TUGAS AKHIR

STUDI STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK SAMBUNGAN

BUTT JOINT PADA MATERIAL BAJA KARBON DENGAN LAS

KARBIT (OXY-ACETYLENE WELDING)

Disusun Sebagai Syarat Memperoleh Derajat Sarjana (S1)

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

FAJAR SIDIK ATTAMIMI

NIM : D 200 140 243

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

vi

MOTTO

“Dan sungguh akan Kami berikan cobaan kepadamu, dengan sedikit

ketakutan, kalaparan, kekurangan harta, jiwa dan buah-buahan. Dan

berikanlah berita gembira kepada orang-orang yang sabar”

(QS. Al-Baqarah Ayat 155)

“Hai orang-orang mu’min jika kamu menolong (agama) Allah, niscaya Dia

akan menolongmu dan meneguhkan kedudukanmu“

(QS. Muhammad Ayat 7)

“Bertaqwalah kepada Allah, maka Dia akan membimbingmu.

Sesungguhnya Allah mengetahui segala sesuatu”

(QS. Al-Baqarah Ayat 282)

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum. Wr. Wb.

Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur atas kehadirat Allah SWT

rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

laporan tugas akhir yang berjudul “STUDI STRUKTUR MIKRO DAN

SIFAT MEKANIK SAMBUNGAN BUTT JOINT PADA MATERIAL BAJA

KARBON DENGAN LAS KARBIT (OXY-ACETYLENE WELDING)”

Atas terselesaikannya tugas akhir ini penulis mengucapkan

terimakasih kepada :

1. Bapak Sukarno, dan Ibu Suwarti yang selalu memberikan motivasi,

do’a, semangat, dan segala upaya yang telah dilakukan, serta kakak

dan adik tercinta dan keluarga besar yang telah memberikan dukungan

sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah surakarta.

3. Bapak Ir. H. Subroto, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Joko Sedyono, ST, M.Eng, Ph.D., selaku Dosen Pembimbing

Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan, pengarahkan, dan

masukan dengan sabar.

5. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT., selaku Koordinator Tugas Akhir telah

memberikan masukan dan bimbingan dengan sabar.

6. Bapak Agus Dwi Anggono, ST, M.Eng, Ph.D selaku Dosen Pembimbing

Akademik yang telah memberikan arahan dan bimbingannya selama

masa perkuliahan.

7. Seluruh Dosen dan Jajaran Staf Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan bekal

ilmu selama menyelasikan masa perkuliahan.

ix

STUDI STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK SAMBUNGAN BUTT

JOINT PADA MAETERIAL BAJA KARBON DENGAN LAS KARBIT

(OXY-ACETYLENE WELDING)

Fajar Sidik A, Joko Sedyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Pabelan Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email: fajar.sidik0506@gmail.com

ABSTRAK

Berdasarkan definisi dari Duetch Industrie Normen (DIN) las adalah

ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang

dilakukan dalam keadaan lumer atau cair. Pada saat ini teknik pengelasan

telah digunakan atau berkembang secara luas dalam penyambungan

pada kontruksi bangunan dan kontruksi mesin. Luasnya penggunaan

teknologi pengelasan ini disebabkan adanya keunggulan - keunggulan

pengelasan.

Tujuan penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sifat fisis dan

mekanis sambungan butt joint pada material baja karbon ST37 dengan

pengelasan oksi-asitilin menggunakan variasi jarak gap 1,6 mm, 2 mm

dan 2,4 mm. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan material

plat baja ST37 mengandung beberapa komposisi yang tinggi yaitu Besi

(Fe) 98.92%, Mangan (Mn) 0.6564%, Silicon (Si) 0.1690%, Carbon (C)

0.1400%, dan Aluminium (Al) 0.0404%. Pada pengujian tarik yang

dilakukan kekuatan tertinggi yaitu gap 1,6 mm sebesar 23,540 kgf/mm2,

untuk kekuatan tarik terendah yaitu gap 2,4 mm dengan nilai 23,255

kgf/mm2. Pengujian struktur mikro bertujuan untuk mengetahui fasa yang

terdapat pada daerah las, HAZ, dan Base Metal. Pada pengujian

kekerasan mikro Vickers dihasilkan nilai kekerasan paling tinggi pada

daerah las yaitu gap 1,6 mm sebesar 197,50 VHN, sedangkan yang

kekerasan terendah terjadi pada Base Metal dengan jarak gap 2,4 mm

dengan nilai 93,2 VHN.

Kata Kunci : Butt Joint, Pengelasan Oksi-asitilin, gap.

`

x

ABSTRACT

Based on the definition of the Duetch Industrie Normen (DIN)

welding is a metallurgical bond on a metal or alloy metal joint that is

carried out in a melted or liquid state. At this time welding techniques have

been used or developed extensively in connection with building

construction and machine construction. The breadth of use of welding

technology is due to the advantages of welding.

The purpose of this study was to determine the physical and

mechanical properties of butt joint joints on ST37 carbon steel material

with oxy-acetylene welding using a variation of 1.6 mm, 2 mm and 2.4 mm

gap distances. Based on the results of research carried out ST37 steel

plate material containing several high compositions namely Iron (Fe)

98.92%, Manganese (Mn) 0.6564%, Silicon (Si) 0.1690%, Carbon (C)

0.1400%, and Aluminum (Al) 0.0404 %. In the tensile test the highest

strength is the 1.6 mm gap of 23.540 kgf/mm2, for the lowest tensile

strength of 2.4 mm gap with a value of 23.255 kgf/mm2. Microstructure

testing aims to determine the phases found in the weld area, HAZ, and

Base Metal. The Vickers micro hardness test produced the highest

hardness value in the weld area, namely gap 1.6 mm by 197.50 VHN,

while the lowest hardness occurred in the Base Metal with a gap of 2.4

mm with a value of 93.2 VHN.

Keywords: Butt Joint, Oxy-Acetylene Welding, gap.

`

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................. i

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .......................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ............................................................. v

HALAMAN MOTTO ................................................................................. vi

KATA PENGANTAR ............................................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................... ix

ABSTRACT ............................................................................................. x

DAFTAR ISI ............................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ..................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah ....................................................... 4

1.3 Batasan Masalah ............................................................ 4

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................ 4

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................... 5

1.6 Sistematika Laporan ....................................................... 5

BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................ 7

2.2 Dasar Teori ..................................................................... 11

2.2.1 Las Berdasarkan Panas Tenaga Listrik ............... 11

2.2.2 Las Berdasarkan Panas dan Kombinasi Busur

Nyala Listrik dan Gas Kekal (Inert) ....................... 14

2.2.3 Las Berdasarkan Panas dan Campuran Gas

Oxy-Acetylene Welding / OAW ............................ 16

`

xii

2.2.4 Jenis – jenis Las ................................................... 19

2.2.5 Penggunaan Fluks yang di Perlukan .................... 22

2.2.6 Sambungan Butt Joint .......................................... 22

2.2.7 Jenis – jenis Alur Pengelasan .............................. 23

2.2.8 Pengelasan Pada Baja Karbon ............................ 24

2.2.9 Pelat Baja ST37 ................................................... 27

2.3 Struktur Mikro Dan Mekanis............................................. 28

2.3.1 Komposisi Kimia .................................................. 28

2.3.2 Uji Tarik ................................................................ 28

2.3.3 Struktur Mikro ...................................................... 39

2.3.4 Kekerasan Vickers ............................................... 39

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 41

3.2 Lokasi Penelitian .............................................................. 47

3.3 Alat dan Bahan Penelitian ............................................... 48

3.3.1 Alat Penelitian ...................................................... 48

3.3.2 Bahan Penelitian .................................................. 52

3.4 Alat Pengujian Spesimen ................................................. 54

3.4.1 Alat Uji Komposisi Kimia ...................................... 54

3.4.2 Alat Uji Tarik ......................................................... 55

3.4.3 Alat Uji Stuktur Mikro ............................................ 55

3.4.4 Alat Uji Kekekrasan .............................................. 56

3.5 Prosedur Pelaksanaan Penelitian .................................... 57

3.5.1 Proses Pengelasan ............................................... 57

3.5.2 Pengujian Komposisi Kimia ................................... 58

3.5.3 Pengujian Tarik ..................................................... 59

3.5.4 Pengujian Struktur Mikro ....................................... 60

3.5.5 Pengujian Kekerasan Vickers ............................... 61

`

xiii

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian .............................................................. 62

4.1.1 Hasil Pengujian Komposi Kimia .......................... 62

4.1.2 Hasil Pengujian Tarik .......................................... 63

4.1.3 Hasil Pengujian Struktur Mikro ............................ 69

4.1.4 Hasil Pengujian Kekerasan Vickers .................... 74

4.2 Pembahasan .................................................................. 76

4.2.1 Pembahasan Pengujian Komposisi Kimia ........... 76

4.2.2 Pembahasan Pengujian Tarik ............................. 77

4.2.3 Pembahasan Struktur Mikro ................................ 78

4.2.4 Pembahasan Kekerasan Vickers ........................ 79

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .................................................................... 80

5.2 Saran ............................................................................. 81

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

`

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Nyala Netral ................................................................. 17

Gambar 2.2 Nyala Asetilin Lebih / Karburasi ................................... 17

Gambar 2.3 Nyala Oksigen Lebih / Oksidasi ................................... 18

Gambar 2.4 Bagian – bagian Alat Las Oksi Aseitilin ....................... 18

Gambar 2.5 Klasifikasi Jenis Pengelasan ....................................... 20

Gambar 2.6 Tipe Sambungan Butt Joint ......................................... 23

Gambar 2.7 Alur Sambungan Las Tumpul ...................................... 24

Gambar 2.8 Uji Tarik Tegangan Yang Terjadi ................................. 33

Gambar 2.9 Batas Modulus Elastisitas ............................................ 36

Gambar 2.10 Kurva Uji Tarik ............................................................. 38

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................ 41

Gambar 3.2 Proses Pengelasan Oksi Asetilin ................................. 43

Gambar 3.3 Ukuran Standar ASTM E8 ........................................... 43

Gambar 3.4 Sketsa Variasi gap 1,6 mm .......................................... 44

Gambar 3.5 Sketsa Variasi gap 2 mm ............................................. 44

Gambar 3.6 Sketsa Variasi gap 2,4 m ............................................. 44

Gambar 3.7 Mesin Oksi-Asetilin ...................................................... 48

Gambar 3.8 Penggaris dan Drawing Pen ........................................ 48

Gambar 3.9 Mesin Gerinda ............................................................. 49

Gambar 3.10 Tang ............................................................................ 49

Gambar 3.11 Sikat Kawat ................................................................. 50

Gambar 3.12 Helm Las ..................................................................... 50

Gambar 3.13 Sarung Tangan Las ..................................................... 51

Gambar 3.14 Amplas ........................................................................ 51

Gambar 3.15 Mounting Spesimen ..................................................... 51

Gambar 3.16 Kain Bludru .................................................................. 52

Gambar 3.17 Pelat Baja ST37........................................................... 52

Gambar 3.18 Kawat Las / filler .......................................................... 53

Gambar 3.19 Resin, Katalis & MMA .................................................. 53

`

xv

Gambar 3.20 Autosol / Metal Polish .................................................. 54

Gambar 3.21 Alat Uji Komposisi Kimia .............................................. 54

Gambar 3.22 Mesin Uji Tarik / UTM .................................................. 55

Gambar 3.23 Alat Uji Struktur Mikro .................................................. 56

Gambar 3.24 Alat Uji Kekerasan / Vickers Hardness Test ................ 57

Gambar 3.25 Hasil Pengelasan ......................................................... 57

Gambar 3.26 Spesimen Uji Komposisi Kimia .................................... 58

Gambar 3.27 Spesimen Uji Tarik ...................................................... 59

Gambar 3.28 Specimen Uji Struktur Mikro Dan Kekerasan

Mikro Vickers .............................................................. 60

Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji Tarik dengan gap 1.6 mm ................... 63

Gambar 4.2 Grafik Hasil Uji Tarik dengan gap 2 mm ...................... 65

Gambar 4.3 Grafik Uji Tarik dengan gap 2,4 mm ............................ 66

Gambar 4.4 Grafik Tegangan .......................................................... 68

Gambar 4.5 Grafik Regangan ......................................................... 68

Gambar 4.6 Grafik Modulus Elastisitas ........................................... 69

Gambar 4.7 Hasil Uji Struktur Mikro gap 1,6 mm Pada Bagian

Las Perbesaran 500x .................................................. 70

Gambar 4.8 Hasil Uji Struktur Mikro gap 1,6 mm Pada Bagian

HAZ Perbesaran 500x ................................................. 70

Gambar 4.9 Hasil Uji Struktur Mikro gap 1,6 mm Pada Bagian

Base Metal Perbesaran 500x ...................................... 71

Gambar 4.10 Hasil Uji Struktur Mikro gap 2 mm Pada Bagian

Las Perbesaran 500x .................................................. 71

Gambar 4.11 Hasil Uji Struktur Mikro gap 2 mm Pada Bagian

HAZ Perbesaran 500x ................................................. 72

Gambar 4.12 Hasil Uji Struktur Mikro gap 2 mm Pada Bagian

Base Metal Perbesaran 500x ...................................... 72

Gambar 4.13 Hasil Uji Struktur Mikro gap 2,4 mm Pada Bagian

Las Perbesaran 500x .................................................. 73

`

xvi

Gambar 4.14 Hasil Uji Struktur Mikro gap 2,4 mm Pada Bagian

HAZ Perbesaran 500x ................................................. 73

Gambar 4.15 Hasil Uji Struktur Mikro gap 2,4 mm Pada Bagian

Base Metal Perbesaran 500x ...................................... 74

Gambar 4.16 Diagram Perbandingan Hasil Nilai Kekerasan ............. 76

`

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Penggunaan Las Oksi-Asetilen dan

Las Busur Elektroda Terbungkus ....................................... 19

Tabel 2.2 Pengelasan Logam dengan Las Oksi-Asetilen .................. 22

Tabel 2.3 Klasifikasi Baja Karbon ...................................................... 25

Tabel 2.4 Klasifikasi Baja Menurut Tingkat Deoksidasi ..................... 26

Tabel 2.5 Komposisi Kimia Plat Baja ST37 ....................................... 27

Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Plat Baja Karbon ST37 ....................... 62

Tabel 4.2 Hasil Uji Tarik gap 1,6 mm ................................................. 64

Tabel 4.3 Hasil Uji Tarik gap 2 mm .................................................... 66

Tabel 4.4 Hasil Uji Tarik gap 2,4 mm ................................................. 67

Tabel 4.5 Hasil Uji Kekerasan dengan gap 1,6 mm ........................... 75

Tabel 4.6 Hasil Uji Kekerasan dengan gap 2 mm .............................. 75

Tabel 4.7 Hasil Uji Kekerasan dengan gap 2,4 mm ........................... 75