ADIWIDIA edisi Juni 2011, No. 1

ANALISA PENGARUH POSISI PENGELASAN TERHADAP KEKUATAN TARIK PRODUK HASIL PENEGELASAN

Karel Tikupadang(1), Musa B. Palungan(2)

Dosen Teknik Mesin UKI-Paulus Makassar

Abstract

Material design has improved in the most of mechanical system. One of the method to improve the material design is welding method. Welding method has increase since the industrial revolution begin. There must reason why the people or engineers has chosen the welding method. Welding method to make the job or maintenance be save and eficient then to change the trouble components in the part of machine. For this experiment we try to combine three positions in the weldin method, but the ampere of welding is constant operating. After the material forming then to operating in tensile test. Hopefull from this experiment, will get the result so that can show the information about material strength after welding proces but different positions in welding operating.In the experiment, we used steel be the standard material and electrode soo.

Key Word : Tensile Test, Various Of Welding Positions

1

ADIWIDIA edisi Juni 2011, No. 1

I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam mengikuti perkembangan industri yang berjalan dengan pesat dewasa ini, perlu diimbangi dengan keterampilan dan kemampuan analisis. Upaya untuk menguasai bidang teknologi industri terutama pengelasan, pada hakekatnya untuk mengurangi ketergantungan bangsa kita terhadap tenaga kerja dari negara lain. Hal tersebut berkaitan dengan pembuatan benda-benda atau produk permesinan untuk memenuhi kebutuhan yang berhubungan langsung dengan teknologi maupun yang tidak langsung yang selalu mengalami perkembangan.

Pengelasan merupakan salah satu hal yang sangat berpengaruh dalam perkembangan dunia industri. Namun dalam hal mengelas, posisi pada saat mengelas sangatlah penting terhadap hasil dari pengelasan tersebut.

Kemampuan untuk mendapat hasil pengelasan yang baik merupakan kemajuan teknologi yang nyata. Proses pengelasan yang dilakukan untuk mendapatkan hasil yang baik didasarkan pada berbagai macam faktor. Faktor tersebut diantaranya adalah posisi pada saat pengelasan dan juga luas daerah pengerjaan.

Pada kenyataannya posisi pengelasan dan luas dari daerah pengerjaan sangat berpengaruh untuk menghasilkan alat-alat atau komponen permesinan. Sangat tergantung dari dua hal tersebut di atas.

Berdasarkan hal tersebut, maka kami mencoba untuk menganalisa pengaruh posisi pengerjaan pengalasan terhadap kekuatan mekanik pengelasan.

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai kekuatan mekanik produk hasil pengelasan dengan variasi posisi pengelasan melalui pengujian tarik (Tensile Test).

1.3 Manfaat Penelitian

Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai pengaruh posisi pengelasan terhadap kekuatan mekanik dari produk hasil pengelasan, dengan mengaplikasikan dasar-dasar persamaan ilmiah pada referensi-referensi yang berkaitan dengan proses pengelasan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Pengelasan (welding process) adalah suatu cara untuk menyambung benda padat dengan cara mencairkan permukaan bidang yang akan disambung melalui pemanasan (Sri Widharto, 2003).

2.1 Persiapan Pengelasan

Mutu dari hasil pengelasan di samping tergantung dari pengerjaan lasnya sendiri juga sangat tergantung dari persiapannya sebelum pelaksaan pengelasan. Karena itu persiapan pengelasan harus mendapatkan perhatian dan pengawasan yang sama dengan pelaksanaan pengelasan. Persiapan umum dalam pengelasan meliputi penyediaan bahan, pemilihan mesin las, penunjuk juru las, penentuan alat perakit dan beberapa hal yang lainnya lagi.

Dalam konstruksi baja umum proses las yang digunakan biasanya adalah las busur listrik dengan elektroda terbugkus, las busur listrik dengan pelindung gas CO2 dan las busur listrik terendam. Proses yang pertama paling banyak dan sangat umum dipakai, tetapi kecepatan pengelasannya dan daya tembusnya lebih rendah bila dibadingkan dengan kedua proses yang lainnya. Las busur listrik dengan pelindungan gas CO2

mempunyai kecepatan dan daya tembus lebih tinggi, tetapi memerlukan pelindung angin, komponen yang lebih banyak dan pengaturan gas. Pada las busur listrik terendam kecepatan dan daya tembusnya lebih tinggi lagi, tetapi hanya dapat digunakan pada las datar saja dan lebih sesuai untuk pelat tebal

2

ADIWIDIA edisi Juni 2011, No. 1

dari pada pelat tipis. Jelas disini bahwa masig-masing proses pengelasan mempunyai untung ruginya sendiri-sendiri yang harus dipertimbangkan masak-masak dalam menentukan proses pengelasan yang akan digunakan.

Juru las yang ditunjuk harus mempunyai pengetahuan, keterampilan dan kualifikasi yang sesuai dengan proses-proses pengelasan yang telah dipilih. Di samping keterampilan yang baik juga perlu diperhatikan tabiat dari juru las yang akan dipilih.

Dalam menentukan alat-alat, di samping menentukan mesin lasnya sendiri, hal juga tidak kalah pentingnya adalah penentuaan alat perakit atau alat bantu. Alat perakit ini adalah alat-alat khusus yang dapat memegang dengan kuat bagian-bagian yang akan dilas sehingga hasil pengelasan mempuyai bentuk yang tepat. Jadi pemilihan alat bantu yang tepat akan menentukan ketelitian bentuk akhir dan akan mengurangi waktu pengelasan. Alat perakit dalam pengelasan dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu kelompok yang memegang bagian-bagian yang akan dilas pada tempatnya sehingga memudahkan pengelasan dan yang kedua adalah pemegang yang dapat menahan perubahan bentuk dari konstruksi.

2.2 Posisi Pengelasan

Posisi pengelasan yang terbaik dilihat dari sudut kualitas sambungan dan efisiensi pengelasan adalah posisi datar. Karena itu dalam menentukan urutan perakitan, landasan perakitan dan alat perakit harus mengusahakan sejauh mungkin menggunakan posisi datar.

Adalah suatu hal yang lebih baik bila dalam tahap perencanaan turut direncanakan juga alat perakit yang diperlukan. Tujuan dari pada penggunaan alat perakit atau alat bantu adalah:a) Memungkinkan pelaksanaan pengelasan

posisi datar sebanyak-sebanyaknya.b) Menahan dan menghalangi perubahan

bentuk yang terjadi karena pengelasan atau memberikan perubahan bentuk mula untuk mendapatkan ketepatan bentuk yang lebih tinggi.

c) Memperbaiki efisiensi dengan memudahkan pelaksanaan pengelasan atau memungkinkan pengelasan otomatik dalam hal produksi besar-besaran.

Alat perakit yang memenuhi tujuan pertama adalah alat-alat pemutar, untuk tujuan kedua adalah alat-alat penjepit, dan untuk yang ketiga adalah alat-alat penyetel. Dengan alat-alat perakit tidak diperlukan lagi penandaan dan penggunaan las ikat pada bagian-bagian yang akan dilas. Karena itu alat perakit merupakan alat yang penting dalam tahap perakitan mula.

2.3 Alur Pengelasan

Bentuk dan ukuran alur turut menentukan mutu lasan, karena itu pemeriksaan terhadap ketelitian bentuk dan ukurannya harus juga dilakukan pada saat sebelum pengelasan. Dalam hal ini yang penting adalah besarnya celah akar, yang harus sesuai dengan spesifikasi maka harus diadakan perbaikan seperlunya. Cara perbaikan tergantung dari pada besarnya celah dan jenis sambungannya.

Dalam las tumpul perbaikan celah akar dibagi menjadi tiga seperti ditunjukan dalam Gambar. 2.1. bila celahnya kurang dari 6 mm, maka perbaikannya adalah penyempitan alur dengan las isi pada sebelah atau kedua belah alur yag kemudian diikuti dengan penggerindaan untuk mendapat ukuran yang tepat. Dalam hal celahnya antara 6 dan 16 mm, maka pengelasanya harus dilakukan dengan pelat pembantu setebal 6 mm dan bila kesenjangannya lebih dari 16 mm maka seluruh bagian atau sebagian dari pelat harus menjalani perlakuan panas

3

ADIWIDIA edisi Juni 2011, No. 1

GAMBAR 1Kesalahan celah akar dan cara perbaikan

pada las tumpul(Prof.DR.IR. Harsono Wiryosumarto : Teknologi Pengelasan Logam).

Kotoran-kotoran seperti karat, terak, minyak dan gemuk, debu, air dan lain sebagainya bila tercampur dengan logam las dapat menimbulkan cacat las seperti retak, lubag halus dan lain sebagainya yang dapat membahayakan konstruksi. Karena itu kotoran-kotoran tersebut harus dibersihkan sebelum pelaksanaan pengelasan. Dalam hal las berlapis, terak yang timbul pada pengelasan lapisan sebelumnya juga harus dibersihkan sebaik-baiknya.

Cara pembersihan kotoran tersebut ada dua macam, yaitu cara mekanik dengan menggunakan sikat kawat baja, penyemprotan pasir dan lain sebagainya dan cara kimia seperti penggunaan aseton, soda api dan lain-lainnya. Disamping itu digunakan juga cara penyemprotan dengan api pada daerah yang akan dilas dan sekitarnya dengan tujuan menguapkan air, membakar minyak dan gemuk, menghembus karat dan terak dan merupakan pelaksanaan pemanasan mula. Dan hal ini akan sangat membantu bila permukaan atau sisi yang akan dilas, segera setelah alurnya dibuat ditutup dengan lapisan penahan karat yang tidak mengganggu kualitas lasan.

2.4 Urutan Pengelasan

Tujuan dari urutan pengelasan juga untuk menghindari terjadinya deformasi dan tegangan sisa sejauh mungkin. Beberapa dasar pelaksanaan urutan adalah sebagai berikut :a) Bila dalam satu bidang terdapat banyak

sambungan, sebaiknya diusahakan agar penyusutan dalam bidang tersebut tidak terhalang.

b) Sambungan dengan penyusutan yang terbesar dilas lebih dahulu dan baru kemudian sambungan-sambungan dengan penyusutan yang lebih kecil.

c) Pengelasan hendaknya dilaksanakan sedemikian rupa sehingga mempupunyai urutan yang simetri terhadap sumbu netral dari konstruksi agar gaya-gaya kontraksi dalam keadan dalam berimbang.

Dalam las sudut, sudut kearah garis las sama dengan las tumpul tetapi sudut terhadap pelat induk pada arah melintang garis las berbeda. Untuk posisi pengelasan datar dan tegak besarnya sudut harus 45° dan untuk posisi atas kepala besarnya sudut adalah 30°.

2.5 Pengujian Tarik

Sifat mekanik dari logam dapat ditentukan dengan pengujian tarik. Dalam proses pengujian tarik, spesimen uji yang mengalami pembebanan akan mengalami perubahan dimensi panjang (∆L) dari panjang awal (L0) menjadi panjang setelah mengalami tarikan (L1).

Dalam bentuk persamaan :∆L = L1 – L0 (mm)

σ

ε

Logam Baja

GAMBAR 2 Kurva tegangan regangan uji tarik (Penuntun praktikum Ilmu Logam, UKI Paulus Makassar)

Kekuatan tarik adalah sifat mekanis yang banyak ditonjolkan yang dianggap sebagai indikator kekuatan suatu material.

Kekuatan tarik dari suatu material dinyatakan sebagai beban maksimum yang dapat diterima oleh suatu material dibagi dengan luas penampang mula-mula dari spesimen uji yang dinyatakan dengan persamaan :

4

ADIWIDIA edisi Juni 2011, No. 1

σmaxFmaxA0 (kgfmm2)

Keterangan :

σmax :Tegangan maksimum (kg.fmm2)

Fmaks :Beban tarik maksimum (kgf)Ao :Luas penampang mula-mula

(mm2)

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dan proses pembuatan spesimen dilakukan dari tanggal 1 Februari 2011 sampai tanggal 12 Februari 2011 pada Laboratorium Teknologi Mekanik dan proses uji tarik dilaksanakan pada Laboratorium Ilmu Logam Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik UKI Paulus Makassar.

3.2 Bahan Penelitian

Bahan – bahan yang digunakan terdiri daria) Sebagai spesimen uji adalah material baja

karbon yang diperoleh dipasaran dengan sebutan besi (Fe) yang diperoleh dipasaran yang dibentuk berdasarkan SNII (Standar Nasional Industri Indonesia) untuk pengujian tarik (Tensile).

b) Elektroda yang digunakan memiliki spesifikasi :

Merek : ENKATipe : NK-68Diameter : Ø 2,6 mmPanjang : 350 mmKlasifikasi: AWS A5. 1 E6013 JIS Z 3211 D4313

GAMBAR 3 Bagan Alir Penelitian

IV. ANALISA DATA

4.1 Perhitungan

Dalam menghitung data hasil pengujian tarik dengan mengetahui data spesimen sebagai berikut:- Panjang awal spesimen

(Lo) = 100 mm - Diameter

(do) = 8 mm-Luas penampang awal spesimen

(Ao) = 50,2mm2

Contoh perhitungana. Tegangan yang terjadi hingga batas

ultimate :

σu=PuAu

Au= A0 . LoLu

5

ADIWIDIA edisi Juni 2011, No. 1

Au=50,2 .1005,465+100 Au =5020 105,465Au=47,6 mm2σu= 1932,547,6

σu=40,6 kgf/mm2b. Diameter pada saat ultimate (du)

Au = 0,785 (du)2

du=Au0,785

du=47,60,785du=7,78 mm

c) Regangan yang terjadi hingga batas ultimate :

εu=∆LuLoεu=5,465100εp=0,05

d) Reduksi penampang pada saat ultimate :

Q =Ao-AuAo x 100 %

= 50,2-47,650,2 x 100 % Q= 5,17 %

4.2 Pembahasan

Dengan menganalisa data-data dan grafik hasil pengujian tarik, terdapat bebarapa kondisi yang menyatakan adanya perbedaan meskipun dengan kondisi perlakuan yang berbeda.

Proses uji tarik dari kelima spesimen uji, spesimen dengan pengelasan secara serong pada sudut 45o merupakan spesimen dengan tingkat hasil pengelasan yang memiliki kekuatan yang lebih baik dapat dilihat dari rentetan untuk mencapai tingkatan indikatornya. Pada batas proporsional, pengelasan dengan posisi serong memiliki tegangan proporsional (σp) = 47,50 kg / mm2

yang lebih tinggi dari spesimen dengan posisi pengelasan yang berbeda.

Selain hal tersebut di atas, dapat pula diketahui bahwa elastisitas bahan setelah pengerjaan hampir mendekati sifat material dasarnya sebelum mengalami perlakuan pengelasan pada proses pengelasan secara vertikal dimana spesimen ini sebelum patah mengalami pertambahan panjang (ΔLb) sampai 19,5 mm atau mendekati 2 cm dan lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen yang lain.

Beberapa hal yang menyebabkan perbedaan hal tersebut dapat diketahui sebagai berikut :1. Fluktuasi arus pengelasan yang tidak

stabil diakibatkan oleh alat atau mesin las yang digunakan termasuk sudah tua, sehingga terdapat elemen pengantar dari listrik yang perlu dikalibrasi lagi, dan pada saat proses pengerjaan pengelasan kondisi tersebut mempengaruhi kualitas hasil pengelasan yang pada akhirnya berpengaruh pada kualitas hasil pengelasan pada material. Fluktuasi

6

ADIWIDIA edisi Juni 2011, No. 1

tersebut akan meneruskan energi yang berbeda sehingga panas yang dihantarkan melalui kawat las (elektrode) pada permukaan material tidak sama. Jika temperatur tidak sama, maka sifat material yang mengalami pengelasan juga berbeda.

2. Penggunaan elektroda yang terlihat baik, namun kondisi fisik dari elektrode tersebut sudah rusak. Kerusakan tersebut dapat diakibatkan karena elektode tersebut sudah lama tersimpan.

V. SIMPULAN

Berdasarkan penelitian melalui serangkaian pengujian dan pengolahan data, maka dapat disimpulkan beberapa hal yang berkaiatan dengan kekuatan dari material atau spesimen yang mengalami proses pengelasan :

1. Pada material dengan pengelasan vertikal diperoleh indikator nilai tegangan pada fase uji tarik yaitu :

σu = 40.60 kgf/mm2

2. Pada material dengan pengelasan serong 45o diperoleh indikator nilai tegangan pada fase uji tarik yaitu :

σu = 41,70 kgf/mm2

3. Pada material dengan pengelasan serong 45o diperoleh indikator nilai tegangan pada fase uji tarik yaitu :

σu = 40,17 kgf/mm2

4. Pada material dengan pengelasan horizontal diperoleh indikator nilai tegangan pada fase uji tarik yaitu :

σu = 33,63 kgf/mm2

5. Pada material dengan pengelasan horizontal diperoleh indikator nilai tegangan pada fase uji tarik yaitu :

σu = 41,39 kgf/mm2

DAFTAR PUSTAKA

Penuntun praktikum (Revisi) 2009) ILMU LOGAM, UKI Paulus Maksaar, 2009.

Widharto Sri, TEKNOLOGI PENGELASAN LOGAM (2003), Jakarta, PT. Pradya Paramita.

Suharto, Ir (1991). Teknologi PENGELASAN LOGAM, Jakarta : PT. Rineka Cipta.

uratman, Maman (2001). TEKNIK MENGELAS ASETILEN, Brazing dan Las Busur Listrik, Bandung : Pustaka Grafika.

Wiryosumarto, H.,Okumura, T. (1991). TEKNOLOGI PENGELASAN LOGAM, Jakarta : PT. Pradya Paramita

7