BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Seiring dengan perkembangan teknologi didunia industri dizaman sekarang ini yang sangat pesat membuat industri- industri yang ada di indonesia saling bersaing dan berlomba-lomba untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas dalam sistem produksinya dengan cara memaksimalkan pemanfaatan alat-alat produksi (mesin), bahan baku, pekerja, sehingga dapat mencapai produksi yang semaksimal mungkin. Pada mulanya pemakaian pengelasan hanya berfungsi sebagai perbaikan dan pemeliharaan dari semua alat- alat yang terbuat dari logam baik sebagai proses penambalan retak–retak, penyambungan sementara, maupun sebagai alat pemotongan bagian–bagian yang dibuang atau diperbaiki. Kemajuan teknologi dewasa ini semakin pesat, demikan pula yang terjadi di Indonesia sangat membutuhkan teknik pengelasan yang baik. Perkembangan teknologi ini dapat dilihat dengan semakin kompleksnya proses penyambungan logam dengan pengelasan. Pada proses pengelasan ada beberapa faktor yang menentukan keberhasilan dalam pengelasan, dimana perubahan logam yang disambung diharapkan mengalami perubahan sekecil–kecilnya sehingga mutu las tersebut dapat dijamin. Pada pengelasan juga terdapat beberapa macam jenis model penyambungan las seperti Preheat dan PWHT ( Pos Welt Heat Treatment), PWHT adalah bagian dari process heat treatment yang bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk setelah proses welding selesai. Material terutama carbon steel akan mengalami perubahan struktur dan grain karena effect dari pemanasan dan pendinginan.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Seiring dengan perkembangan teknologi didunia industri dizaman sekarang ini yang sangat pesat membuat industri-industri yang ada di indonesia saling bersaing dan berlomba-lomba untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas dalam sistem produksinya dengan cara memaksimalkan pemanfaatan alat-alat produksi (mesin), bahan baku, pekerja, sehingga dapat mencapai produksi yang semaksimal mungkin.
Pada mulanya pemakaian pengelasan hanya berfungsi sebagai perbaikan dan pemeliharaan dari semua alat- alat yang terbuat dari logam baik sebagai proses penambalan retak–retak, penyambungan sementara, maupun sebagai alat pemotongan bagian–bagian yang dibuang atau diperbaiki. Kemajuan teknologi dewasa ini semakin pesat, demikan pula yang terjadi di Indonesia sangat membutuhkan teknik pengelasan yang baik. Perkembangan teknologi ini dapat dilihat dengan semakin kompleksnya proses penyambungan logam dengan pengelasan. Pada proses pengelasan ada beberapa faktor yang menentukan keberhasilan dalam pengelasan, dimana perubahan logam yang disambung diharapkan mengalami perubahan sekecil–kecilnya sehingga mutu las tersebut dapat dijamin.
Pada pengelasan juga terdapat beberapa macam jenis model penyambungan las seperti Preheat dan PWHT ( Pos Welt Heat Treatment), PWHT adalah bagian dari process heat treatment yang bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk setelah proses welding selesai. Material terutama carbon steel akan mengalami perubahan struktur dan grain karena effect dari pemanasan dan pendinginan. Struktur yang tidak homogen ini menyimpan banyak tegangan sisa yang membuat material tersebut memiliki sifat yang lebih keras namun keunggulannya lebih rendah.
Mengacu pada uraian diatas, penulis akan mengkaji bagaimana analisa perbandingan kekuatan material bejana tekan dengan model penyambungan Preheat dan PWHT menggunakan metode simulasi dan uji coba.
Dalam penelitian ini akan menggunakan material plat baja SA-516-Gr-70 dengan ketebalan 20 mm dimana material SA-516-Gr-70 ini termasuk baja karbon rendah (C < 0,25%). Jenis pengelasan yang akan dilakukan pada proses pengujian tersebut adalah dengan menggunakan jenis las FCAW dan SAW. Diharapkan nantinya akan mendapatkan hasil yang terbaik dari tiap–tiap jenis model penyambungan dari preheat dan PWHT, pengujian dalam penelitian ini meliputi pengujian tarik, dan pengujian analisa menggunakan metode simulasi Ansys.
1.2. Perumusan Masalah
Dalam penelitian ini, permasalahan yang akan dicari permasalahanya adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh yang terjadi pada material SA-516-Gr-70 setelah dilakukannya proses pengelasan dengan pengaruh Preheat dan PWHT ?
2. Apa saja perbandingan yang terdapat pada material SA-516-Gr-70 setelah dilakukannya proses pengelasan dengan pengaruh Preheat dan PWHT pada Uji tarik ?
3. Manakah hasil pengelasan yang memiliki ketangguhan yang terbaik dari setiap perlakuan ?
4. Menganalisa hasil proses uji tarik dengan analisis metode simulasi Ansys.
1.3. Batasan Masalah
Agar permasalahan dalam penelitian ini tidak terlalu melebar dari tujuan yang ingin dicapai, maka perlu ditentukan batasan masalah, adapun batasan permasalahan adalah sebagai berikut:
1. Hanya menguji material jenis SA-516-Gr-70 dengan proses pengelasan dan pengaruh Preheat dan PWHT
2. Pengujian menggunakan uji tarik dan software Ansys.3. Material yang digunakan dengan thickness 20 mm.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui pengaruh yang terjadi pada material SA-516-Gr-70 setelah dilakukannya pengelasan dengan pengaruh Preheat dan PWHT.
2. Mendapatkan perbandingan hasil pengujian uji tarik dari masing-masing perlakuan panas.
3. Mendapatkan hasil pengelasan yang terbaik dari tiap-tiap perlakuan.
4. Mendapatkan hasil analisa antara uji tarik dengan metode Ansys.
1.5. Manfaat Penelitian
Output yang diharapkan dalam melakukan pengujian adalah mendapatkan hasil perbandingan uji tarik pada material SA-516-Gr-70 Kegunaan yang dapat diperoleh antara lain :
1. Mendapatkan hasil yang terbaik dari pengelasan yang menggunakan Preheat dan PWHT.
2. Sebagai referensi atau ide dalam pengembangan teknologi las di masa depan.
1.6. Sistematika Penulisan
Dalam penyusunan tugas akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan, dalam bab ini berisi latar belakang pemilihan topik, perumusan masalah, tujuan, batasan masalah, dan metode penulisan.
BAB II : Tinjauan pustaka, dalam bab ini menguraikan tentang teori yang mendasar tentang Pengelasan, PWHT, dan Preheat.
BAB III : Metodologi, dalam bab ini menerangkan tentang perencanaan pembuatan spesimen sampai pengujian serta langkah-langkahnya.
BAB IV : Analisa hasil percobaan, dalam bab ini membahas hasil pengujian untuk mengetahui pengaruh yang terjadi dan mendapatkan hasil yang terbaik dari material SA-516-Gr-70 setelah dilakukannya model penyambungan Preheat dan PWHT.
BAB V : Kesimpulan, dalam bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dan saran tentang hasil dari pengujian yang telah dilakukan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Pengelasan
Pengelasan adalah cara penyambungan dua benda padat melalui pencairan dan
perpaduan dengan menggunakan panas .
Pada saat ini teknik las telah banyak digunakan dalam proses penyambungan
batang-batang pada konstruksi bangunan baja dan konstruksi mesin. Banyaknya
penggunaan teknologi teknologi las pada proses penyambungan logam dikarenakan
bangunan dan mesin yang dibuat dengan menggunakan teknik ini menjadi lebih
murah. Penggunaan proses las dalam konstruksi sangat banyak, meliputi perkapalan,
jembatan, rangka baja bejana tekan, perpipaan dan lain sebagainya. Disamping itu
proses las dapat digunakan untuk memperbaiki, misalnya untuk menambal lapisan
yang sudah aus.
2.1.1. Definisi Pengelasan
Berdasarkan definisi dari American Welding Society (AWS) las adalah ikatan
metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam
keadaan lumer atau cair. Dari definisi tersebut dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las
adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi
panas. Pada waktu ini telah digunakan lebih dari 40 jenis pengelasan termasuk
pengelasan yang dilaksanakan dengan hanya menekan dua logam yang disambung
sehingga terjadi ikatan antara atom-atom atau molekul-molekul dari logam yang
disambungkan.
2.1.2. Klasifikasi Pengelasan
Pada saat ini belum ada kesempatan mengenai cara-cara pengklasifikasian
dalam bidang las. Hal ini disebabkan belum adanya kesepakatan dalam hal tersebut.
Secara konvensional pengklasifikasian tersebut dapat dibedakan menjadi dua
golongan, yaitu klasifikasi berdasar cara kerja dan klasifikasi berdasar energi yang
digunakan. Diantara kedua klasifikasi tersebut, klasifikasi berdasar cara kerja yang
paling banyak digunakan. Berdasarkan pengklasifikasian cara kerja, proses
pengelasan dibagi menjadi tiga kelas utama yaitu :
1. Pengelasan Cair
Cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan sampai mencair
dengan sumber panas dari busur listrik atau semburan api gas yang
terbakar.
2. Pengelasan Tekan
Cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan dan kemudian ditekan
hingga menjadai satu.
3. Pematrian
Cara pengelasan dimana sambungan diikat dan disatukan dengan
menggunakan paduan logam lain yang memiliki titik cair yang rendah.
Dalam proses ini logam induk tidak ikut mencair. Perincian lebih
lanjut dari klasifikasi ini dapat dilihat dalam diagram gambar 2.1.
Gambar 2.1 : Diagram Klasifikasi Cara Pengelasan
Cara Pengelasan
Pengelasan Tekan
Pengelasan Cair
Pematrian
Las busur Las gas Las listrik terak Las listrik gas Las termit Las sinar elektronik Las busur plasma
Las resistansi listrik
Las tekan gas Las tempa Las gesek Las ledakan Las induksi Las ultrasonik
Las busur gas Las busur gas & fluks Las busur fluks Las busur tanpa logam
pelindung
Pembrasingan Penyolderan
Elektroda tak terumpan
Elektroda terumpan
Las MIG Las busur Co2
Las TIG atau las wolfram gas
Las elektroda terbungkus Las busur dengan elektroda
berisi fluks Las busur rendam
Las titik Las tumpang Las busur tekan Las tumpul tekan
Las busur Co2 dengan elektroda berisi fluks
Klasifikasi berdasarkan jenis dan bentuk alur sebagai berikut :
a. Sambung las dasar
b. Sambung tumpul
c. Sambung T dan bentuk silang.
d. Sambung sudut
e. Sambung tumpang
f. Sambung sisi
g. Sambung dengan plat penguat
Klasifikasi berdasarkan cara pengelasan sebagai berikut :
- Sambung las cair
- Sambung las tekan
- Sambung pematrian
Pada penelitian ini jenis pengelasan yang akan dipakai yaitu pengelasan jenis
Submerged Arc Welding (SAW) dan Flux Cored Arc Welding (FCAW).
2.1.3. Submerged Arc Welding (SAW)
SAW adalah salah satu jenis las listrik dengan proses memadukan material yang dilas dengan cara memanaskan dan mencairkan metal induk dan elektroda oleh busur listrik yang terletak diantara metal induk dan elektroda. Arus dan busur lelehan metal diselimuti (ditimbun) dengan butiran flux di atas daerah yang dilas.
SAW tidak membutuhkan tekanan dan bahan pengisi (filler metal) dipasok secara mekanis terus ke dalam busur lsitrik yang terbentuk diantara ujung filler elektroda dan metal induk yang ditimbun oleh fluks. Elektroda pada proses SAW terbuat dari metal padat (solid).
Pengelasan SAW dilakukan dengan cara otomatis dengan menggunakan shielding slag yang dapat dipakai beberapa kali. Pengelasan ini tidak flexible karena hanya bisa dilakukan pada posisi flat atau datar dan horizontal.
1. Prinsip SAW
Pada SAW, kawat elektroda secara mekanis diumpankan pada gundukan
fluks, busur terbentuk dianatara ujung elektroda dan benda kerja dibawah fluks.
Hal ini dapat dikatakan bahwa seolah-olah logam inti dan fluks pelapis dari
elektroda berlapis telah dipisahkan, dan logam inti dan flux dapat secara mekanis
diumpankan. Fluks menutupi busur dan kolam las. Fluks dan terak melindungi
kampuh las dari kontaminasi udara. Terak yang terbentuk dari lelehan fluks
mempengaruhi hal-hal berikut :
Perlindungan logam las dari udara
Reaksi metalurgis dari lelehan logam dan lelehan terak, dan
Membentuk kampuh lasan saat pembekuan (solidifikasi)
SAW digunakan karena lebih cepat dan efisien, tidak menimbulkan banyak
asap dan tidak perlu menggunakan kaplas karena sudah ada fluk dari alat lasnya.
FLUK sangat menentukan dalam :
1. Penyetabil busur las / welding arc stabilizer
2. Mengontrol properti mekanikal dan kimiawi hasil lasan
3. Mutu akhir lasan
Gambar 2.2 : Mesin Las Tower Submerged Arc Welding (SAW)
Gambar 2.3 : Peralatan las busur rendam Submerged Arc Welding (SAW)
Gambar 2.2 menunjukkan penampakan dari mesin tower SAW dan Gambar
2.3 menunjukkan peralatan las busur rendam SAW. Pengangkut (Carriage) yang
berjalan pada rel mengangkut gagang pengelasan (welding torch), pengumpan