bab iii metode penelitianeprints.umm.ac.id/44805/4/bab iii.pdf · tentang hasil pengelasan fcaw...
TRANSCRIPT
25
BAB III
METODE PENELITIAN
Metode penelitian adalah suatu cara yang digunakan dalam penelitian,
sehingga pelaksanaan dan hasil penelitian bisa untuk dipertanggung jawabkan secara
ilmiah. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen, yaitu suatu cara untuk
mencari hubungan sebab akibat antara dua faktor yang berpengaruh. Eksperimen
dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang
dengan kondisi dan peralatan yang tersedia di Laboratorium, guna memperoleh data
tentang hasil pengelasan FCAW yang dilakukan secara otomatis untuk mengetahui
sifat mekanik, dan mikro struktur pada baja ASTM A36.
3.1 Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis penelitian
experimental (true experiment research). Kajian literatur didapat dari berbagai sumber
baik dari buku maupun jurnal yang terkait guna untuk menambah informasi yang
diperlukan dalam penelitian.
3.2 Waktu dan Tempat penelitian
Penelitian dilaksanakan mulai bulan Mei 2018. Adapun pelaksanaanya adalah
sebagai berikut:
1. Persiapan mesin las otomatis di laboratorium mesin Universitas Muhammadiyah
Malang.
2. Proses Pengelasan dilakukan di laboratorium mesin Universitas Muhammadiyah
Malang.
3. Pembuatan bentuk spesimen benda uji dilakukan di Laboratorium PPPPTK BOE
Malang.
4. Pengujian Temperature dan Distorsi dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Pengujian Uji Tarik dilakukan di Laboratorium Institut Teknologi Nasional
Malang.
26
3.3 Diagram Alir Pengujian
Tahapan pelaksanaan yang dilakukan pada penelitian berikut :
Gambar 3.1 Diagram alir
Pemotongan Plat Baja A36
(350x140x5mm) 6 buah
Pembuatan Kampuh
Las Pengunci Sampel
Pengaturan Jarak
Toutch Pemanas
Pemasangan Gas Elpiji
dan CO2
Pemasangan Thermocopel
pada Plat
Pemasangan Inverter
Pemasangan Static Cooling
Mengatur Suhu Transient
Flame 150O C, 250O C, 350O C
Pengaturan Kecepatan
Pengelasan
Proses Pengelasan
Pembuatan
Spesimen Pengujian
Pengujian Distorsi Pengujian Tarik
Analisa Data
Kesimpulan
27
3.4 Persiapan Bahan dan Peralatan
3.4.1 Persiapan Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu :
1. Baja ASTM A36 : Tebal 5 mm, Panjang 350 mm, Lebar 140 mm)
2. Elektroda : Type E71T - I
3. Gas CO2
3.4.2 Persiapan Alat yang digunakan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu :
1. Transient flame pengelasan.
2. Mesin las FCAW (flux cored arc welding)
3. Pendingin / static cooling
4. Inverter.
5. Pengatur suhu (thermokopel).
6. Dial Gauge indicator ( Alat pengujian distorsi )
7. Tang jepit.
8. Mesin frais.
9. Lab view
10. Selang
11. Ember
12. Pompa air
3.5 Variabel Penelitian
• Variabel bebas
➢ Suhu temperatur transient flame untuk pengendalian distorsi 150O C,
250O C, 350O C
➢ Pendingin / static cooling dengan daya air pompa 1400 L/H
• Variabel terikat
➢ Uji Tarik
3.6 Tahap penelitian
Tahap-tahap dalam pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut :
28
3.6.1 Prosedur Pengelasan dan Pemasanagan Static Cooling
Gambar 3.2 Pemasangan Static cooling
3.6.2 Pembuatan spesimen Las/Plat Baja ASTM A36
Pembuatan spesimen dilakukan dengan cara memotong sebagian
material baja dengan menggunakan alat potong hidrolis, dalam hal ini
pemotongan material tidak menggunakan las potong ataupun gerinda potong,
karena untuk menghindari terjadinya rekristalisasi dan mengurangi distribusi
panas yang berpengaruh terhadap perubahan struktur mikro pada material.
3.6.3 Pembuatan kampuh V terbuka
Pembuatan kampuh V terbuka dilakukan dengan menggunakan mesin
frais, bahan yang dipersiapkan yaitu plat baja ASTM A36 dengan spesifikasi
ukuran: tebal 5 mm, panjang 350 mm, lebar 140 mm. Bahan dipersiapkan
didalam pencekam pada sudut pengefraisan 40 derajat, maka tahap
pengefraisan pun langsung dilakukan dan yang perlu diperhatikan pada saat
pengefraisan yaitu ragum pencekam pada mesin frais dan setelan mata bor
haruslah centre dan lurus agar hasil pada pengefraisan kampuh benar-benar
lurus dan sudut yang didapatkan benar-benar sempurna. Berikut ini adalah
29
beberapa gambar kampuh las dan proses pada saat pembuatan kampuh pada
mesin frais.
Gambar 3.3 Proses Pembuatan Kampuh Las
3.6.4 Persiapan Parameter Pengelasan FCAW (fluxs cored arc welding)
Tabel 3.1 Parameter Pengelasan FCAW (fluxs cored arc welding)
Arus
(A)
Gas CO2
(liter/menit)
Kecepatan
Las (mm/s)
190 10 8
`
Menurut (Wiryusumarto, 2000), arus las yang terlalu kecil akan
menghasilkan penembusan dan penguatan yang rendah, maka semakin besar
arus las akan menyebabkan besar penembusan dan kecepatan pencairan
elektroda, sedangkan kecepatan yang rendah akan menyebabkan pencairan
yang banyak dan pembentukan manik datar yang dapat menimbulkan terjadinya
lipatan manik, apabila kecepatan yang tinggi akan menurunkan lebar manik dan
menyebabkan bentuk manik yang cekung dan takik.
30
3.6.5 Proses pengelasan dan pemanas Transient
a) Cara kerja Alat bantu pengelasan
Alat bantu pengelasan ini akan bekerja ketika motor listrik dihidupkan,setelah
itu pulley penggerak akan berputar sesuai dengan putaran motor. Daya motor
dari pulley 1 (penggerak) akan ditranmisikan ke pulley 2 melalui v-Belt.
Kemudian daya dari pulley 2 ditranmisikan ke batang penggerak melalui proses
ulir. Poros ulir berputar sesuai putaran pulley 2 yang akan menggerakan batang
penggerak dengan merubah gaya putar menjadi gaya horisontal. Daya ini
selanjutnya akan digunakan untuk menggerakan batang penggerak yang
sekaligus sebagai tumpuan dari toch las dan toch pemanas. Setelah batang
penggerak mulai berjalan, maka proses pengelasan mulai berjalan dan akan
berhenti sesuai jarak yang sudah ditentukan.
b) Langkah-langkah proses pengelasan las dengan menggunakan pemanas
transient.
1. Siapkan alat bantu pengelasan dan las yang dipergunakan yaitu las FCAW
(fluxs cored arc welding).
2. Pengeboran plat yang digunakan untuk pemasangan kabel thermocouple.
3. Pasang kabel thermocople pada plat dengan menggunakan las titik.
4. Sambung kabel thermocouple terhadap thermocouple yang telah terhubung
dengan computer.
5. Atur jarak pemanas yaitu 80 mm dari totch las
6. Pasang tabung gas CO2.
7. Pastikan semua regulator gas dalam keadaan terbuka.
8. Atur kecepatan laju las dengan memprogram pada inventer yaitu 8 mm/s.
9. Atur besar arus pengelasan dan kecepatan elektroda.
10. Pastikan sambungan pada plat berada pada posisi centre terhadap totch las.
11. Pasang arus negatif pada body alat bantu las.
12. Las titik pada kedua ujung sambungan plat.
13. Nyalakan Pemanas sesuai variasi temperatur panas yang diinginkan,yaitu
150°c, 250°c ,350°c
31
14. Hidupkan mesin las,dan mulai proses pengelasan dengan menekan saklar
kecepatan pada inventer diikuti dengan menekan saklar kecepatan pada
elektroda secara bersamaan.
3.6.6 Pengamatan Distribusi Temperatur
Pengamatan distribusi temperatur dilakukan untuk mengetahui tingkat
panas yang terjadi pada saat awal pengelasan hingga akhir pengelasan. Dengan
melakukan pengamatan tersebut, kita dapat mengetahui panas pada daerah plat
yang dipasang kabel thermocople. Alat yang digunakan untuk melakukan
pengamatan tersebut yaitu thermocople dan lab view. Hasil yang didapat dari
pengamatan berupa temperature dan waktu dalam bentuk grafik.
Gambar 3.4 Skema Pengelasan Dan Pemasangan Titik Kabel Thermocople
32
3.6.7 Tahap Pembuatan Spesimen
Setelah melakukan proses pengelasan sesuai variasi temperatur, maka
dilanjutkan dengan pembuatan spesimen sesuai dengan standar yang telah
ditentukan dari pengujian uji distorsi,uji Tarik dan uji kekerasan.
Pembuatan Spesimen Uji Tarik
a) Membuat gambar dengan menggunakan kertas yang agak tebal yang mengacu
pada standar uji Tarik ASTM E8 agar mempermudah proses pemotongan plat.
b) Meratakan alur pengelasan dengan menggunakan mesin frais.
c) Potong plat menjadi dua bagian agar mempermudah melakukan proses
pencekaman pada ragum.
d) Selanjutnya tempelkan kertas gambar tadi pada plat agar mempermudah proses
pemotongan spesimen.
e) Bahan yang sudah terbentuk,bagian pinggirnya dirapikan menggunakan kikir
halus dan setelah itu diamplas sampai halus.
Gambar 3.5 Spesimen Uji Tarik ASTM E8
3.6.8 Pelaksanaan Pengujian Material
a) Pengukuran Distorsi
Setelah seluruh proses pengelasan selesai selanjutnya akan dilakukan
proses pengukuran distorsi pada seluruh plat yang telah di sambung
dengan proses pengelasan FCAW dengan menggunakan alat ukur dial
gauge indicator, dan menyajikan nya dalam bentuk tabel yang telah di
33
sediakan. Adapun cara pengukurannya adalah dengan mengukur titik –
titik yang telah di tentukan seperti gambar di bawah.
Gambar 3.6 Titik pengambilan distorsi
Spesimen yang telah dilakukan penelitian lalu dilakukan pengukuran
distorsi, adapun langkah-langkah sebagi berikut :
1. Letakkan dial indicator pada plat yang akan di ukur
2. Amatilah pada skala utama dan skala nonius
3. Jika pada skala utama tidak menunjukkan pada angka 0 (nol). Maka
putarlah sekrup pengkalibrasi baik searah jarum jam atau sebaliknya,
tergantung dari kebutuhan, sampai jarum skala utama menunjukkan pada
angka 0 (nol ).
4. Kemudian amatilah pada skala nonius , jika tepat pada angka 0 (nol ) ,
maka putarlah ring pada skalanonius hingga jarum jam pada skalanonius
menunjukkan angka 0 (nol).
5. Spesimen diambil pengukuran sebanyak titik yang sudah ditentukan mulai
dari titik samping kiri kemudian bergerak ke kanan untuk mendapatkan hasil
distorsi
34
Gambar 3.7 Titik pengambilan distorsi
b) Pelaksanaan Pengujian Tarik
Pada Pelaksanaan pengujian Tarik, material atau benda uji dijepit pada
ragam uji jepit, setelah sebelumnya diketahui ukuran besar penampangnya,
panjang awal dan ketebalannya. Tujuan dari uji Tarik ini yaitu menganalisa
material yang telah dilas terhadap deformasi dari luar dan mampu menganalisa
karakteristik perpatahan yang dihasilkan. Langkah-langkah pengujiannya yaitu
sebagai berikut :
1) Memasukkan data ke computer untuk memulai pengujian dari awal.
2) Benda uji mulai mendapat beban Tarik dengan menggunakan tenaga
hidrolik diawali dari angka 0 hingga material putus pada beban maksimum
yang dapat ditahan oleh material tersebut.
3) Setelah benda uji putus, dihitung berapa besar penampang dan panjang
benda setelah putus.
4) Gaya atau beban maksimum yang ditandai dengan putusnya benda uji
terlihat pada layar digital dan dicatat sebagai data.
5) Setelah mendapatkan data yang diinginkan, selanjutnya menghitung
kekuatan Tarik,kekuatan luluh, dan perpanjangan material.
35
Gambar 3.7 Pelaksanaan Uji Tarik
3.6 Analisa Data
Setelah data diperoleh langkah selanjutnya menganalisa data dengan
cara mengolah data yang sudah terkumpul. Data dari hasil pengujian kemudian
dimasukkan ke dalam persamaan-persamaan yang ada sehingga didapatkan
data yang bersifat kuantitatif, yaitu data yang berupa angka-angka. Setelah
mendapat data dari proses perhitungan, dilanjutkan dengan membandingkan
hasil/nilai dari tiap proses pengujian material pengelasan, sehingga dapat
diketahui variasi temperature yang ideal untuk diaplikasikan pada las FCAW.
3.7 Analisa Data
Setelah data diperoleh langkah selanjutnya menganalisa data dengan
cara mengolah data yang sudah terkumpul. Data dari hasil pengujian kemudian
dimasukkan ke dalam persamaan-persamaan yang ada sehingga didapatkan
data yang bersifat kuantitatif, yaitu data yang berupa angka-angka. Setelah
mendapat data dari proses perhitungan, dilanjutkan dengan membandingkan
hasil/nilai dari tiap proses pengujian material pengelasan, sehingga dapat
diketahui variasi temperature yang ideal untuk diaplikasikan pada las FCAW.