PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK MATERIAL II
LATAR BELAKANG
Praktikum Laboratorium Teknik Material ITSB merupakan kelanjutan dari praktikum Laboratorium Teknik Metalurgi II. Setelah kita mengetahui sifat-sifat mekanik suatu material dan prosedur pengujian yang benar, maka kita belajar bagaimana kita bisa dapat meningkatkan sifat-sifat mekanik tersebut. Karena sering kali kita dihadapkan pada situasi di lapangan dimana material yang kita punya tidak memenuhi kebutuhan dan desain yang sudah dibuat. Untuk dapat meningkatkan sifat mekanik tersebut, terdapat dua metode umum yang sering digunakan, yaitu cold working dan hot working . Kelebihan dan kekurangan dari dua metode tersebut yang akan dipelajari. Selain itu, dipelajari pula proses pengelasan yang berkaitan dengan perubahan fasa dan butirnya. Untuk melengkapi pengetahuan tentang struktur mikro juga dilakukan praktikum analisis struktur mikro. MODUL PRAKTIKUM Modul A Modul B Modul C
Rolling Wire Drawing Pengelasan SMAW
Modul D Modul E
Sintering Keramik Cross Linking Polimer
Modul F
Daur Ulang Plastik
PROSEDUR PRAKTIKUM
Untuk proses praktikum yang baik dan benar maka prosedur praktikum harus ditaati oleh praktikan maupun asisten. Prosedur tersebut adalah: 1. Praktikan sudah mempersiapkan tugas pendahuluan yang dibuat di rumah. 2. Praktikan datang 15 menit sebelum praktikum dimulai, kemudian mencari tahu asisten praktikum pada saat itu. 3. Asisten mempersiapkan spesimen dan koordinasi dengan teknisi untuk persiapan alat dan mesin pengujian. 4. Praktikum dimulai dengan tes awal dengan alokasi waktu maksimum 45 menit. 5. Diskusi awal antara asisten dan praktikan mengenai tes awal dan teori dasar dalam praktikum modul tersebut. Alokasi waktu maksimum 1 jam untuk un tuk praktikum yang terdapat pengujiaan secara langsung. 6. Percobaan dimulai. Selama percobaan asisten harus menjelaskan prosedur yang baik tentang praktikum tersebut. 7. Diskusi akhir untuk menjelaskan tugas setelah praktikum serta penjelasan proses pengolahan data dari hasil pengujian yang telah dilakukan. 8. Presentasi laporan praktikum dengan batas waktu maksimum 1 minggu sejak praktikum dilaksanakan.
1
9. Asisten membuat penilaian terhadap aktivitas praktikum kemudian diserahkan kepada koordinator praktikumnya. FORMAT TUGAS PENDAHULUAN DAN LAPORAN PRAKTIKUM
Tugas pendahuluan terdiri dari: 1. Cover TUGAS PENDAHULUAN PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK MATERIAL II MODUL A ROLLING Oleh: Nama NIM Kelompok Anggota (NIM)
: : : :
Tanggal Praktikum Nama Asisten (NIM) (NIM)
: :
Gambar Ganesha
LABORATORIUM METALURGI PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009
2. Pertanyaan dan jawaban dari tugas pendahuluan Laporan praktikum terdiri dari: 1. Cover 2. BAB I PENDAHULUAN berisi latar belakang dan tujuan pratikum 3. BAB II TEORI DASAR 4. BAB III DATA PERCOBAAN berisi data dan hasil percobaan 5. BAB IV ANALISIS DATA berisi analisis hasil percobaan, diskusi dengan asisten, dan jawaban pertanyaan setelah praktikum 6. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 7. BAB VI DAFTAR PUSTAKA 8. BAB VII LAMPIRAN (Jika ada) Untuk format cover laporan praktikum, seperti tugas pendahuluan, hanya mengganti judul serta menambahkan tanggal penyerahan praktikum. Selain cover, seluruh bagian dari laporan dikerjakan dengan tulisan tangan.
2
ATURAN PRAKTIKUM
Peraturan-peraturan yang harus ditaati oleh praktikan Laboratorium Teknik Material II yaitu: 1. Mengerjakan tugas pendahuluan yang ada di modul praktikum. 2. Menyiapkan semua peralatan sebelum praktikum seperti yang sudah dijelaskan di modul. 3. Memakai jas praktikum, bersepatu, dan berpakaian rapi (kemeja atau pakaian berkerah). 4. Datang 15 menit sebelum praktikum dimulai. 5. Tidak merokok, tidur, dan meninggalkan praktikum tanpa seijin dan sepengetahuan asisten. 6. Mencari tahu asisten dan ruangan tempat praktikum dilaksanakan. 7. Membawa buku catatan dan kartu tanda praktikum. 8. Mengikuti seluruh praktikum dari modul A s.d G. 9. Membuat surat ijin yang sah apabila tidak dapat mengikuti satu praktikum. ATURAN PENILAIAN
Nilai Total Praktikum (NTP) didasarkan pada 2 aspek penilaian yaitu: 1. Nilai Aktivitas Praktikum Nilai Aktivitas Praktikum dapat diformulasikan dengan: NMA NMB NMC NMD NME NMF NMG NAP 7 NMA s.d NMF adalah nilai per modul A sampai modul G. Penilaian dari masing-masing modul adalah: NM AG ( Nilai Modul )
(10 xTP ) (10 xTesAwal ) (30 xAktiv itas praktikum) (30 xLaporan) (20 xpresentasi ) 100
2. Nilai Ujian Praktikum (NUP) Nilai diambil dari ujian tertulis praktikum. Skala penilaian adalah dari 0 s.d 100. Kemudian untuk menghitung Nilai Total Praktikum (NTP) adalah: 60 xNAP 40xNUP NTP 100 Nilai Total Praktikum (NTP) akan dikonversi menjadi nilai dari mata kuliah ini, dengan penilaian sebagai berikut: 80 < NTP <100 :A 65 < NTP <80 :B 50 < NTP <65 :C 40 < NTP <50 :D NTP < 40 :E
3
MODUL A PENGEROLAN PELAT ( ROLLING ) 1. Tujuan - mengetahui parameter yang mempengaruhi proses pengerolan - memahami perubahan sifat mekanik dan struktur mikro akibat proses cold rolling dan rekristalisasi 2. Bahan Bacaan Sebelum Praktikum Untuk kelancaran proses praktikum modul ini, maka praktikan disyaratkan untuk membaca buku berikut: 1. Dieter, G.E., “Mechanical metallurgy”, SI metric Halaman Edition, Mc graw-Hill, New York, 1986. Halaman 586 – 615. 2. Siswosuwarno, Mardjono, “Teknik Pembentukan”, Jilid 1, Jurusan Teknik Mesin, ITB, 1986 Halaman 5 – 10 Untuk yang memiliki buku yang lain dengan edisi yang berbeda silahkan disesuaikan sendiri. 3. Teori Dasar Geometri, gaya torsi, dan tegangan pada proses pengerolan pelat secara skematis ditunjukkan pada gambar 1.1 berikut. Parameter yang berpengaruh pada proses pengerolan adalah: 1. diameter rol 2. tegangan alir material (ketahanan logam yang dirol terhadap deformasi) 3. gesekan antara rol dengan benda kerja 4. ada tidaknya front tension dan back tension pada pelat yang dirol
Gambar 1.1 Gaya selama proses Pengerolan
4
Agar logam dapat ditarik maka: F cos Pr sin Pr cos Pr sin tan Gaya-gaya yang terjadi pada proses pengerolan adalah gaya tangensial dan gaya radial. Dimana Pr mewakili gaya tangensial sedangkan F mewakili gaya tangensial. Dalam proses pengerolan terjadi front tension dan back tension. Tegangan tarik yang terjadi tersebut akan menjamin spesimen tetap flat dan mengontrol ketebalan. Tegangan tarik yang terjadi tersebut bermanfaat karena dapat mereduksi gaya pada proses pengerolan. Titik Netral Pada pengerolan pelat, kecepatan keluar pelat harus lebih besar daripada kecepatan masuk pelat. Titik netral (titik N) atau no-slip point adalah titik dimana kecepatan rol sama dengan kecepatan pelat. Sepanjang pelat pada proses pengerolan terjadi 2 macam gaya, yaitu gaya radial dan gaya gesek tangensial. Antara bidang masuk dan titik netral, kecepatan pelat lebih rendah daripada kecepatan rol, gaya gesek tangensial searah pengerolan. Sedangkan antara titik netral dan bidang keluar, kecepatan pelat lebih tinggi, gaya gesek tangensial berlawanan dengan arah pengerolan. H ot Rolli ng
Proses hot rolling dilakukan untuk mereduksi ketebalan pelat hingga sesuai dengan keinginan dengan reduksi yang besar.. Proses ini bisa dilakukan langsung pada ingot atau slab yang telah dipanaskan terlebih dahulu. Pada proses ini akan dihasilkan kerak ( scale) pada permukaan pelat sehingga pada akhir proses harus dibersihkan (proses descaling ) dengan menggunakan asam ( pickling ). Bentuk proses hasil hot rolling antara lain plate, rod, bar, profil, dan rail . Untuk mendapatkan reduksi yang besar, pada proses hot rolling bisa dilakukan dengan menggunakan roll yang lebih besar atau roll yang lebih kasar. Dalam skala produksi yang tinggi biasanya digunakan universal mills untuk mereduksi penampang yang lebih besar. Mill ini terdiri dari 2 buah mill dimana satu rolnya berukuran besar sedangkan rol yang satunya merupakan vertikal rol yang berfungsi untuk mengatur lebar spesimen setiap saat. Produksi dari slab dari ingot pada proses hot rooling tersebut dapat digantikan dengan continuous casting yang memproduksi slab dari molten steel. Salah satu efek dari proses hot rolling adalah terjadinya penghalusan butir yang diakibatkan oleh adanya rekristalisasi. Temperatur untuk proses hot rolling berbeda-beda 0 tergantung dari jenis materialnya. Untuk baja karbon rendah dipanaskan sampai dengan 2350 F, 0 baja karbon medium 2000-2100 (1093-1148 C) sedangkan untuk baja karbon tinggi sampai 0 0 dengan temperatur 1950-2050 F (1006-1121 C). Pada hot rolling, efek dari dislokasi sangat rendah karena terjadi kompetisi antara strain hardening dan recovery. Cold Rolli ng
Proses cold rolling dilakukan untuk mendapatkan pelat yang lebih tipis dibandingkan dengan proses hot rolling . Pada proses cold rolling akan terjadi kenaikan kekuatan dan kekerasan yang signifikan yang diakibatkan oleh adanya strain hardening . Karena mengalami strain hardening, maka dibutuhkan proses annealing untuk menurunkan kegetasannya. Proses cold rolling ini ditujukan untuk mencapai ketebalan akhir yang benar dan sesuai keinginan (presisi).. Bentuk produk dari proses cold rolling adalah sheet, strip, dan foil.
5
4. Prosedur Percobaan Siapkan plat tembaga dengan panjang 100 mm
Ukur lebar awal plat
Siapkan Mesin Uji Rol dan catat Kecepatan dalam RPM
Tentukan besarnya reduksi
Lakukan Proses Pengerolan
Ukur Gaya dan Daya Pengerolan
Lakukan Pengujian Kekerasan Setelah proses Pengerolan
Ulangi percobaan untuk proses reduksi lebih lanjut
Lakukan Proses Annealing diikuti dengan Uji Keras
Lakukan analisis Struktur Mikro dari semua hasil pengerolan
6
5. Data dan Pengolahan Data A. Pengujian Tarik Material Temperatur anil tanil P (N)
l (mm)
eng (N/mm2)
= = = e (mm/mm)
true (N/mm2)
1+e
(mm/mm)
B. Kekerasan Mikro Tahap reduksi 0 1 2 3 4 5 6
VHN1
VHN2
VHN3
VHN
C. Pengerolan Pelat tahap
ho
hm
hf
hm
h
L p
Q
m
f
i
o
ho h f 2
h ho h f o
ln
h0 awal
f
ln
h0 awal
ln
h0i
i
h0i
h fi
h fi
7
Harga koefisien gesek untuk cold rolling, = 0,1 Panjang proyeksi busur rol yang bersentuhan dengan benda kerja, L p Rh Tegangan alir rata-rata: 1
o0 f
o
f
od o
b = lebar pelat R = radius roll Gaya pengerolan P
2 3
1
oobl p
Q
e
Q
1
6. Tugas Pendahuluan 1. Sebutkan perbedaan-perbedaan pelat yang dihasilkan melalui proses hot rolling dan cold rolling ! 2. Apa asumsi-asumsi yang digunakan pada cold rolling ? 3. Gambarkan distribusi gaya disepanjang Lp (length of contact ) dan jelaskan mengapa bentuknya demikian. Dan jelaskan pula apa yang disebut dengan no-slip point ! 4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan roll flattening dan roll bending , serta jelaskan pula apa pengaruhnya terhadap gaya pengerolan dan bentuk plat yang dihasilkan! 5. Jelaskan yang dimaksud dengan front tension dan back tension dan apa pengaruh kedua jenis tegangan ini terhadap energi yang dibutuhkan untuk pengerolan pelat! 6. Jelaskan apa yang dimaksud dengan plane strain? Buktikan pada kondisi plane strain baik untuk Tresca maupun Von Mises akan dihasilkan persamaan tegangan yang sama yaitu: 2 o y 7. 1 2 2k 3 7. Pertanyaan Setelah Praktikum Mengapa pada praktikum pengerolan pelat digunakan data hasil uji tarik? Mengapa n baja 1. < ntembaga 2. Jelaskan mengapa plat hasil pengerolan sering tidak lurus dan tebalnya tidak seragam? 3. Jelaskan prinsip pengukuran gaya pengerolan pada percobaan ini. Gambarkan skema alat (tranducer, amplifier, dan recorder ), tunjukkan pula kemungkinan-kemungkinan kesalahan pengukuran dengan alat ini! 4. Pada Tabel C, ditunjukkan bahwa beban pengerolan P harganya 2 kali beban terukur R, jelaskan mengapa demikian dan asumsi apa yang digunakan! 5. Apakah criteria Tresca dan Von Mises dapat digunakan untuk material polimer dan keramik? Jelaskan! 6. Menurut perkiraan saudara, adakah pengaruh kecepatan pengerolan terhadap daya dan gaya pada proses cold rolling ? Bagaimana halnya dengan hot rolling ? 7. Jelaskan bagaimana cara meng-anil tembaga?
8
8. Tugas Setelah Praktikum 1. Dari kurva yang diperoleh dari pengujian tarik, buatlah True Stress – True Strain n Diagram. Dari persamaan = K hitung pula harga K dan n 2. Pada cold rolling ini, deformasi yang diukur adalah deformasi plastis, sedangkan gaya yang terukur menunjukkan gaya pengerolan yang dibutuhkan untuk deformasi total. Jelaskan mengapa demikian dan dengan menggunakan kurva terhadap buatlah hubungan antara f dan i lalu berikan analisa. 3. Buatlah kurva antara daya(baik perhitungan maupun pengukuran) terhadap tahap reduksi. Analisislah hasilnya dan kaitkan dengan pengertian steady state pada proses cold rolling . 4. Gambarkan kurva kekerasan mikro terhadap regangan. Diskusikan hasilnya. 5. Dari perhitungan dan pengukuran terhadap gaya dan daya, apabila terjadi perbedaan diantara keduanya, tunjukkan kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi, dan berikan saran saudara. 6. Tunjukkan dan jelaskan perbedaan struktur mikro dan sifat mekanik antara plat asal, plat yang telah mengalami cold rolling dan plat yang telah mengalami proses annealing. 9. Daftar Pustaka 1. Dieter, G.E., “Mechanical metallurgy”, Second Edition, Mc graw-Hill, New York, 1986. 2. Siswosuwarno, M., “Teknik Pembentukan”, Jilid 1, Jurusan Teknik Mesin, ITB, 1986. 3. Perangin-angin, R., “perancangan dan Pembuatan Load Cell untuk Mesin Roll”, Tugas Sarjana, Jurusan Teknik Mesin, ITB, 1985.
9
MODUL B WIRE DRAWING (PENARIKAN KAWAT) 1. Tujuan - mengetahui parameter yang berpengaruh terhadap proses penarikan kawat - mengetahui perubahan sifat mekanik dan struktur mikro akibat proses pengerjaan dingin serta proses rekristalisasi 2. Bahan Bacaan Sebelum Praktikum Untuk kelancaran proses praktikum modul ini, maka praktikan disyaratkan untuk membaca buku berikut: 1. Dieter, G.E., “Mechanical metallurgy”, SI metric Halaman Edition, Mc graw-Hill, New York, 1986. Halaman 635- 648 2. Siswosuwarno, Mardjono, “Teknik Pembentukan”, Jilid 1, Jurusan Teknik Mesin, ITB, 1986 Halaman 5 – 10 Untuk yang memiliki buku yang lain dengan edisi yang berbeda silahkan disesuaikan sendiri. 3. Teori Dasar Wire drawing merupakan salah satu pembentukan logam yang berfungsi untuk mereduksi penampang dengan ukuran tertentu. Wire drawing merupakan kombinasi proses penarikan dan penekanan dimana gaya penekanannya diberikan oleh dies. Akibat adanya gaya penekanan inilah, material bisa dideformasi plastis walaupun tegangan yang terjadi lebih kecil daripada tegangan alir material.
Keberhasilan wire drawing dipengaruhi oleh: 1. material kawat 2. geometri dies 3. kontak antara kawat dengan dies 4. spesifikasi produk yang dihasilkan Untuk mengetahui besarnya gaya pembentukan yang dibutuhkan serta untuk mengetahui pola aliran yang terjadi pada spesimen, maka digunakan beberapa teori atau pendekatan untuk menganalisa masalah tersebut. Ada beberapa teori yang dikembangkan diantaranya: teory elementer, teori medan garis slip, metode energi deformasi homogen serta metode elemen hingga (finite element methode). Pendekatan yang diambil pada praktikum ini adalah metode energi deformasi homogen. Pada metode ini, deformasi yang dialami oleh semua titik pada benda kerja adalah sama. Dalam praktek hal ini merupakan sesuatu yang ideal. Hal ini disebabkan karena adanya friction (gesekan) pada permukaan kontak benda kerja dengan dies dan adanya geseran pada benda kerja tersebut. Oleh karena itu efek dari gesekan harus diminimumkan dengan cara diberi pelumas. Prinsip dari metode ini adalah usaha yang masuk karena adanya gaya luar akan sama dengan energi deformasi pada material atau benda kerja. f
Energi deformasi = vol
d
o
Kerja masuk = Kerja keluar k
Fili
=
Aili
d
m
10
k
d
Gaya penarikan F = Ai
m
Tegangan penarikan
xi
F Ai
k
d
m
Jika gesekan diperhitungan dan dengan anggapan plane strain besarnya gaya penarikan adalah 2 B 1 B Dk F Ak Oo 1 D B m
dimana:
o
1
B
k
m
k
d
m
tan
= koefisien gesek = semi come angle Bila gesekan dan geseran diperhitungkan maka penarikan oleh Siebel dinyatakan dengan i 2 F A k o i , dalam radian. Sering juga efisiensi wire drawing dinyatakan 3 sebagai 1/η dimana η dinyatakan oleh: η=
energi deformasi ideal energi deformasi total
Untuk mendapatkan efisiensi wire drawing yang maksimum, biasanya sudut dies yang 0 digunakan adalah 7 . Karena pada sudut dies tersebut akan didapat nilai η yang rendah, akibatnya efisiensinyapun akan naik. Hal ini disebabkan karena efisiensi berbanding terbalik dengan nilai η
11
4. Prosedur Percobaan Siapkan Kawat Baja dengan Panjang 750 mm
Siapkan Mesin Penarikan Kawat Perkecil Salah satu diameter kawat dengan pengerollan untuk pertama kali penarikan Pasang kawat pada pemegang penarikan Untuk reduksi pertama, die dan kawat tanpa pelumas. Tarik hingga setengahnya
Ukur Gaya penarikan kemudian kalibrasikan pada kurva
Potong sebagian hasil penarikan, uji keras dan periksa struktur mikro
Ulangi penarikan untuk proses reduksi lebih lanjut, tetapi menggunakan pelumas
Setiap kali selesai penarikan dan menghasilkan satu reduksi penampang, ukur kekerasan dan periksa struktur mikronya
Lakukan annealing pada material yang telah mengalami reduksi akhir kemudian periksa kekerasan dan struktur mikronya
Lakukan analisis dari perubahan kekerasan serta struktur mikronya
12
5. Data dan Pengolahan Data A. Uji Puntir M
B. Penarikan Kawat Tahap
Dm
Dk
m
k
i
ym
yk
Tahap
o
Fideal
Fgesekan
Fgeseran
Ftotal
p
Fukur
Do = diameter kawat awal Dm = diameter kawat masuk tahap ke-i Dk = diameter kawat keluar tahap ke-i m = regangan sebelum tahap ke-i = 2 ln (Do/Dmi) k = regangan sebelum tahap ke-i = 2 ln (Do/Dki) i = regangan pada tahap ke-i = k - m o ym K mn o yk K k n 0
1
k
....... m
F ideal Ak o i F gese kan Ak o i F gese ran Ak o
2 3
F total F ideal F gese kan F gese ran
13
6. Tugas Pendahuluan 1. Jelaskan urutan proses untuk mendapatkan harga K dan n! Mengapa kita memerlukan harga K dan n tersebut? Mengapa dalam praktikum penarikan kawat digunakan data hasil uji puntir? 2. Gambarkan skema dies yang digunakan dalam proses penarikan kawat! Jelaskan fungsi tiap-tiap bagian dies tersebut! 3. Buatlah diagram kesetimbangan gaya pada daerah deformasi pada proses wire drawing lalu buktikan persamaan:
4.
2 B 1 B Dk 1 F Ak Oo B Dm
5. Terangkan mengapa proses penarikan kawat dapat dianggap sebagai proses penarikan dan penekanan. Gambarkan keadaan (state of stress) pada daerah deformasi. 6. Hitung harga reduksi maksimum ideal bila pada praktiknya harga reduksi penampang o hanya sekitar 20% dari semi cone angle sebesar 6 (0,1 rad) adalah sudut optimal, berapakah harga koefisien gesek berdasarkan rumus Siebel! 7. Pertanyaan Setelah Praktikum 1. Jelaskan arti fisik atau pengertian tentang kriteria luluh baik menurut Tresca maupun Von Mises. Dalam proses wire drawing ini, manakah yang saudara anggap lebih tepat, berikan alasannya! 2. Jelaskan prinsip pengukuran dengan dinamometer cincin, gambarkan skema alat pengukur (sensor, pengubah, dan pencatat/penunjuk), tunjukkan kemungkinan kesalahan pengukuran dengan alat ini! 3. Apa yang dimaksud dengan redundant work dan apa pengaruh redundant work terhadap gaya yang dibutuhkan selama deformasi, serta bagaimana cara membuktikan adanya redundant work jika dilihat dari material setelah proses penarikan kawat? 4. Mengapa gaya gesekan pada proses wire drawing harus sekecil mungkin? Bagaimana caranya untuk meminimumkan efek dari gesekan? 5. Menurut perkiraan saudara, apakah pengaruh kecepatan penarikan terhadap daya, gaya penarikan, maupun terhadap keberhasilan proses wire drawing , berikan analisis saudara! 8. Tugas Setelah Praktikum 1. Buatlah diagram terhadap (Tresca dan Von Mises) dari hasil pengujian torsi. Hitung n pula harga K dan n dari tiap persamaan tegangan alir = K untuk kriteria Von Mises. 2. Efisiensi proses deformasi dapat dinyatakan dengan: energi deformasi ideal 3. η = energi deformasi total 4. Hitung harga untuk tiap pengerolan, tabelkan dan berikan analisa, hitung pula harga
5.
εdrawing εtension
=
(
)
η η +1 η
6. dan jelaskan maksudnya! 7. Buatlah kurva kekerasan mikro terhadap regangan dan diskusikan kurva tersebut. 8. Berikan analisis terhadap kesalahan-kesalahan perhitungan, pengamatan, dan pengukuran dalam praktikum wire drawing ini!
14
9. Tunjukkan dan jelaskan perbedaan struktur mikro dan sifat mekanik antara kawat asal, kawat yang telah mengalami proses cold rolling , dan kawat yang telah mengalami proses annealing ! 10. Mengapa pada wire drawing kita bisa mendeformasi plastis material walaupun tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan alir material?jelaskan dengan menggunakan diagram mohr. 9. Daftar Pustaka 1. Backofen, W.A., “Deformasi Processing”, Addison-Wesley, Massachusetts, 1972. 2. Dieter, G.E., “Mechanical metallurgy”, Second Edition, Mc graw-Hill, New York, 1986. 3. Siswosuwarno, Mardjono, “Teknik Pembentukan”, Jilid 1, Jurusan Teknik Mesin, ITB, 1986. 4. Widyanto, Bambang, “Pembentukan Bangku Penarikan Kawat dan Penelitian Proses Penarikan Kawat”, Tugas Sarjana, 1980.
15
MODUL PENGELASAN BUSUR LISTRIK (SMAW) 1. Tujuan - Mengetahui macam- macam metode pengelasan - Mengetahui dan memahami proses pengelasan SMAW 2. Bahan Bacaan Sebelum Praktikum Untuk kelancaran proses praktikum modul C ini, maka praktikan disyaratkan untuk membaca buku- buku dibawah ini : th Begemen, Myron L. , B.H. Amstead, Philip f. Ostwald, Manufacturing Process, 8 edition, John Wiley & Sons 1987 Halaman 156- 190 Wiryosumarto, Harsono, Toshie Okumura, “Teknik Pengelasan Logam”, Pradnya Paramita, Jakarta, 1985 Untuk yang memiliki buku diatas dengan edisi yang berbeda silahkan disesuaikan sendiri. 3. Teori Dasar Pengelasan merupakan salah satu bagian yang tak terpisahkan dari proses manufaktur. Proses pengelasan yang pada prinsipnya adalah menyambungkan dua atau lebih komponen, lebih tepat ditujukan untuk merakit beberapa komponen menjadi suatu bentuk mesin. Pengelasan adalah proses penyambungan dua buah logam atau lebih dimana logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan. Atau dapat juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang diakibatkan oleh gaya tarik menarik antar atom. Proses-proses pengelasan antara lain Gas Welding, Arc Welding, Resistance Welding, Solid State Welding, dll. Gas Welding menggunakan gas untuk menghasilkan panas api, contohnya antara lain Oxyacetilene Welding (menggunakan oksigen dan asetilen untuk menghasilkan api), Pressure Gas Welding (menggunakan api oxyacetylene dan pemberian tekanan). Pada Arc Welding, proses penggabungan didapat dari panas yang dihasilkan dari busur listrik antara benda kerja dan elektroda. Contoh yang termasuk Arc Welding antara lain Shielded Metal Arc Welding, Gas Metal Arc Welding, Gas Tungsten Arc Welding, dll. Pada Resistance Welding, arus listrik yang kuat dilewatkan kepada logam menyebabkan pemanasan lokal pada sambungan, kemudian saat tekanan diberikan barulah proses las selesai. Contoh Resistance Welding antara lain pengelasan titik, projection welding, seam welding, dll. Cara mengelas yang sering dipergunakan dalam praktek dan termasuk klasifikasi las busur listrik adalah : las elektroda terbungkus, las busur dengan pelindung gas dan las busur dengan pelindung bukan gas. Las elektroda terbungkus (SMAW) adalah cara pengelasan yang banyak digunakan pada masa ini. Prinsip Kerja Proses Pengelasan Busur Listrik Proses pengelasan SMAW juga dikenal sebagai proses MMAW (Manual Metal Arc Welding). Dalam pengelasan ini, logam induk mengalami pencairan akibat pemanasan dari busur listrik yang timbul antara ujung elektroda dan permukaan benda kerja. Dalam cara pengelasan ini digunakan kawat elektroda logam yang dibungkus dengan fluks. Pada gambar di bawah dapat terlihat dengan jelas bahwa busur listrik terbentuk di antara logam induk dan ujung elektroda. Karena panas dari busur ini maka logam induk dan ujung elektroda tersebut mencair dan kemudian membeku bersama.
16
Skema Welding Circuit
Gambar proses SMAW Arus yang digunakan dalam proses ini adalah 50 A sampai 300 A, dengan daya secara umum kurang dari 10 kW. Arus yang digunakan adalah AC atau DC. Pola pemindahan logam cair sangat mempengaruhi sifat mampu las dari logam. Secara umum dapat dikatakan bahwa logam mempunyai sifat mampu las tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran yang halus. Sedangkan pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan juga oleh komposisi dari bahan fluks yang digunakan. Selama proses pengelasan, bahan fluks yang digunakan untuk membungkus elektroda mencair dan membentuk terak (slag) yang kemudian menutupi logam cair yang terkumpul di tempat sambungan dan bekerja sebagai penghalang oksidasi. Dalam beberapa fluks bahannya tidak dapat terbakar, tetapi berubah menjadi gas yang juga menjadi pelindung dari logam cair terhadap oksidasi dan memantapkan busur.
17
Perubahan Struktur Mikro dan Sifat Mekanik Akibat Pengelasan Selama proses pengelasan benda kerja mengalami siklus termal, yaitu pemanasan lokal yang diikuti oleh pendinginan. Hal ini dapat mengakibatkan perubahan struktur mikro dan sifat mekanik pada benda kerja. Akibat perubahan tersebut, daerah-daerah dalam pengelasan dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu: 1. Logam lasan (weld metal ) 2. Daerah terpengaruh panas (heat affected zone) 3. Logam induk (base metal )
Weld Metal
HAZ
Base Metal
Daerah pengelasan
18
4. Prosedur Percobaan Dalam praktikum ini saudara akan diberi spesimen dengan 2 jenis baja, satu jenis spesimen akan digunakan untuk melihat pengaruh besarnya arus terhadap kekuatan sambungan las. Spesimen dengan jenis baja yang lain digunakan untuk melihat kualitas hasil pengelasan dengan cara diuji tarik atau diuji keras. Pengujian tarik untuk melihat kualitas pengelasan .
Ambil dua spesimen berbentuk flat dari material yang sama
Bersihkan kedua permukaan kontak spesimen tersebut Lakukan uji coba pengelasan untuk mendapatkan hasil las yang baik Lakukan uji tarik untuk mendapatkan kualitas hasil pengelasan a. Pengujian kekerasan untuk melihat kualitas pengelasan
Ambil dua spesimen berbentuk flat dari material yang sama
Bersihkan kedua permukaan kontak spesimen tersebut Lakukan uji coba pengelasan untuk mendapatkan hasil las yang baik Lakukan uji keras setiap 1 mm dari daerah lasan, HAZ, hingga logam induk
19
5. Data Percobaan Kekuatan akibat proses pengelasan. Spesimen Bahan : Tebal : Mesin Las Arus : Tegangan : Daya :
No. Spesimen
Fmax (N)
u (N/mm2)
Tipe kerusakan (geser/sobek)
Kekerasan akibat proses pengelasan Spesimen Bahan : Tebal : Mesin Las Arus : Tegangan : Daya :
Weld Time
Diameter Lasan (mm)
Kekerasan Mikro VHN0.5 Logam Lasan
HAZ
Logam Induk
20
6. Tugas Pendahuluan 1. Apakah yang dimaksud dengan sifat mampu las (weldability) logam. Parameter apa saja yang mempengaruhi weldability tersebut? 2. Apa yang dimaksud dengan preheating dan post heating pada pengelasan serta apa pula kegunaannya? 3. Parameter apa saja yang mempengaruhi dalam proses pengelasan ? jelaskan! 4. Sebutkan jenis dan fungsi dari fluks! Jelaskan! 5. Mengapa pengelasan pada baja cenderung mengeraskan daripada melunakkan material? Jelaskan! 7. Pertanyaan Setelah Praktikum 1. Apa penyebab hasil lasan dapat retak? Jelaskan alasannya dan bagaimana memperbaikinya? 2. Proses pengelasan sering mengakibatkan munculnya tegangan sisa pada benda kerja yang dilas, apa yang dimaksud dengan tegangan sisa, bagaimana mekanisme terjadinya, dan bagaimana cara mencegahnya? 3. Heat input pada pengelasan busur (arc welding ) dinyatakan sebagai Q = V I t, jelaskan perbedaan pembangkitan panas pada arc welding dan resistance welding . 4. Pengujian-pengujian apa saja yang bisa dilakukan untuk mengetahui kualitas hasil lasan? 5. Apa yang dimaksud dengan retak dingin dan apa yang menyebabkan retak dingin ? 8. Tugas Setelah Praktikum Sertakanlah tugas-tugas berikut dalam laporan praktikum. 1. Susunlah suatu metoda untuk memperkirakan lebar daerah HAZ pada pengelasan baja karbon medium! 2. Dari hasil pengujian kekerasan pada daerah lasan, HAZ, dan logam induk, buatlah kurvanya dan tarik kesimpulan yang bisa didapat dari kurva tersebut 9. Daftar Pustaka 1. Rossi, BE., “Welding Engineering”, Mc Graw-Hill Book company, New York, 1954. 2. AWS,”Welding Handbook”, American Welding Society, New York, 1950. 3. Wiryosumarto, H., “Teknik Pengelasan Logam”, Pradnya Paramita, Jakarta, 1985.
21
Modul Cross-linking Polymer Sifat polimer terkait erat dengan strukturnya. Polimer dengan atau tanpa ikatan silang akan memberikan sifat yang berbeda. Pada percobaan ini akan dibuat cross-linked polymer atau dikenal dengan slime polymer yang terbuat dari Polyvinyl alkohol (PVA) dan borax, dan akan diamati sifat yang dihasilkan. Alat: 1.
Timbangan
2.
Gelas plastik atau kertas
3.
Pengaduk
4.
Gelas kimia
5.
Heater
Bahan: 1.
Natrium Borax
2.
Polyvinyl alkohol (PVA)
3.
Pewarna makanan merah, kuning, hijau,biru.
4.
Aquades
Cara kerja: 1.
Siapkan 4% larutan natrium borate (Na2B4O7. 10 H2O)
2.
Siapkan larutan PVA sebagai berikut:
3.
-
Hangatkan 250 mL air pada suhu 60 -70°C
-
masukkan 10 gram PVA kedalam air tersebut.
-
panaskan larutan tidak melebihi 80°C dan aduk hingga larutan menjadi jernih.
Siapkan sampel sebagai berikut: Warna
Larutan PVA
Air
Borax
Merah
15 mL
15 mL
10 mL
Kuning
15 mL
30 mL
10 mL
Hijau
15 mL
0 mL
10 mL
Biru
15 mL
15 mL
20 mL
4.
Masukkan larutan PVA ke dalam gelas, tambahkan air dan aduk dengan sendok kayu.
5.
Tambahkan satu atau dua tetes pewarna makanan sesuai dengan tabel diatas kedalam campuran PVA dan aduk
6.
Ukur larutan borax sesuai tabel dan masukkan kedalam larutan PVA
7.
Keluarkan polimer dari gelas dan biarkan beberapa saat
22
8.
Bentuk polimer menjadi bola dan letakkan di telapak tangan. Apakah bola tersebut masih terjaga bentuknya?
9.
Letakkan bola tersebut diatas meja, pantulkan, dan catat pengamatan anda.
23
Modul Mendaur Ulang Plastik Plastik adalah material yang digunakan manusia setiap harinya. Daur ulang plastik merupakan suatu hal yang penting untuk diketahui untuk melindungi alam dari kerusakan akibat sampah plastik. Dengan mempelajari tentang mendaur ulang plastik serta jenis plastik apa saja yang dapat di daur ulang dan manfaat dari daur ulang, diharapkan akan menimbulkan kesadaran untuk memilah sampah plastik yang kita hasilkan.Percobaan ini akan menunjukkan bagaimana sifat plastik thermoplast dan cara mendaur ulangnya. Alat : 1.
Gunting
2.
Heater
3.
Pengaduk magnetik
4.
Pan dari aluminum foil
Bahan : 1.
Plastik yang mewakili kode daur ulang 1, 2, 4, 5 dan 6
Cara kerja: 1.
Potong masing masing plastic yang mewakili kode 1,2,4,5 dan 6 (tidak kode 3 karena berbahaya)
2.
Letakkan semua potongan plastic di dalam aluminum foil pan
3.
Letakkan pan diatas heater
4.
Tekan plastic untuk mempercepat proses pelelehan plastic
5.
Ketika plastic mulai meleleh (akan dimulai dengan melunaknya plastic), aduk potongan plastic dengan pengaduk magnetik
6.
Dinginkan plastic, catat pengamatan anda
24
