Analisa Pengaruh Tebal Pelat Dan Kuat Arus Terhadap ... · sering digunakan sebagai material komponen-komponen mesin. ... las GMAW tipe pulsa. 5 ... Kondisi mesin las, alat uji, dan

1

Analisa Pengaruh Tebal Pelat Dan Kuat Arus TerhadapDistorsi Sudut, Struktur mikro Dan Kekerasan PadaPengelasan Multilayer Pelat Datar DenganMenggunakan GMAWMetal Transfer Type Pulsa

Oleh:Sukendro. Bs

Nrp. 2108201003

1

Latar belakang• Baja AISI 1045 termasuk kategori baja heat treatable dan

sering digunakan sebagai material komponen-komponenmesin.

• Didalam proses pengelasan sering muncul distorsi pada hasillasan.

• Distorsi disebabkan pemuaian saat pemanasan danpenyusutan saat pendinginan tidak sebanding.

• Siklus thermal pada pengelasan dapat mempengaruhi strukturmikro dan distribusi kekerasan di daerah-daerah pada hasillas.

• Pengelasan sistem multilayer akan menimbulkan efek preheatdan postheat antar layer.

• Hasil las dengan kekuatan yang tinggi pada sambungan lasdapat dicapai dengan menggunakan pengelasan multilayer.

2

2

Perumusan masalah

1. Bagaimana pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadapdistorsi sudut arah longitudinal dan arah transversal yangmuncul pada hasil lasan didalam system pengelasan multilayer?

2. Bagaimana pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadapstruktur mikro hasil lasan?

3. Bagaimana pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadapkekerasan pada daerah-daerah hasil lasan?

4. Bagaimana bentuk model matematis yang dapatmenggambarkan pengaruh tebal (t) dan arus (I) terhadapdistorsi sudut?

3

Tujuan penelitian

• Mengidentifikasikan pengaruh perubahan tebal pelat(t) dan kuat arus (I) terhadap distorsi arahlongitudinal dan transversal pada sistem pengelasanmultilayer dengan menggunakan alat las GMAWmetal transfer type pulsa.

• Mengidentifikasikan pengaruh terbesar dari variabel-variabel faktor terhadap respon distorsi sudut,struktur mikro, struktur makro dan kekerasan.

4

3

Manfaat penelitian

• Dari parameter las yang diambil untuk pengelasan, dapatdigunakan sebagai referensi pada proses pengelasan yangakan datang dengan parameter dan material yang sama untukmengurangi efek distorsi sudut yang ditimbulkan pada hasillas.

• Dapat menentukan dalam bentuk model matematis pengaruhefek pengaruh tebal pelat (t) dan kuat arus (I) dengan sistempengelasan multilayer terhadap distorsi sudut menggunakanlas GMAW tipe pulsa.

5

Batasan masalah

1. Material benda kerja yang digunakan memilikikomposisi kimia yang homogen.

2. Bentuk dan ukuran kampuh las sebelum dilashomogen sepanjang benda kerja.

3. Ketebalan pelat material benda kerja yangdigunakan dianggap merata.

4. Kondisi mesin las, alat uji, dan alat ukur dalamkondisi terkalibrasi.

5. Luas benda kerja sebelum dilas tidak dilakukanvariasi dan dianggap konstan pada semua spesimenbenda kerja.

6

4

Penelitian sejenis1. Menurut Anggono, distorsi sudut pada hasil pengelasan

dengan menggunakan las SMAW dipengaruhi secarasignifikan oleh tebal pelat (1997).

2. Menurut Rusdianto, distorsi sudut dipengaruhi secarasignifikan oleh tegangan, kuat arus, kecepatan pengelasandan panjang pengelasan (1999).

3. Menurut Suanda, distorsi sudut pada pengelasan baja lunakdengan las SAW dipengaruhi secara signifikan oleh kuat arusdan luas permukaan yang dilas (2001).

4. Menurut Triyono, distorsi bowing pada pengelasan 2 bajayang tidak sejenis dengan menggunakan las GMAWdipengaruhi secara signifikan oleh masukan panas. (2006).

7

5. Menurut Pranowo, distorsi sudut yang timbul padapengelasan sambungan T dapat dikurangi denganpengaturan kedalam penetrasi yang ditentukan denganoleh pemilihan parameter las yang tepat (2007).

6. Menurut Awia, distorsi sudut, struktur mikro dankekerasan hasil las pada pengelasan dengan las GMAWmetal transfer type spray dipengaruhi secara signifikanoleh kuat arus dan tebal pelat (2009).

8

5

Skema las GMAW

9

Siklus termal pada proses pengelasan

10

Gb. Pengaruh tebal plat terhadap siklus thermal pada proses pengelasan

Gb. Pengaruh masukan panas terhadap siklus thermal pada proses pengelasan

6

Proses solidifikasi pada hasil lasan

11

Pengaruh layer dalam sistem pengelasan multilayer

• SCGC (Subcritically Reheated Grain Coarsened), yaitu daerah yang mengalami pemanasan dibawah temperatur A1, tetapi lebih dari 200ºC.

• ICGC (Intercritically Reheated Grain Coarsened), yaitu daerah yang mengalami pemanasan diantara temperatur A1 dan A3.

• SCGR (Supercritically Reheated Grain Refined), yaitu daerah yang mengalami pemanasan antara temperatur A3 hingga 1200°C.

• UAGC (Unaltered Grain-Coarsened), daerah yang terkena pemanasan kembali lebih dari 1200°C atau daerah yang terkena pemanasan kurang dari 200°C.

12

7

Bentuk-bentuk distorsi

13

Flowchart penelitian

14

8

Setting awal software minitab untuk mendapatkan formasimodel CCD

15

Level yang digunakan pada variabel X1 dan X2

16

9

Komposisi kimia spesimen benda kerja dan elektroda

• Baja AISI 1045

17

• Elektroda AWS ASME/SFA 5.18:ER.70 S-6 diameter 0,8 mm

Persiapan spesimen benda kerja

18

1. Bentuk groove yang digunakan didalam penelitian.

2. Jumlah layer yang digunakan didalam penelitian.

10

Rancangan desain eksperimen

19

Kecepatan pengelasan yang terukur pada tiap layer

20

11

21

Koordinat titik pengukuran dan penempatan benda kerja saat dilakukan pengukuran dengan dial indikator

y1 = 90 mm untuk tebal pelat 8 mm, y2 = 100 mm untuk tebal pelat 13 mm dan y3 = 120 mm untuk tebal pelat 20 mm yang dicapai saat setting dial

indikator = 0

Penempatan koordinat titik pengukuran distorsi di benda kerja pada pengelasan dengan arus 150 A

22

Gb 3. Tebal 20 mm.Gb 1. Tebal 8 mm. Gb 2. Tebal 13 mm.

(Garis merah merupakan arah pengelasan)

12

Lokasi pengambilan data didalam pengujian kekerasan

23

Pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadap distorsi sudut maksimum

24

13

1. Plotting data kedalam bentuk respon surface

• Pengaruh tebal pelat pada pengelasan dengan arus 125A.

25

Gb 1. Pengelasan dengan tebal pelat 8 mm. Gb 2. Pengelasan dengan tebal pelat 13 mm.

Gb 3. Pengelasan dengan tebal pelat 20 mm.

• Distorsi sudut dalam arah longitudinal akibat pengaruh tebal pada pengelasan dengan arus 125 A.

26

(Data yang dimasukkan merupakan data pada garis bidang posisi x = 80 mm)

14

• Distorsi sudut dalam arah transversal akibat pengaruh tebal pada pengelasan dengan arus 125 A.

27

(Data yang dimasukkan merupakan data pada garis bidang posisi z = 180 mm)

• Pengaruh kuat arus pada pengelasan pelat datar dengan tebal 20 mm.

28

Gb 1. Pengelasan dengan kuat arus 125 A. Gb 2. Pengelasan dengan kuat arus 150 A.

Gb 3. Pengelasan dengan kuat arus 175 A.

15

• Distorsi sudut dalam arah longitudinal akibat pengaruh kuat arus pada pengelasan pelat datar dengan tebal 20 mm.

29

(Data yang dimasukkan merupakan data pada garis bidang posisi x = 80 mm)

30

Distorsi sudut dalam arah transversal akibat pengaruh kuat arus pada pengelasan pelat datar dengan tebal 20 mm.

(Data yang dimasukkan merupakan data pada garis bidang posisi z = 180 mm).

16

2. Struktur makro hasil lasan.

31

L4

L3L2L1

L5

L4L3

L2

L1

L5

a. Tebal 8 mm.

b. Tebal 13 mm.

c. Tebal 20 mm.

Gb 1. Pengaruh tebal pada kuat arus 125 A.

Logam las

Logam induk

HAZ

Logam induk

HAZ

Logam las

L4L3

L2L1

L5

Logam las

Logam induk

HAZ

Gb 2. Pengaruh kuat arus pada tebal 20 mm.

c. Kuat arus 175 A.

b. Kuat Arus 150 A.

a. Kuat Arus 125 A.

3. Struktur mikro hasil lasan

32

Gb 1. Daerah logam las Gb 2. Daerah HAZ.

Gb 3. Daerah logam induk.

17

4. Pengaruh tebal pelat dan kuat arus terhadapdistribusi kekerasan didaerah-daerah lasan

33

1. Pengaruh tebal pelat dengan arus pengelasan 125A.

34

2. Pengaruh kuat arus pada pengelasan pelat datar dengan tebal 8 mm

18

5. Model matematik

35

1. Model matematik untuk distorsi sudut maksimum didapat sebagai berikut:

2. Model matematik untuk distorsi sudut arah longitudinal didapat sebagai berikut:

3. Model matematik untuk distorsi sudut arah transversal didapat sebagai berikut:

Ў = 2,03 + 0,84X1 - 0,93X2 + 0.48X12 + 0,61X2

2 – 0,29X12

+ ε (4.1)

Ў = 1,996 + 0,83X1 - 0,92X2 + 0,48X12 + 0,61X2

2 – 0,297X12

+ ε (4.2)

Ў = 1,369 + 0,68X1 - 0.69X2 + 0,41X12 + 0,496X2

2 – 0,262X12

+ ε (4.3)

Kesimpulan 1. Efek kenaikan tebal pelat dan interaksinya dapat memberikan pengaruh yang

signifikan terhadap kenaikan distorsi sudut pada hasil lasan arah longitudinal dan transversal, dimana kenaikkan tebal pelat dapat menyebabkan kenaikan distorsi sudut pada level kuat arus 125 A sebesar 45% untuk arah longitudinal dan 50% untuk arah transversal. Sedangkan untuk distorsi sudut maksimum mengalami kenaikan sebesar 45%. Distorsi sudut arah longitudinal cenderung mendekati liniear dan pada arah transversal berbentuk melengkung (curvature)pada hasil lasan dengan tebal 8 mm dan 13 mm.

2. Efek kenaikan kuat arus dan interaksinya dapat memberikan pengaruh yang signifikan terhadap penurunan distorsi sudut pada hasil lasan arah longitudinal dan arah transversal, dimana penurunan distorsi sudut pada level tebal 20 mm mencapai 48% untuk arah longitudinal dan 50% untuk arah transversal, sedangkan untuk distorsi sudut maksimum terjadi penurunan sebesar 48%.Distorsi sudut arah longitudinal cenderung mendekati liniear dan pada arah transversal berbentuk melengkung (curvature) pada hasil lasan dengan tebal 8 mm dan 13 mm.

36

19

3. Efek tebal pelat dan kuat arus dapat memberikan pengaruh yang signifikan terhadap struktur mikro hasil lasan saat proses solidifikasi di logam las dan pembentukan struktur ferrit dan pearlit daerah HAZ.

4. Efek tebal pelat dan kuat arus dapat memberikan pengaruh yang signifikan terhadap distribusi kekerasan didaerah hasil lasan, yang meliputi logam las, HAZ dan di logam induk pengaruhnya tidak terlalu signifikan.

5. Efek tebal pelat dan kuat arus terhadap respon distorsi sudut dapat dimodelkan kedalam model matematik berbentuk kuadratik yang dapat menggambarkan model sistem dari penelitian dengan harga R2 = 98,2% untuk distorsi sudut maksimum, harga R2 = 98,1% untuk distorsi sudut arah longitudinal dan harga R2 = 97,9% untuk arah transversal, dimana secara statistik model dapat menggambarkan sistem dengan baik dan terjadi iteraksi antara tebal pelat dan kuat arus lebih didominasi kuat arus terhadap pengaruh respon distorsi sudut yang ditandai nilai negatif untuk faktor X12 pada model matematik untuk distorsi sudut maksimum, distorsi sudut arah lonngitudinal dan distorsi sudut arah transversal.

37

Terima kasih

38

20

39

Gb 1. Sisi awal pengelasan Gb 2. Sisi akhir pengelasan