pengaruh stress relief annealing dari hasil …eprints.umm.ac.id/41272/1/pendahuluan.pdf · 2018....
TRANSCRIPT
PENGARUH STRESS RELIEF ANNEALING
DARI HASIL PENGELASAN SMAW
PADA BAJA ASTM A36 TERHADAP UJI TARIK
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
OLEH
FAISAL AKBAR TANJUNG
NIM : 201410120311183
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
Scanned by CamScanner
iv
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI)
Nama : Faisal Akbar Tanjung
NIM/ NIRM : 201410120311183
Dosen Pembimbing 1 : Drs. M. Jufri, ST, MT.
Judul Tugas Akhir : Pengaruh Stress Relief Annealing dari hasil pengelasan
SMAW Pada baja ASTM A36 terhadap Uji Tarik
NO TANGGAL URAIAN ASISTENSI TTD
1 10-04-2018 Konsultasi judul TA
2 30-04-2018 Konsultasi judul Ok, Perbaiki Latar
Belakang
3 07-05-2018 ACC BAB I
4 16-08-2018 Penambahan Spesifikasi Bahan
5 21-08-2018 ACC BAB II
6 03-09-2018 Konsultasi Metode Penelitian
7 05-09-2018 Perbaiki BAB III
8 08-09-2018 ACC BAB III
9 25-09-2018 Perbaiki Pembahasan
10 11-10-2018 ACC BAB IV
11 12-10-2018 ACC BAB V + Naskah Publikasi
Malang, 1 November 2018
Dosen Pembimbing 1,
(Drs. M. Jufri, ST, MT.)
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK - TEKNIK MESIN
JL. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
v
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI)
Nama : Faisal Akbar Tanjung
NIM/ NIRM : 201410120311183
Dosen Pembimbing 2 : Ir.Ali Saifullah, MT.
Judul Tugas Akhir : Pengaruh Stress Relief Annealing dari hasil pengelasan
SMAW Pada baja ASTM A36 terhadap Uji Tarik
NO TANGGAL URAIAN ASISTENSI TTD
1 11-04-2018 Konsultasi judul
2 10-07-2018 BAB I ACC, Lanjut BAB II
3 27-07-2018 BAB II ditambahi berkaitan
dengan judul
4 31-07-2018 ACC BAB II
5 01-10-2018 Perbaiki Diagram Alir dan
penulisan
6 03-10-2018 Penambahan Spesifikasi Bahan
7 04-10-2018 ACC BAB III , Data penelitian
dimasukan di BAB III
8 08-10-2018 Penulisan pembahasan
berdasarkan variasi
9 09-10-2018 Penambahan pembahasan
10 11-10-2018 ACC BAB IV
11 12-10-2018 ACC BAB V
Malang, 1 November 2018
Dosen Pembimbing 2,
(Ir. Ali Saifullah, MT.)
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK - TEKNIK MESIN
JL. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
vi
SURAT PERNYATAAN
KEASLIAN TULISAN
Yang bertanda tangan di bawah ini
Nama : Faisal Akbar Tanjung
NIM : 201410120311183
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
: Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa:
1. Tugas Akhir dengan judul:
“Pengaruh Stress Relief Annealing dari hasil pengelasan SMAW pada baja
ASTM A36 terhadap uji tarik” adalah hasil karya saya, dan dalam naskah
tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang
lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak
terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang
lain, baik sebagian ataupun keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip
dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.
2. Apabila ternyata di dalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat
unsur-unsur PLAGIASI, saya bersedia TUGAS AKHIR ini DIGUGURKAN
dan GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH
DIBATALKAN, serta diproses sesuai dengan ketentuan hukum yang
berlaku.
3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK
BEBAS ROYALTI NON EKSKLUSIF.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan
sebagaimana mestinya.
Koordinator
Plagiasi
Koordinator
Naskah Publikasi
Malang, 1 November 2018
Yang Menyatakan
M. Irkham Mamungkas, ST., MT Ary Dwiastuti, S. Pd Faisal Akbar Tanjung
vii
ABSTRAK
Tanjung, Fasial.Akbar. 2018. Pengaruh Stress Relief Annealing dari hasil
pengelasan SMAW pada baja ASTM A36 terhadap uji tarik. Tugas Akhir, Jurusan
Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang. Pembimbing
I. Drs. M.Jufri ST,MT, Pembimbing II Ir.Ali Saifullah ST, MT.
Kata kunci: Annealing, Stress Relief Annealing, Pengelasan SMAW
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengurangi efek dari tegangan sisa
yang membuat suatu material mempunyai tegangan tarik yang berlebih disebabkan
oleh proses pengelasan. Pengelasan merupakan penggabungan dua baja atau lebih
dengan menggunakan energi panas. Energi panas yang ada pada pengelasan akan
menyebabkan terjadinya tegangan sisa pada suatu logam, tegangan sisa biasanya
berada pada daerah logam yang terkena panas dari proses pengelasan maupun pada
daerah pengelasan itu sendiri, tegangan sisa akan menyebabkan logam menjadi
getas, kurangnya ketahanan lelah, kurangnya kekuatan las, dan juga menyebabkan
ketahanan korosi berkurang. Untuk mengurangi efek tegangan sisa yang terjadi
pada logam tersebut salah satunya menggunakan metode Stress Relief Annealing
dengan memanaskan pada suhu 500℃,600℃ dan ditahan pada waktu 60 menit
dilanjutkan dengan pendinginan yang sangat lambat di dalam dapur pemanas
selama 3 jam lamanya.
Hasil dari penelitian ini mendapatkan nilai yang cukup memuaskan. Nilai
kekuatan baja ASTM A36 dengan pengelasan tanpa Stress Relief Annealing
mendapatkan nilai kekuatan tarik rata-rata 333,850 Mpa, nilai kekuatan pada baja
ASTM A36 dengan pengelasan dan di beri perlakuan Stress Relief Annealing suhu
500℃ mendapatkan nilai kekuatan tarik rata-rata 312,474 Mpa. Nilai kekuatan baja
ASTM A36 dengan pengelasan dan di beri perlakuan Stress Relief Annealing suhu
600℃ mendapatkan nilai kekuatan tarik rata-rata 299,547, diketahui dimana nilai
kekuatan tarik ASTM A36 Asli mempunyai rata-rata 328,099 Mpa. Dari data hasil
penelitian tersebut dapat diketahui bahwa variasi suhu Stress Relief Annealing dapat
menurunkan kekuatan tarik yang disebabkan oleh proses pengelasan, nilai
penurunan paling tinggi pada suhu 600℃.
viii
ABSTRACT
Tanjung, Fasial.Akbar. 2018. The Effect of Stress Relief Annealing from SMAW
welding results on ASTM A36 steel towards tensile test. Thesis. Mechanical
Engineering Department. Faculty of Engineering. University of Muhammadiyah
Malang. Advisor I Drs. M.Jufri ST,MT, Advisor II Ir.Ali Saifullah ST, MT.
Keywords: Annealing, Stress Relief Annealing, SMAW Welding
This current study was aimed to reduce the effects of residual stresses that
make a material have excessive tensile stress caused by welding process. Welding
is a combination process of two or more steels by using heat energy. The heat
energy contained in the welding process can caused residual stresses in a metal, the
residual stress is usually in the metal heat-affected area from welding process or the
welding area itself, and the residual stress can caused the metal become brittle, lack
of fatigue resistance, lack of weld strength, and also cause reduced corrosion
resistance. To reduce the effects of residual stress on the metal, one of them was
conducted by means of Annealing Stress Relief method by using heating
temperature of 500℃, 600℃ and held for 60 minutes then proceed with a slow
cooling process in the heating room for 3 hours.
The result of the study obtained gratifying value. The strength value of
ASTM A36 steel with welding without Stress Relief Annealing has an average
tensile strength value of 333,850 Mpa, while the strength value of ASTM A36 steel
conducted by welding process and given Stress Relief Annealing treatment
temperature of 500℃ obtained an average tensile strength value of 312,474 Mpa.
The strength value of ASTM A36 steel conducted by welding process and given
Stress Relief Annealing treatment temperature of 600℃ an average tensile strength
value of 299,547, it is known that the original tensile strength value of ASTM A36
obtained an average of 328,099 Mpa. Based on the result of the study known that
temperature variations of Stress Relief Annealing can reduce the tensil strength that
caused by welding process, and the highest reduction value in the temperature of
600℃.
ix
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan
rahmat dan hidayah Nya dapat menyelesaikan naskah tugas akhir ini. Penulis dalam
menyusun naskah tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh
karena itu, penulis tidak lupa menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Bapak Drs. M. Jufri ST, MT, Selaku Dosen Pembimbing 1 yang telah
memberikan pengarahan, wawasan dan bimbingan dalam penyusunan
naskah tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Ali Saifullah, MT, Selaku Dosen Pembimbing 2 yang telah
memberikan pengetahuan, pengarahan dan koreksi dalam penyusunan tugas
akhir ini.
3. Bapak Murjito ST, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin yang telah
memberikan kesempatan dan fasilitas dalam memperlancar penelitian dan
penyusunan naskah tugas akhir ini.
4. Rekan-Rekan penulis, terutama Mbak Mufa, Bella, Hairu, Roni, Sutrisno,
Hefry, dan teman-teman seperjuangan Teknik Mesin D 2014, yang telah
banyak memberikan bantuan berupa jasa,waktu,buku,jurnal maupun artikel
yang diperlukan dalam penelitian dan penyusunan naskah tugas akhir ini.
5. Ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan kepada kedua orang
tua tercinta Bpk. Pamudji dan Ibu Nurhayati yang telah mendukung dan doa
serta memberikan motivasi kepada penulis dalam penyelasaian penyesunan
naskah tugas akhir ini.
Akhirnya semoga Allah SWT memberikan balasan yang baik kepada semua
pihak yang membantu dalam penyusunan naskah tugas akhir ini.
Malang, 1 November 2018
Penulis,
Faisal Akbar Tanjung
x
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii
LEMBAR KONSULTASI ASISTENSI ....................................................... iv
LEMBAR SURAT PERNYATAAN PLAGIASI ........................................ vi
ABSTRAK ...................................................................................................... vii
ABSTRACT .................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR .................................................................................... ix
DAFTAR ISI ................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii
DAFTAR TABEL........................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah............................................................................ 2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 2
1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................... 3
1.5 Batasan Masalah .............................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 4
2.1 Baja .................................................................................................. 4
2.1.1 Pengertian Baja ......................................................................... 4
2.1.2 Baja Karbon .............................................................................. 4
2.1.3 Baja ASTM A36 ....................................................................... 6
2.2 Penegelasan ..................................................................................... 6
2.2.1 Pengertian Pengelasan .............................................................. 6
2.2.2 Pengelasan SMAW ................................................................... 7
2.3 Terminologi Hasil Lasan ................................................................. 8
2.4 Mampu Las (Weld Ability) .............................................................. 10
2.5 Tegangan Sisa (Residual Stress)...................................................... 10
2.5.1 Pengertian Tegangan Sisa ......................................................... 10
2.5.2 Proses Terjadinya Tegangan Sisa ............................................. 11
2.5.3 Dampak dari Tegangan Sisa ..................................................... 12
2.6 Pengerjaan Panas (Hot Working) ..................................................... 12
2.7 Perlakuan Panas (Heat Treatment) .................................................. 13
2.7.1 Post Weld Heat Treatment ........................................................ 13
2.7.2 Stress Relief Annealing ............................................................. 14
2.7.3 Penelitian Sebelumnya PWHT ................................................. 15
2.8 Uji Tarik .......................................................................................... 17
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. . 18
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian.......................................................... 18
3.2 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 18
3.3 Alat dan Bahan Penelitian ............................................................... 19
3.3.1 Alat ........................................................................................... 19
3.3.2 Bahan ........................................................................................ 26
xi
3.4 Prosedur Penelitian .......................................................................... 26
3.4.1 Pembuatan Spesimen Las ......................................................... 26
3.4.2 Proses Pengelasan ..................................................................... 28
3.4.3 Pembuatan Spesimen Uji Tarik ................................................ 29
3.4.4 Perlakuan Stress Relief Annealing ............................................ 30
3.4.5 Pengujian Tarik ........................................................................ 31
3.5 Metode Analisa Data ....................................................................... 38
BAB IV HASL DAN PEMBAHASAN ....................................................... . 39
4.1 Hasil Perhitungan ............................................................................ 39
4.2 Pembahasan ..................................................................................... 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... . 43
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 43
5.2 Saran ................................................................................................ 43
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
2.1 Las Busur Dengan Elektroda Terbungkus............................................ 7
2.2 Kondisi Tegangan Selama Pemanasan................................................. 11
2.3 Kondisi Tegangan Selama Pendinginan............................................... 11
2.4 Siklus Thermal Post Weld Heat Treatment.......................................... 14
2.5 Grafik Tegangan dan Regangan........................................................... 17
3.1 Diagram Alir Penelitian....................................................................... 18
3.2 Mesin Las SMAW................................................................................ 20
3.3 Mesin Frais........................................................................................... 21
3.4 Mesin Potong Hidrolik......................................................................... 22
3.5 Mesin Uji Tarik.................................................................................... 23
3.6 Dapur Pemanas..................................................................................... 24
3.7 Jangka Sorong...................................................................................... 25
3.8 Sisir Kawat........................................................................................... 25
3.9 Gerinda................................................................................................. 26
3.10 Pemotongan Pelat 1200cm x 2400cm pada mesin potong hidrolik..... 27
3.11 Hasil dari potongan berukuran 60cm x 60cm...................................... 27
3.12 Pelat untuk pengelasan ukuran 150mm x 220mm sebanyak 2 pelat... 27
3.13 Proses Pembuatan Kampuh................................................................. 28
3.14 Ukuran dari Kampuh............................................................................ 28
3.15 Spesimen hasil pengelasan................................................................... 29
3.16 Perataan hasil pengelasan dengan gerinda........................................... 29
3.17 Spesimen Uji Tarik ASTM E8............................................................. 30
3.18 Hasil potongan pelat setelah pengelasan.............................................. 30
3.19 Proses perataan spesimen menggunakan frais...................................... 30
3.20 Proses perlakuan Stress Relief Annealing............................................ 31
3.21 Spesimen ASTM A36 Asli Sebelum.................................................... 31
3.22 Spesimen ASTM A36 Asli Sesudah.................................................... 31
3.23 Grafik hasil pengujian tarik pada ASTM A36 Asli Nomer 1............... 32
3.24 Grafik hasil pengujian tarik pada ASTM A36 Asli Nomer 2............... 32
3.25 Grafik hasil pengujian tarik pada ASTM A36 Asli Nomer 3............... 32
3.26 Spesimen ASTM A36 Las tanpa perlakuan Stress Relief Annealing
Sebelum................................................................................................
33
3.27 Spesimen ASTM A36 Las tanpa perlakuan Stress Relief Annealing
Sesudah.................................................................................................
33
3.28 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 dengan
pengelasan tanpa stress relief annealing nomer 4................................
33
3.29 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 dengan
pengelasan tanpa stress relief annealing nomer 5................................
33
3.30 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 dengan
pengelasan tanpa stress relief annealing nomer 6................................
34
3.31 Spesimen ASTM A36 las dengan perlakuan stress relief annealing
500℃ sebelum......................................................................................
34
xiii
3.32 Spesimen ASTM A36 las dengan perlakuan stress relief annealing
500℃ sesudah.......................................................................................
34
3.33 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 las dengan
perlakuan stress relief annealing suhu 500℃ nomer 7........................
35
3.34 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 las dengan
perlakuan stress relief annealing suhu 500℃ nomer 8........................
35
3.35 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 las dengan
perlakuan stress relief annealing suhu 500℃ nomer 9........................
35
3.36 Spesimen ASTM A36 las dengan perlakuan stress relief annealing
600℃ sebelum......................................................................................
36
3.37 Spesimen ASTM A36 las dengan perlakuan stress relief annealing
600℃ sesudah.......................................................................................
36
3.38 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 las dengan
perlakuan stress relief annealing 600℃ nomer 10...............................
36
3.39 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 las dengan
perlakuan stress relief annealing 600℃ nomer 11...............................
37
3.40 Grafik hasil dari pengujian tarik spesimen ASTM A36 las dengan
perlakuan stress relief annealing 600℃ nomer 12...............................
37
4.1 Grafik tegangan pengujian tarik baja ASTM A36 .............................. 40
4.2 Grafik regangan pengujian tarik baja ASTM A36............................... 40
4.3 Grafik Hubungan antara tegangan dan regangan pada baja ASTM
A36.......................................................................................................
41
xiv
DAFTAR TABEL
3.1 Unsur Elektroda................................................................................... 20
3.2 Nilai Kekuatan Elektroda.................................................................... 20
3.3 Persentase Unsur Baja ASTM A36..................................................... 26
3.4 Nilai Kekuatan pada ASTM A36........................................................ 26
3.5 Hasil Penelitian Pengujian .................................................................. 38
4.1 Hasil Perhitungan dari Pengujian Tarik.............................................. 39
xv
DAFTAR PUSTAKA
Binarko, Weldy Sonaria. Stress Relief Annealing Untuk Uji Kekerasan Dan
Mikrostruktur Pada Hasil Pengelasan (Saw) Pipa Baja Api 5l X65. Diss.
Universitas Muhammadiyah Malang, (2011).
Huda, Saiful. Waluyo, Joko. Dan Fintoro,Teguh. Analisa Pengaruh Variasi Arus
Dan Bentuk Kampuh Pada Pengelasan Smaw Terhadap Distorsi Sudut Dan
Kekuatan Tarik Sambungan Butt Join Baja Aisi 4140 (2015)
Istiqlaliyah,Hesti. Pengaruh Variasi Temperatur Anneling Terhadap Kekerasan
Sambungan Baja St 37 (2016)
Naharuddin, Alimuddin Sam, Candra Nugraha. Kekuatan Tarik Dan Bending
Sambungan Las Pada Material Baja Sm 490 Dengan Metode Pengelasan
Smaw Dan Saw (2015)
Pradana, Doni. Analisa Pengaruh Jenis Pengelasan Smaw Dan Fcaw Terhadap
Sifat Mekanis Baja Astm A36 Pada Konstruksi Landside Upper Leg (2017)
Pratama Fajar Yuda .Tegangan Sisa & Perlakuan Permukaan Dalam Mengatasinya
(2011)
Purwaningrum, Yustiasih. Karakterisasi Sifat Fissi Dan Mekanis Sambungan Las
Smaw Baja A-287 Sebelum Dan Sesudah Pwht (2006)
Runaldi. Pengujian Mampu Las Baja Karbon Astm A36 Dengan Proses Las Busur
Listrik (2017)
Setiawan, Ipick. Ilman, Mochammad Noer. Pengaruh Post Weld Heat Treatment
Terhadap Sifat Mekanis Dan Korosi Sambungan Las Spiral Pada Pipa Baja
Astm A252 (2012)
Sonawan, Hery. Las Listrik Smaw Dan Pemeriksaan Hasil Pengelasan. Cetakan 1.
ALFABETA (2003)
Sonawan, Hery. Suratman,Rochim. Pengantar Untuk Memahami Proses
Pengelasan Logam, Cetakan 1. CV ALFABETA Bandung (2003)
Suharno. Prinsip Prinsip Teknologi Dan Metalurgi Pengelasan Logam, Cetakan 1, LPP UNS dan UPT UNS Press (2008)
Surdia, Tata. Saito, Shinroku .Pengetahuan Bahan Teknik. Cetakan ke enam,
PT.Pradnya Paramita (2005)
xvi
Trhitutomo, Prihanto. Pengaruh Proses Annealing Pada Hasil Pengelasan Terhadap
Sifat Mekanik Baja Karbon Rendah . Jurnal Teknik Mesin 22.1 (2015).
Wibowo, Heri. Ilman, M. Noe. Iswanto, Priyo Tri. Analisa Heat Input Pengelasan
Terhadap Distorsi, Struktur Mikro Dan Kekuatan Mekanis Baja A36 (2016)
Wiryosumarto, Harsono. Okumura,Toshi. Teknologi Pengelasan Logam (1988)