UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PENGARUH PERUBAHAN WAKTU ANNEALING HINGGA 20 MENIT TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KUAT TARIK BAJA TABUNG JIS G 3116 SG 295 Disusun Oleh : Nama : Arif Gandavi N P M : 20405115 Jurusan : Teknik Mesin Pembimbing I : Prof. Drs. Syahbuddin, MSc., PhD. Pembimbing II : Elbi Wiseno, ST., MT.  UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

ABSTRAKSI Dalam pembuatan tabung gas LPG 3kg terdapat proses annealing, yang bertujuan untuk menghilangkan residual stress material tabung, memperbaiki keuletan material tabung, menyeragamkan struktur logam, memperhalus ukuran butir, dan menjamin kualitas material tabung yang akan di proses ke tahap selanjutnya yaitu proses blasting. Pada penelitian ini sampel di ambil dari baja tabung JIS G 3116 SG 295 yang diproduksi pada PT. Indonusa Harapan Masa. Ada empat sampel yang diteliti yaitu sampel pertama tanpa di annealing, sampel kedua di annealing 10 menit, sampel ketiga di annealing 15 menit, sampel keempat di annealing 20 menit. Suhu yang digunakan pada proses annealing 4800C hingga 6300C. Dari hasil metalografi didapatkan fasa besi-α (ferrit) yang berwarna putih dan perlit yang berwarna gelap, dan dari hasil metalografi menunjukkan bahwa pada sampel yang di annealing 20 menit menunjukan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan sampel yang lainnya. Dari hasil uji tarik menunjukan bahwa kuat tarik pada sampel yang di annealing 10 menit dengan nilai 47[461] kg/mm2[Mpa] menunjukan hasil yang lebih baik dibandingkan sampel yang lainnya. Dan untuk batas luluh dan elongationnya mengalami peningkatan persentase. Semakin lama sampel di annealing dengan suhu yang semakin tinggi, maka keuletan dan ketangguhannya semakin meningkat.

Latar Belakang Permasalahan Batasan Masalah Tujuan Penelitian Banyak hal yang terus dikembangkan pada produksi tabung LPG 3 kg. Diantaranya adalah pengembangan pada badan tabung yaitu dengan proses annealing. Pada saat proses annealing badan tabung atau baja tabung JIS G 3116 SG 295 mengalami proses laku panas yang menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan sifat mekanik. Sifat mekanik yang dihasilkan harus baik dan disesuaikan, Permasalahan Maka perlu dilakukan pengujian mekanik kuat tarik di mana harus sesuai dengan standar yang digunakan mengacu pada spesifikasi tabung LPG ukuran 3 kg (SNI 1452-2007) kuat tarik 41 kgf/mm2 - 51,3 kgf/mm2. Dalam penelitian ini akan menganalisa kuat tarik dan struktur mikro pada badan tabung gas LPG 3 kg atau baja tabung JIS G 3116 SG 295. Batasan Masalah Annealing hanya dilakukan pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 10, 15, dan 20 menit saja. Fasa yang terbentuk pada badan tabung LPG 3 kg/JIS G 3116 SG 295. Pengujian kuat tarik. Pengujian metalografi. Tujuan Penelitian Mengetahui nilai kuat tarik baja tabung JIS G 3116 SG 295. Mengetahui Struktur mikro baja tabung JIS G 3116 SG 295. Membandingkan dan menerapkan teori-teori perkuliahan dengan kenyataan kerja yang ada di lapangan.

Landasan Teori Tabel klasifikasi baja karbon Baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan sedikit Si, Mn, P, S dan Cu. Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar karbon, karena itu baja ini dikelompokan berdasarkan kadar karbonnya. Baja karbon rendah adalah baja dengan kadar karbon kurang dari 0,30%, baja karbon sedang mengandung 0,30% sampai 0,45% karbon dan baja karbon tinggi berisi karbon antara 0,45% sampai 1,70%. Tabel klasifikasi baja karbon Jenis Kelas Kadar Kekuatan Perpanjangan Kekerasan   karbon luluh tarik (%) Brinell (kg/mm2) Baja lunak khusus 0,08 18-28 32-36 40-30 95-100 Baja karbon Baja sangat lunak 0,08-0,12 20-29 36-42 80-120 rendah Baja lunak 0,12-0,20 22-30 38-48 36-24 100-130 Baja setengah lunak 0,20-0,30 24-36 44-55 32-22 112-145 Baja setengah keras 0,30-0,40 30-40 50-60 30-17 140-170 sedang Baja keras 0,04-0,50 34-46 58-70 26-14 160-200 tinggi Baja sangat keras 0,50-0,80 36-47 65-100 20-11 180-235

Diagram Fase Kesetimbangan Pada kandungan karbon mencapai 6,67% terbentuk struktur mikro dinamakan sementit Fe3C. Sifat-sifat cementite adalah sangat keras dan sangat getas. Pada sisi kiri diagram di mana pada kandungan karbon yang sangat rendah, pada suhu kamar terbentuk struktur mikro ferrit. Pada baja dengan kadar karbon 0,83%, struktur mikro yang terbentuk adalah perlit, kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik eutectoid. Pada baja dengan kandungan karbon rendah sampai dengan titik eutectoid, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara ferrit dan perlit. Pada baja dengan kandungan titik eutectoid sampai dengan 6,67%, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara perlit dan sementit. Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan terbentuk struktur mikro ferrit delta lalu menjadi struktur mikro austenit. Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknya kadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadi austenit.

Struktur mikro dalam baja karbon Struktur mikro dalam baja karbon rendah

Annealing Annealing adalah suatu proses laku panas (heat treatment) yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam proses pembuatan suatu produk. Tahapan dari proses anneling ini dimulai dengan memanaskan logam (paduan) sampai temperatur tertentu, menahan pada temperatur tertentu tersebut selama beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan. Kemudian mendinginkan logam atau paduan tersebut dengan laju pendinginan yang cukup lambat. Jenis annealing itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi benda kerja, temperatur pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan (cooling rate), dan lain sebagainya.   Tujuan dari annealing ialah untuk : Mendapatkan baja yang mempunyai kadar karbon tinggi, tetapi dapat dikerjakan mesin atau pengerjaan dingin. Memperbaiki keuletan. Menurunkan atau menghilangkan ketidak homogenan stuktur. Memperhalus ukuran butir. Menghilangkan tegangan dalam. Menyiapkan struktur baja untuk proses perlakuan panas. Proses annealing adalah sebagai berikut: Benda kerja dimasukan kedalam tungku pemanas atau kotak baja yang di isi dengan terak / pasir yang dipanaskan. Panaskan pada temperatur tertentu selama waktu tertentu. Setelah cukup waktunya benda kerja dikeluarkan dari tungku panas tersebut. Benda kerja didinginkan dengan perlahan-lahan.

Konstruksi umum tabung LPG

Uji Tarik Dimensi spesimen uji tarik (JIS Z 2201) Gambaran singkat uji tarik dan datanya

METODOLOGI PENELITIAN Annealing Sampel Uji Metalografi Uji Tarik Mulai Studi Literatur Data Analisa Kesimpulan Selesai Diagram Alir Penealitian

Persiapan Bahan Pengujian Bahan tabung gas LPG yang digunakan dalam penelitian adalah baja tabung JIS G 3116 SG 295 yang diambil dari PT. INDONUSA HARAPAN MASA. C % Si Mn P S Cr Mo Ni Al 0,108 0,212 0,638 0,0246 0,0111 0,0233 0.0050 0,0384 0,0020 Cu % Nb Ti V B Zr CE (IIW) *) Pcm ) 0.0579 0.0021 0.0153 0.0061 0.0032 0.23 0.17 *) CE (IIW) (%) = C + (Mn)/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 **) Pcm (%) = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B Komposisi kimia hot rolled steel JIS G 3116 SG 295 sebagai badan tabung upper dan lower

Diagram alir proses uji tarik Mulai Preparasi Sampel Uji Tarik Persiapan, Pemasangan Sampel Pada Mesin Uji Tarik Proses Uji Tarik Data Analisa Uji Tarik Selesai Diagram alir proses uji tarik

Diagram alir proses metalografi

PEMBAHASAN Struktur mikro baja tabung gas yang tidak di annealing dengan pembesaran 400X ferrit perlit Struktur mikro baja tabung gas yang di annealing selama 10 menit dengan pembesaran 400X Struktur mikro baja tabung gas yang di annealing selama 15 menit dengan pembesaran 400X Struktur mikro baja tabung gas yang di annealing selama 20 menit dengan pembesaran 400X

Grafik perbandingan rata-rata diameter perlit (m) dan faktor rasio Grafik perbandingan rata-rata simpangan baku dari ukuran perlit (m) dan faktor rasio Grafik persentase ukuran perlit pada permukaan

Sampel sebelum di uji tarik Sampel sesudah di uji tarik Grafik perbandingan elongasi pada hasil uji tarik JIS G 3116 SG 295 Grafik perbandingan kuat tarik dan batas luluh JIS G 3116 SG 295

Kesimpulan Dari hasil penelitian strukturmikro dan kekuatan tarik baja tabung gas LPG 3 kg JIS G 3116 SG 295 di dapat kesimpulan sebagai berikut :   Pada struktur mikro baja tanpa di annealing didapatkan fasa besi-α (ferrit) yang berwarna putih dan pearlit yang berwarna gelap. Terdapat fasa besi-α (ferrit) yang dikelilingi fasa perlit berwarna gelap yang merata dan menyebar. Rata-rata ukuran perlitnya 15,76 m, distribusi perlitnya 1,75%. Kuat Tariknya 46 kgf/mm2, batas luluhnya 31 kg/mm2, dan elongasinya 28,90%. Untuk struktur mikro baja yang diannealing pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 10 menit terjadi perubahan ukuran perlit yang sedikit lebih besar, tetapi penyebarannya berkurang. Rata-rata ukuran perlitnya 22,49 m, distribusi perlitnya 2,50%. Kuat tariknya 47 kgf/mm2, batas luluhnya 35 kg/mm2, dan elongasinya 30,90%. Pada struktur mikro baja yang di annealing pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 15 menit terdapat perubahan fasa perlit yang ukurannya lebih besar dari pada ukuran perlit sampel sebelumnya. Rata-rata ukuran perlitnya 26,34 m, distribusi perlitnya 3,25%. Kuat tariknya 46 kgf/mm2, batas luluhnya 35 kg/mm2, dan elongasinya 31,10%. Untuk struktur mikro baja yang di annealing pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 20 menit terjadi perubahan fasa besi-α (ferrit) lebih bersih putih dari pada fasa ferrit sampel lainnya. Fasa perlitnya membesar. Rata-rata ukuran perlitnya 29,70 m, distribusi perlitnya 4,00%. Kuat tariknya 46 kgf/mm2, batas luluhnya 37 kg/mm2, dan elongasinya 33,00%. Dari hasil metalografi menunjukkan bahwa baja yang di annealing selama 20 menit lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya. Semakin bertambah waktu annealing maka semakin meningkat ukuran perlit dan distribusi perlitnya. Untuk kuat tarik baja yang mendekati standar SNI 1452-2007 adalah baja yang di annealing pada suhu 4800C hingga 6300C dengan waktu 10 menit yaitu 47 kgf/mm2. Semakin lama di annealing maka batas luluh dan persentase elongasinya semakin naik. Sehingga pengaruh waktu annealing menentukan struktur mikro, kekuatan, keuletan, dan kualitas baja tabung JIS G 3116 SG 295.

DAFTAR PUSTAKA [1]. Krauss, George, Steel Heat Treatment and Processing Principles, ASM International, Material Park, Ohio, 1995. [2]. Wiryosumarto, Harsono, Toshie, okumura, Teknologi Pengelasan Logam, Pradnya Paramita, Jakarta, 2000. [3]. Google, SNI Tabung Baja LPG SNI 1452:2007/ [4]. Google, Mengenal Uji Tarik dan Sifat-sifat Mekanik Logam/ [5]. http://www.infometrik.com/wp-content/uploads/2009/09/image/ [6]. JIS Handbook, Ferrous Materials & Metallurgy II (English Version), 2005. [7]. http://www.google.co.id/search?q=PENGKAJIAN+KARAKTERISTIK+ BAHAN+BAKU+%28RAW+MATERIAL%29+LEMBARAN+BAJA +%28STEEL+PLATE%29+UNTUK+TABUNG+GAS+3KG++PRODUK +LOKAL+%26+IMPOR+SECARA+METALURGI&ie=utf-8&oe=utf- 8&aq=t&rls=org.mozilla:id:official&client=firefox-a [8]. Google, Gambar Dimensi Tabung Gas LPG 3 kg/ [9]. CMPFA, Laporan Pengujian Tarik, LAB UJI MATERIAL, Kampus Baru UI, Depok, 2010.

TERIMA KASIH