut : perubahan gaya tarik maksimum, a. baik akibat pengelasan satu sisi 0,435 − 0,416 t test = maupun dua sisi. Hal ini 0,9453 - 0,8677 menunjukkan bahwa butir-butir 5(5 − 1) disekitar logam yang terkena panas las di zona las akan berubah menjadi butir-butir yang a. Kampuh v tunggal dilas satu sisi dengan arus listrik 60 A (Y1) mengembang sehingga akan dapat
Pengaruh Pengelasan…
6
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 2
terhadap kelompok kontrol (X). Hasil tersebut dikonsultasikan pada tabel t test, yang mana db = N = 1 = 5-1 = 4, didapatkan t kritik (tabel) 2,13, ternyata perbedaan tidak signifikan, konsekuensinya hipotesis nihil (Ho) diterima dan hipotesis kerja (Ha) ditolak. b. Kampuh v tunggal dilas dua sisi dengan arus listrik 60 A (Y2) terhadap kelompok kontrol (X) didapatkan bilangan imajiner. Hal ini karena data yang ditemukan gaya maksimum menunjukkan kenaikan (bertambah besar) dari pada normalnya, berarti tegangannya lebih besar atau kekuatannya bertambah. Analog dengan cara tersebut di atas, untuk harga (Y3) di dapat nilai t test = 0,348 berarti perbedaan tidak signifikan, konsekuensinya hipotesis nihil (Ho) diterima dan hipotesis kerja (Ha) ditolak.
PEMBAHASAN Hasil las tergantung pada beberapa faktor misalnya posisi pengelasan, ketebalan bahan, kondisi permukaan bahan/logam induk, jenis sambungan (kampuh), jenis elektroda, dan tipe arus. Faktor-faktor ini akan berpengaruh besar terhadap kecepatan pengelasan yang tepat dapat menghasilkan lapisan las dengan kontur dan penampakan yang baik. Kecepatan penggeseran elektroda pada waktu pengelasan berlangsung berpengaruh pada panas yang masuk, sehingga berpengaruh
Pengaruh Pengelasan‌
September 2010
terhadap struktur logam, baik pada deposit las maupun pada daerah pengaruh panas logam yang dilas (zona las). Hampir semua bahan (batang uji) putus diluar haz akibat adanya pengelasan, gaya tarik maksimum berkisar pada 20,2 KN sampai dengan 25,0 KN, sedangkan kekuatan tarik maksimum logam induk (yang tak dilas) 31,64 KN, dengan luasan penampang yang berbeda sehingga tegangan yang terjadi tidak menunjukkan perbedaan yang berarti. Dilihat pengaruh Variabel arus listrik terhadap kekuatan tariknya tidak menunjukkan perbedaan yang berarti. Hal ini dapat dilihat dari distribusi data yang didapat, demikian juga untuk jenis kampuh yang digunakan. Hasil pengelasan dua sisi ternyata menambah kekuatan tarik, karena panas yang diberikan lebih banyak, yang berarti partikel elektroda las yang mengandung karbon lebih besar, memberikan sumbangan kadar karbon ke logam induk, sehingga menyebabkan bertambah kuat dibanding dengan pengelasan satu sisi. Jika kecepatan pergeseran elektroda rendah, maka panas yang masuk akan semakin tinggi menyebabkan zona las yang dipengaruhi panas semakin luas, dan pendinginan berlangsung lama. Sebaliknya jika kecepatan pergeseran elektroda lebih cepat luas daerah pengaruh panas berkurang dan pendinginan berlangsung lebih cepat.
7
POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 2
KESIMPULAN Hasil dari penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut: a. Logam setelah di las dilakukan uji tarik, hasilnya sebagian besar putus diluar Haz (diluar zona las) atau putus pada logam induk. b. Jika dilihat dari distribusi data yang didapat, ada perbedaan tegangan tarik antara logam yang dilas dengan yang tidak dilas. c. Uji beda statistik menunjukkan tidak ada beda kekuatan tarik secara signifikan antara yang dilas dengan yang tidak dilas. Pengelasan satu sisi sedikit menurun kekuatannya dan pengelasan dua sisi sedikit bertambah kekuatannya (tegangan tariknya) namun tidak signifikan. DAFTAR PUSTAKA Arikunto, Suharsimi. (1981). Prosedur Penelitian. Jakarta : Rineka Cipta Kalpakjian,S. (1985). Manufakturing Processes For engineering.
Pengaruh Pengelasan‌
September 2010
Canada: Eddison-wesly Publishing Company Khurmi,RS.-and Gupta. JK (1980). Makchine desaign. New Delhi : Eurasia Publishing House LTD. Smith,F. (1981),,. Basic Fabrication And Welding Engeneering. Hongkong : Wing Tai Cheung Printing Co.LTD. Suharto. (1981). Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta : Rineka Cipta. Sutrisno Hadi. (1987). Statistik Jilid II. Yogyakarta : Andi Offset. Weinstein,N. ( ). Metal Process Engeneering. Moscow : Peace Publishers. Wibisono, Bambang. (1996). Pengaruh Pengelasan Metode SMAW pada Baja CP-AH36 Terhadap sifat mekanis lasan. Jurnal Politeknik. Jakarta: Politeknik UI. Winardi, 1999, Pemasaran dan Perilaku Konsumen, Penerbit Mandar Maju.
8