hkm fick 1 & 2

8/17/2019 hkm fick 1 & 2

1/15

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 TEORI DIFUSI

Proses difusi yang terjadi di dalam benda padat pada dasarnya merupakan

loncatan atom-atom dari suatu posisi tertentu di dalam strukturnya menuju posisi

yang berdekatan padanya. Mekanisme yang terjadi adalah mekanisme interstisi

dan substitusi[3]. Pada proses Hot Dip Galvanizing , pembentukan dan

pertumbuhan lapisan sengnya merupakan proses difusi dengan mekanisme

kekosongan (vacancy. Prinsip mekanisme difusi kekosongan adalah jika suatu

atom mengisi kekosongan yang terdapat pada susunan atom-atomnya, maka akan

terjadi kekosongan baru pada susunan atom tersebut (!ambar ".#.

!ambar ".#. $kema mekanisme difusi kekosongan (vacancy[3]

%ekosongan (vacancy baru ini dapat diisi oleh atom lain yang letaknya

berdekatan dengan lubang yang ditinggalkan oleh atom yang pertama tadi.gerakan

Universitas Indonesia&

Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008

8/17/2019 hkm fick 1 & 2

2/15

keseluruhan dari atom-atom tadi disebut sebagai difusi dengan mekanisme

kekosongan. 'al ini dapat disebabkan oleh karena faktor-faktor sebagai berikut

#. terdapat adanya kekosongan atau cacat kristal lainnya pada sisi kristalnya

". memiliki energi aktifasi yang cukup

3. fraksi jari-jari atom, di mana perbedaan antara ukuran atom terlarut dan

pelarut adalah kurang dari #) *.

Pada peristi+a difusi, berlaku 'ukum icks dan yang dijelaskan

sebagai berikut

• 'ukum icks

'ukum ini berbunyi laju difusi berbanding lurus dengan gradien

konsentrasinya/ [3]. %ondisi dari hukum ini adalah tanpa adanya perubahan

konsentrasi akibat pengaruh +aktu difusi, sehingga pemakaiannya terbatas

pada difusi steady state (dengan konsentrasi yang dianggap sama pada

setiap posisi, atau 0=dt

dc .

dx

dc D J −= 11111..111. (".#,

di mana 2 banyaknya atom yang berdifusi

koeafisien difusi (m"4s

dx

dc gradien konsentrasi.

• 'ukum icks

'ukum icks berbunyi sebagai berikut laju difusi tidak hanya

bergantung pada gradien konsentrasi saja, tetapi juga dengan +aktu /[3].

"

"

dx

cd D

dt

dc= 111111111... (".",

dengandt

dc perubahan konsentrasi persatuan +aktu.

Universitas Indonesia)


8/17/2019 hkm fick 1 & 2

3/15

2.2 BAJA KARBON

5aja yang digunakan sebagai sampel pengelasan adalah baja karbon

rendah. %adar karbon dalam baja ini adalah 0,# *. Pengelompokan baja

berdasarkan kadar karbonnya ditunjukkan oleh 6abel ".#.

6abel ".#. Pengelompokan 5aja %arbon[&]

2enis dan %elas %adar%arbon

(*

%ekuatan7uluh

(MPa

%ekuatan 6arik

(MPa

Perpanjangan(*

%ekerasan5rinell

Penggunaan

5aja

%arbon

8endah

5aja7unak

%husus

0,09 #90 : "90 3"0 : 3;0 &0 : 3< lat-alat

mesin

5aja

%arbon

6inggi

5aja%eras

0,&0 : 0,)0 3&0 : &;0 )90 : =00 "; : #& #;0 : "00 Perkakas

5aja$angat

%eras

0,)0 : 0,90 3;0 : &=0;)0 -

#000"0 : ## #90 : "3)

8el, pegasdan ka+at

piano

$ecara umum, baja karbon rendah memiliki sifat yang sangat baik untuk

proses pengelasan. 'al ini dikarenakan pada diagram ??6 (!ambar ".", baja

karbon rendah memiliki hidung yang sangat sempit dan relatif lebih ke kiri,

sehingga tidak memudahkan terbentuknya struktur martensit yang getas yang

dapat mempengaruhi hasil pengelasan (low hardenability.

Universitas Indonesia;


8/17/2019 hkm fick 1 & 2

4/15

!ambar ".". iagram ??6 baja karbon rendah[)

2.3 BAJA KARBON LAPIS SENG

Pelapisan logam dengan seng ( zinc memiliki beberapa keunggulan dalam

melindungi besi dan baja dari reaksi korosi (karat pada berbagai jenis keadaan

lingkungan. 'al ini disebabkan karena sifatnya yang mudah membentuk lapisan

tipis tahan karat yang padat di atas permukaan logam dan laju korosi yang lebih

rendah (hampir #00 kali lebih rendah dari logam lainnya. 7apisan tipis seng

tersebut terbentuk dengan cepat ketika ia bereaksi dengan oksigen yang terdapat

di udara, sehingga dapat melindungi logam induk di ba+ahnya.[;]

$elain berfungsi sebagai pembatas antara baja dengan lingkungan, lapisan

seng juga berfungsi sebagai pelindung katodik (cathodic protection terhadap

logam baja tersebut. $eng memiliki sifat lebih anodik dibandingkan dengan besi

dan baja, akan berkarat terlebih dahulu bila lapisan tipisnya rusak, sehingga logam

di ba+ahnya tetap terlindungi. [;]

Pelapisan seng terhadap logam besi dan baja dapat dilakukan dengan tujuh

cara, yaitu dengan metode Batch Hot Dip Galvanizing , Continuous Sheet

Galvanizing , Electrogalvanizing , Zinc lating , !echanical lating , Zinc

Universitas Indonesia=


8/17/2019 hkm fick 1 & 2

5/15

Spraying dan Zinc ainting . Metode pelapisan seng Continuous Sheet

Galvanizing dan Electrogalvanizing banyak dipakai untuk melapisi lembaran-

lembaran baja. [;]

$ecara skematis, proses pelapisan lembaran baja dengan metode

Continuous Sheet Galvanizing ditunjukkan oleh !ambar ".3. Proses dimulai

dengan membersihkan lembaran tersebut dengan alkalin. 7alu lembaran baja

tersebut dimasukkan ke dalam tungku pemanas (heating "urnace untuk

meningkatkan kekuatan mekanisnya. $etelah itu lembaran baja langsung

dicelupkan ke dalam lelehan (#olten seng secara berlanjut. $uhu proses

pelapisan tersebut adalah sekitar &)0@?.[=]

!ambar ".3. $kema proses pelapisan lembaran baja dengan metode

Continuous Sheet Galvanizing [;]

%etebalan lapisan yang dihasilkan melalui proses Continuous Sheet

Galvanizing dapat mencapai =; Am. oto penampang dari lapisan seng dengan

metode ini ditunjukkan oleh !ambar ".&. asa intermetalik yang terbentuk dari

Universitas Indonesia9


8/17/2019 hkm fick 1 & 2

6/15

proses pelapisan baja (e dengan $eng (Bn ada &, yaitu fasa Cta (D, fasa Beta

(E, fasa elta (F dan !amma (G.

!ambar ".&. oto mikro penampang lapisan seng pada baja lembaran

dengan metode Continuous Sheet Galvanizing [;]

%arakteristik dari keempat fasa intermetalik yang terbentuk di atas

permukaan baja adalah [9]

• asa Cta (D

Memiliki kandungan seng hampir murni, karena pada suhu lebur seng

(&"0H? kelarutan e maksimumnya hanya 0,0"* dan kelarutan e pada

suhu ruang adalah 0,009*. $truktur kristalnya Hexagonal Close ac$ed

('?P. %ekerasannya mencapai )" I'J.

• asa Beta (E

asa ini mengandung e ;,0 : ;," *. $tabil pada suhu di ba+ah )30 : ;&&

H?. $truktur kristalnya monoklinik dan kekerasannya mencapai "09 I'J.

• asa elta (F

asa ini mengandung e dengan kadar = : #" * dan stabil pada suhu di

ba+ah ;"0 : ;&& H?. $truktur kristalnya hexagonal dan kekerasannya

mencapai 3)9 I'J.

Universitas Indonesia<


8/17/2019 hkm fick 1 & 2

7/15

• asa !amma (G

asa ini mengandung e dengan kadar "0,) : "< * dan stabil pada suhu di

ba+ah ;;9 : =90 H?. $truktur kristalnya Body Center Cubic (5?? dengan

kekerasan mencapai 3"; I'J.

Proses pelapisan lembaran baja dengan metode Electrogalvanizing

memakai prinsip elektrokimia. 7embaran baja yang berfungsi sebagai katoda

dicelupkan ke dalam larutan seng sulfat (Bn$@&. 7empengan timbal dan perak

digunakan sebagai anoda. on seng dari dalam larutan Bn$@& kemudian tereduksi

menjadi logam seng dan menempel pada lembaran baja. Proses ini biasa

ditambahkan dengan larutan kimia lain yang berfungsi memperhalus lapisan seng

dan meningkatkan daya rekat dengan lembaran baja. %etebalan lapisan yang

dihasilkan dapat mencapai 3,; Am.[;]

2.4 KEMAMPULASAN BAJA KARBON LAPIS SENG

5aja karbon yang dilapisi seng dapat disambung atau dilas dengan metode

pengelasan busur listrik.[

8/17/2019 hkm fick 1 & 2

8/15

!ambar ".). iagram fasa e-Bn[#0]

%arena pada pengelasan baja lapis seng hasil dari Hot Dip Galvanizing

memiliki ketebalan yang lebih besar dibandingkan dengan hasil dari pelapisan

Elcetrogalvanizing , maka uap seng oksida yang dihasilkan akan lebih banyak.

Kap seng oksida tersebut akan meninggalkan lubang-lubang ( porosity pada

daerah lasan.[

8/17/2019 hkm fick 1 & 2

9/15

Pengelasan !M>L dapat dilakukan dengan cara semi automatis, mesin

dan automatis. engan cara semi automatis, peralatan las hanya mengendalikan

pengumpanan ( "eeding dari ka+at elektroda, sementara pergerakan dari weld gun

dikendalikan oleh tangan operator. $kema dari peralatan las dengan cara semi

automatis ditunjukkan oleh !ambar ".;. engan cara mesin (#achine welding ,

peralatan las dipakai untuk mengendalikan weld gun, sementara parameter lasnya

diatur oleh operator. engan cara automatis, perlatan las mengendalikan seluruh

proses pengelasan dengan memakai sensor untuk mengendalikan jalan dari weld

gun.

!ambar ".;. $kema peralatan las semi automatis

Universitas Indonesia#"

#. $umber listrikdengan tegangan

tetap.". %abel kontak

3. %abel las keumpan ( "eeder

&. %abel ground ke benda kerja

). 5enda kerja)* &eld Gun

=. Pengumpan ka+at

berkecepatankonstan

9. %a+at elektroda

8/17/2019 hkm fick 1 & 2

10/15

5esarnya arus listrik yang diberikan berbanding lurus dengan ketebalan

benda kerja, dalam hal ini lembaran baja, dengan besarnya arus listrik adalah #

>mpere untuk setiap 0,00# inci ketebalan benda kerja.

Pengaruh besarnya diameter ka+at dengan besarnya arus listrik dan

kecepatan umpan ka+at elektroda ditunjukkan oleh 6abel ".".

6abel "." 5esarnya Kkuran iameter %a+at 7as dengan 5esar >rus

7istrik dan %ecepatan Kmpan %a+at Clektroda[#]

Kkuran iameter %a+at

7as(milimeter

5esar >rus 7istrik (>mpere %ecepatan Kmpan %a+at(inci per menit

0,= &0 : #&) )0 5esar >rus 7istrik

0,9 )0 : #90 &0 5esar >rus 7istrik

#," =) : ")0 ") 5esar >rus 7istrik

Pergerakan weld gun pada pengelasan !M>L terdiri dari 3 macam, yaitu

pergerakan lurus ( stringer bead , Nig-Nag (weave bead , dan gelombang (weave

pattern. Pergerakan lurus umumnya dipakai pada sambungan dengan groove

(alur yang sempit. $ementara itu, pergerakan Nig-Nag dipakai pada sambungan

dengan groove lebar. %etiga macam pergerakan tersebut digambarkan secara

skematis pada !ambar ".=.

Universitas Indonesia#3

#. Pergerakan lurus( stringer bead

". Pergerakan Nig-Nag(weave bead

3. Pergerakangelombang (weave

pattern.


8/17/2019 hkm fick 1 & 2

11/15

!ambar ".= $kema pergerakan weld gun

'asil sambungan (weld bead yang buruk biasanya ditandai oleh percikan

logam ( spatter yang besar, sambungan yang kasar, bagian yang tidak terisi

curam, overlap yang jelek dan penetrasi yang kurang. 'al ini ditunjukkan oleh

!ambar ".9.

!ambar ".9. %arakteristik dari sambungan (weld bead yang buruk

'asil sambungan (weld bead yang baik ditandai oleh percikan logam

( spatter yang halus, sambungan yang seragam, bagian yang tidak terisi landai,

tanpa overlap dan penetrasi yang cukup ke dalam logam induk. 'al ini

ditunjukkan oleh !ambar ".

8/17/2019 hkm fick 1 & 2

12/15

!ambar ".L ditunjukkan oleh 6abel

".3. >dapun Oariasi dari campuran gas-gas tersebut telah berkembang beberapa

tahun belakangan ini.

6abel ".3. %andungan !as Pelindung dan Pemakaiannya pada Pengelasan

!M>L

!as

Spray %rcShort

Circuit Spray %rc

Short

Circuit Spray %rc

Short

Circuit

5aja 5aja5aja

Stainless

5aja

Stainless>luminum >luminum

>rgon -- -- -- -- $emuaPosisi)

$emuaPosisi

>rgon

# *

@"

,illet atar

Q

'oriNontal)--

,illet atar

Q

'oriNontal)-- -- --

>rgon

" *

@"

,illet atar

Q

'oriNontal)--

,illet atar

Q

'oriNontal)-- -- --

>rgon

) *

@"

,illet atar

Q

'oriNontal)-- -- -- -- --

>rgon

9 *

,illet atar

Q

$emua

Posisi

-- -- -- --

Universitas Indonesia#)

#. $eragam

". 5agian yang tak terisilandai

3. 6anpa overlap

&. Penetrasi yang cukup


8/17/2019 hkm fick 1 & 2

13/15

?@" 'oriNontal)

>rgon

") *

?@"

,illet atar

Q

'oriNontal#

$emua

Posisi--

$emua

Posisi3-- --

>rgon )0 *

?@"

-- $emuaPosisi

-- -- -- --

?@"

,illet atar

Q

'oriNontal#

$emua

Posisi-- -- -- --

'elium -- -- -- --$emua

Posisi"--

>rgon

'elium

-- -- -- --$emua

Posisi"--

6ri-

Mi& -- -- --

$emua

Posisi -- -- -eterangan . /* (ras"er Globular

0* -etebalan besar

1* engelasan single pass sa2a

3* 456 Heliu# 7 89/:06 %rgon 7 09/:06 C+0

;* Juga untu$ G!%& < ' se#ua posisi

2.5.2 Metode Las Gas Tungsten Arc Welding GTA!"13

Gas (ungsten %rc &elding (!6>L adalah suatu proses pengelasan

logam di mana elektroda yang dipakai adalah paduan logam 6ungsten yang

bersifat tak habis pakai (non consu#able, sementara logam pengisinya ( "iller

dimasukkan oleh operator secara manual ataupun dengan mesin pengumpan

( "eeder . !as pelindung yang bersifat lembam (inert diberikan pada saat proses

pengelasan untuk melindungi logam las maupun elektrodanya. $kema sistem

peralatan dari pengelasan metode ini ditunjukkan oleh !ambar ".#0.

Universitas Indonesia#;


8/17/2019 hkm fick 1 & 2

14/15

!ambar ".#0. $istem pengelasan metode Gas (ungsten %rc &elding

(!6>L

alam pemakaian elektroda 6ungsten, besarnya arus yang dipakai dan tipe

sumber listrik yang dipakai ditunjukkan oleh 6abel ".&.

6abel ".&. 5esar >rus 7istrik dan 6ipe $umber 7istrik pada Pengelasan Gas

(ungsten %rc &elding (!6>L dengan Clektroda Paduan 6ungsten (" *6horium

iameter

Clektroda

(milimeter

5esar >rus 7istik : 6ipe !as : Polaritas

? : >rgon :

Clektroda Jegatif

$earah

? : >rgon :

Clektroda

Positif 5olak-

balik

>? : >rgon :

rekuensi

6inggi

>? : >rgon :

!elombang

$eimbang

rekuensi

6inggi

#,; )0 : #;0 #0 : "0 )0 : #)0 ;0 : #"0

",& #3) : "3) #) : 30 #30 : ")0 #00 : #;0

3," ")0 : &00 ") : &0 "") : 3;0 #;0 : ")0

& &00 : )00 &0 : )) 300 : &)0 "00 : 3"0&,9 )00 : =)0 )) : 90 &00 : )00 "

8/17/2019 hkm fick 1 & 2

15/15

arus listrik yang rendah. $eiring dengan kenaikan besar arus listrik, kekuatan dan

diameter dari busur pun akan membesar, sehingga akan memperbesar daerah

sambungan dan Heat %""ected Zone ('>B.

Metode P>L memakai pipa semprot (nozzle yang mampu mengalirkan

dua aliran gas yang berbeda, sehingga mengakibatkan busur plasma yang

dihasilkan lebih terfokus dan bentuknya lebih sempit. Perbandingan antara metode

!6>L dan P>L ditunjukkan oleh !ambar ".##.

!ambar ".##. Perbandingan Kjung Leld !un antara Metode P>L dengan

!6>L

%unci dari metode P>L adalah aliran gas yang terbatas mele+ati pipa

semprot gas. 'al ini mengakibatkan kecepatan alir gas dan suhu busur listrik yang

terbentuk meningkat. 5usur plasma membuat jalur lubang yang menembus benda

kerja yang akan disambung. i belakang lubang tersebut, logam cair mengalir

mengisi jalur lubang yang ada akibat gaya graOitasi, tegangan permukaan dan

tekanan gas dari gas pelindung.

%elebihan dari metode P>L adalah kemampuan untuk membuat

sambungan butt dalam sekali proses sampai pada ketebalan benda kerja (plat 9

mm. %elebihan lainnya adalah adanya batasan distorsi yang dihasilkan sehingga panas yang ada dapat menembus benda kerja dengan efisien.

Universitas Indonesia#9

P>L !6>L

hkm fick 1 & 2

Documents