METALLURGI PENGELASAN

PENDAHULUAN METALLURGI : ilmu yang mempelajari sifat sifat logam METALURGI FISIK : heat treatment, mechanical testing, metallography, dan sistim penomoran. 2. PROSES METALURGI : reproduksi bijih besi, Ekstraksi bijih logam dan logam paduan,dan proses pengecoran logam. PENGELASAN : seni dan ilmu dari penggabungan/penyatuan logam dengan menggunakan gaya tarik kohesif dan adesif diantara kedua logam tersebut

PENDAHULUAN Metalurgi pengelasan : ilmu yang mempelajari sifat dan teknologi penyatuan logam Baja karbon adalah campuran besi dan karbon (≤0.8% C) dengan kandungan mangan tidak lebih dari 1,65%, silicon dan tembaga masing-masing 0,6 %

PROSES PEMBUATAN BAJA

PROSES PEMBUATAN BAJA

JENIS-JENIS BAJA KARBON Klasifikasi baja berdasarkan kandungan unsur karbon baja karbon menurut tingkat deoksidasi baja karbon berdasarkan sifat sifat mekanisnya index spesifikasi / klasifikasi baja karbon dan baja paduan ( steel alloys )

Klasifikasi baja berdasarkan kandungan unsur karbon Percent Carbon content Common name Typical hardness, Rockwell Example of usage 0.005 max Open-coil Decaburized steel 35-B One-coat enameling sheet Non-aging drawing sheet 0.03 max Armco ingot iron 45-B Enameling, galvanizing, And deep drawing sheet 0.15 max Low-carbon steel 60-B General purpose steel for auto frames, wheel,etc., welding electrode core wire 0.15 - 0.35 Mild steel 90-B Structural shapes and bars 0.53 - 0.60 Medium-carbon steel 25-C Machine parts and tools 0.6 - 1.0 High-carbon steel 40-C Railroads rails, dies and springs

baja karbon menurut tingkat deoksidasi Kelas Baja Tingkat Jenis Komposisi Kimia (%) Cara Rongga Pemisahan deoksidasi Baja C Si Mn Deoksidasi Halus Penyusutan Baja rim rendah karbon <0.3 < 0.01 0.25-0.45 Fe - Mn Banyak sedikit sekali Baja semi-kil sedang < 1.0 0.01 - 0.1 0.45 - 0.8 Fe - Si (dalam tungku) Baja kil tinggi < 1.5 > 0.1 > 0.3 Fe - Si, Al hampir banyak khusus (dalam ladel) tidak ada

baja karbon berdasarkan sifat mekanisnya Jenis dan Kelas kadar kekuatan perpanjangan kekerasan Brinnel Penggunaan karbon luluh tarik (%) (kg/mm2) Baja karbon rendah Baja lunak 0.08 18.28 32-26 40-30 95-100 pelat tipis khusus Baja sangat 0.08-0.12 20-29 36-42 80-120 batang, kawat lunak 0.12-0.20 22-30 38-48 36-24 100-130 konstruksi umum Baja sete- 0.20-0.30 24-36 44-55 32-22 112-145 ngah lunak Baja karbon sedang 0.30-0.40 30-40 50-60 30-17 140-170 alat alat mesin ngah keras Baja keras 0.40-0.50 34-46 58-70 26-14 160-200 perkakas Baja karbon tinggi 0.50-0.80 36-47 65-100 20-11 180-235 rel, pegas, dan keras kawat pegas

index spesifikasi baja Number    (SAE/AISI)    Type of Steel Description 10xx  Carbon C, Mn, P, S 11xx 13xx Manganese 1.75% Mn 23xx Nickel Steels 3.50% Ni 25xx Nickel Steel 5.00% Ni 31xx Nickel-Chromium 1.25% Ni & .65% Cr 33xx 3.00%Ni & 1.57% Cr. 303xx Corrosion & Heat Resistant 40x Molybdenum .25% Mo 41xx .95% Cr 43xx Nickel-Chromium-Moldb 1.82% Ni,.50% Cr, .25% Mo 47xx 1.05%Ni, .45%Cr, .20%Mo 86xx .55%Ni, .50%Cr, .20%Mo 87xx .55%Ni, .50%Cr, .25%Mo 93xx 3.25%Ni, 1.20%Cr, .12%Mo 98xx 1.00%Ni, .80%Cr, .25%Mo 46xx Nickel-Moldb 1.57%Ni, .20%Mo 48xx 350%Bi, 0.25% Mo 50xx Chromium .27-.50%Cr, Low Chromium 51xx .80-1.05%Cr, Low Chromium 51xxx 1.02&Cr, Medium Chromium 52xxx 1.45% Cr, High Chromium 514xx Corrosion & Heat Chromium 61xx Chromium-Vanadium .95% Cr, 0.15 92xx Silicon-Manganese .65-.87% Mn, .85-2.00% Si index spesifikasi baja

DIAGRAM FASA BESI-KARBIDA BESI

DIAGRAM FASA BESI-KARBIDA BESI Austenit : phasa baja karbon yang hanya mungkin terbentuk pada temperatur tinggi. Struktur atomnya adalah FCC dengan kandungan karbon maksimal 1.7 % Ferit : tahap ini struktur karbonnya adalah BCC dimana kandungan karbonnya sangat sedikit, 0.0001 % pada temperatur ruangan. Fasa ini dapat berupa alpha ferrite atau delta ferrite. Cementit : tidak seperti ferit dan austenite, cementite adalah fasa dengan tingkat kekerasan yang sangat tinggi. Dimana kandungan karbonnya mencapai 6.7 % dan sisanya besi. Rumus kimianya adalah Fe3C. Pearlit : campuran dari ferrite dan cementite dalam butiran tunggal

PENGARUH LAJU PENDINGINAN

LAJU PENDINGINAN pendinginan lambat dari temperatur austenit () ke temperatur ruangan  (austenit)   (ferrit) + Fe3C = pearlit

Formasi pearlit dan austenit

Struktur mikro baja pada pendinginan lambat. (c) (b) (a) 0% karbon, besi murni. (b) 0,4 % C ferit + perlit. (c) 1,4 % C ferit + cementit

LAJU PENDINGINAN 2. pendinginan cepat dari temperatur austenit () ke temperatur ruangan.  (austenit)  Martensite

Stuktur mikro martensit

SIKLUS TERMAL DAERAH LAS logam las ( weldment ) daerah pengaruh panas (Heat Affected Zone) yang disingkat menjadi daerah HAZ logam induk ( Base Metal or Parent metal ) Logam las Logam induk HAZ

Pembekuan Dan Struktur Logam Lasan

Reaksi Metalurgi Yang Terjadi Dalam proses pembekuan Pemisahan lubang lubang halus proses deoksidasi

Siklus termal las pada beberapa jarak dari batas las

DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ) Skema struktur mikro pada daerah HAZ

DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ) Perubahan temperature transisi daerah lasan

DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ) skema perubahan struktur di HAZ

DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ) Pengaruh pengelasan beberapa material pada daerah HAZ : 1. logam diperkuat pemadu 2. material dikeras regangkan 3. material dikeraskan presipitasi 4. material pengerasan transformasi

DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ)

DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ) Lebar Daerah Terpengaruh Las

KETANGGUHAN DAERAH LAS Ketangguhan dan Penggetasan pada Daerah HAZ 1. Pengujian ketangguhan dari daerah las Uji tumbuk Charpy dengan takik V-2 mm

KETANGGUHAN DAERAH LAS 2. Ketangguhan Dan Penggetasan Batas Las Tergantung pada suhu pemanasan maksimum dan kecepatan pendinginan dari 800 0C ke 500 0C

KETANGGUHAN DAERAH LAS Pengaruh komposisi kimia dan masukan panas las terhadap penggetasan batas las Penurunan kadar karbon dan penambahan nikel akan memperbaiki ketangguhan batas las Makin tinggi kekerasan baja, tingkat kegetasan yang terjadi karena perubahan masukan panas lebih besar

KETANGGUHAN DAERAH LAS Metoda untuk menurunkan penggetasan batas las Penggunaan baja yang kurang peka terhadap penggetasan batas las Pembatasan masukan panas Penurunan penggetasan melalui cara pengelasan

KETANGGUHAN DAERAH LAS Ketangguhan Logam Las 1. Pengaruh Oksigen logam las mengandung lebih banyak oksigen ketika logam las mencair 2. Pengaruh Struktur terjadi pemisahan komponen yang menyebabkan terjadinya struktur yang tidak homogen

KETANGGUHAN DAERAH LAS Penggetasan Pada Daerah Las Karena Pembebasan Tegangan pembebasan tegangan = Pengelasan yang diikuti dengan pemanasan mendekati suhu rekristalisasi baja yang menyebabkan terjadinya perubahan struktur dan pengendapan karbida dapat menurunkan ketangguhan sambungan las

PENGELASAN BAJA KARBON

PENGELASAN BAJA KARBON BAJA KARBON RENDAH MUDAH DILAS

PENGELASAN BAJA KARBON Baja Karbon Sedang dapat dilas dengan busur tahanan dan gas menghasilkan struktur yang lebih keras pemanasan mula

PENGELASAN BAJA KARBON Baja Karbon Tinggi sangat jarang dilas kecuali untuk keperluan khusus, lebih getas dan memerlukan pemanasan mula

PENGELASAN BAJA KARBON Suhu pemanasan mula pada pengelasan baja karbon sedang dan tinggi kadar karbon (%) Suhu Pemanasan Mula (0C) 0.20 maks. 90 (maks) 0.20 - 0.30 90 - 150 0.30 - 0.45 150 - 260 0.45 - 0.8 260 - 420

Pemilihan elektroda terbungkus untuk baja karbon sedang dan tinggi Ekivalen karbon   sifat elektroda untuk mendapatkan kekuatan sambungan yang hampir sama dengan logam induk elektroda untuk mendapatkan pengelasan yang mudah las *5 kode elektroda *1 suhu perlakuan panas *2 kode elektroda suhu perlakuan panas 0.040 - 0.49 D JIS Z3212-1976 pemanasan mula suhu kamar 150 0C pemanasan akhir 150 0C Z3211-1978 (pemanasan akhir 650 0C) JIS *3 *4 Z3221-1968 0.5 - 0.59 x pemanasan mula 250 0C pemanasan akhir 650 0C Z3211-1968 0.6 - 0.69 pemanasan mula 300 0C Z3221-1978 AWS E10016-G 0.70 - 0.79 E11016-G pemanasan mula 350 0C ≥ 0.80 *1. kekuatan tarik dari lasan akan sedikit lebih tinggi dari apa yang tertulis dalam tabel *2. suhu pemanasan mula harus disesuaikan dengan pelat dan besarnya tegangan penahan *3. dalam penggunaan elektroda JIS D309 harus diusahakan agar mendapatkan tebal dan penembusan dangkal dengan menggunakan arus rendah *4. pemanasan mula tidak diharuskan tetapi lebih baik dilaksanakan. Pemanasan akhir perlu *5. simbol sifat mampu las :  = sukar x = sangat sukar

PENGELASAN BAJA KARBON pengelasan baja karbon sedang dan tinggi

RETAK PADA DAERAH LAS Jenis Retak Las : 1. retak dingin : retak yang terjadi didaerah las pada suhu dibawah suhu transformasi martensit sekitar 300 °C 2. retak panas : retak yag terjadi pada suhu diatas 550 °C

RETAK PADA DAERAH LAS retak dingin

RETAK PADA DAERAH LAS retak dingin 1. penyebab Struktur dari daerah HAZ Hidrogen difusi dalam daerah las Tegangan sisa

RETAK PADA DAERAH LAS Retak dingin 2. Penanggulangan : Mengurangi terbentuknya struktur martensit pada daerah HAZ Menggunakan elektroda dengan fluks dengan kadar hidrogen rendah. Menghilangkan kristal air yang terkandung dalam fluks basa yang sering digunakan dalam las busur rendam Elektroda yang akan digunakan diberi pemanasan awal dulu sehingga tidak menyerap uap air Sebelum mengelas, daerah sekitar kampuh harus dibersihkan dari air, karat, debu, minyak dan zat orgaik yang dapat menjadi sumber hidrogen Penggunaan CO2 dapat mengurangi terjadinya difusi hidrogen Pemilihan dan pengawasan serta cara pengelasan untuk menghindari tegangan sisa

RETAK PADA DAERAH LAS Retak panas

RETAK PADA DAERAH LAS Retak panas Adanya tegangan yang timbul yang disebabkan oleh penyusutan dan sifat baja yang ketangguhannya turun pada suhu sedikit dibawah suhu pembekuan terjadi pada batas butir Penanggulangan retak panas : menurunkan kadar Si dan Ni serendah mungkin menghilangkan kandungan S dan P sejauh mungkin

MASALAH MASALAH TIPIKAL PENGELASAN PENYEBAB PERBAIKAN RETAK PADA LOGAM LAS Kekakuan sambungan tinggi Mengurangi laju pendinginan (pemanasan awal) Meminimalkan tegangaan penyusutan Menaikkan kekuatan logam las Adanya elemen tambahan yang berlebihan pada logam induk Merubah besarnya arus Merubah polaritas las bila mungkin Melapisi logam las dan pada saat pengelasan meggunakan ampere yang rendah Elektroda cacat (lembab misalnya) Mengganti elektroda. Elektroda dipanaskan Sulfur yang tinggi di logam induk (terutama pada baja karbon dan baja campuran) Proses pengelasan dengan elemen untuk memperbaiki kandungan sulfur Distorsi angular Menyeimbangkan kedua sisi logam induk Pemanasan awal Manik las yang kecil Menaikkan/memperbesar area las Menggunakan elektroda yang lebih besar

RETAK PADA LOGAM INDUK Hidrogen di atmosfir Menggunakan proses las yang bebas hydrogen misalnya GMAW Retak panas pada logam induk Masukan panas dikurangi Menaikkan kecepatan pengelasan Mengganti material Kekuatan tinggi, keuletan rendah Menggunakan material annil Menggunakan material dengan pembebasan tegangan Kekerasan tinggi Pemanasan awal Menggunakan pendinginan lambat Las dengan menggunakan elektroda austenit Phasa getas Pemanasan lanjut Kandungan lead yang tinggi Ganti material Las dengaan masukan panas yang rendah PEREMBESAN Kanndungan oksigen,hydrogen, dan nitrogen diudara Menggunakan proses las yang rendah hydrogen misalnya GMAW Laju pembekuan terlalu tinggi Menaikkan panas masukan Menggunakan filler melting yang lebih rendah Oli, cat, dan karat di logam induk Membersihkan permukaan sambungan Permukaan elektroda GMAW kotor Memakai pembersih yang khusus Busur api terlalu panjang Control yang lebih baik pada parameter las

TERIMA KASIH