METALLURGI PENGELASAN

Presentasi berjudul: "METALLURGI PENGELASAN"— Transcript presentasi:

1 METALLURGI PENGELASAN

2 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

3 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 %

4 PROSES PEMBUATAN BAJA

5 PROSES PEMBUATAN BAJA

6 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 )

7 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 Mild steel 90-B Structural shapes and bars Medium-carbon steel 25-C Machine parts and tools High-carbon steel 40-C Railroads rails, dies and springs

8 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 Fe - Mn Banyak sedikit sekali Baja semi-kil sedang < 1.0 Fe - Si (dalam tungku) Baja kil tinggi < 1.5 > 0.1 > 0.3 Fe - Si, Al hampir banyak khusus (dalam ladel) tidak ada

9 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 20-29 36-42 80-120 batang, kawat lunak 22-30 38-48 36-24 konstruksi umum Baja sete- 24-36 44-55 32-22 ngah lunak Baja karbon sedang 30-40 50-60 30-17 alat alat mesin ngah keras Baja keras 34-46 58-70 26-14 perkakas Baja karbon tinggi 36-47 65-100 20-11 rel, pegas, dan keras kawat pegas

10 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 %Cr, Low Chromium 51xx %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 % Mn, % Si index spesifikasi baja

11 DIAGRAM FASA BESI-KARBIDA BESI

12 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, % 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

13 PENGARUH LAJU PENDINGINAN

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

15 Formasi pearlit dan austenit

16 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

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

18 Stuktur mikro martensit

19 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

20 Pembekuan Dan Struktur Logam Lasan

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

22 Siklus termal las pada beberapa jarak dari batas las

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

24 DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ)
Perubahan temperature transisi daerah lasan

25 DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ)
skema perubahan struktur di HAZ

26 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

27 DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ)

28 DAERAH TERPENGARUH PANAS (HAZ)
Lebar Daerah Terpengaruh Las

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

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

31 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

32 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

33 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

34 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

35 PENGELASAN BAJA KARBON

36 PENGELASAN BAJA KARBON
BAJA KARBON RENDAH MUDAH DILAS

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

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

39 PENGELASAN BAJA KARBON
Suhu pemanasan mula pada pengelasan baja karbon sedang dan tinggi kadar karbon (%) Suhu Pemanasan Mula (0C) 0.20 maks. 90 (maks)

40 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 D JIS Z pemanasan mula suhu kamar 150 0C pemanasan akhir 150 0C Z (pemanasan akhir 650 0C) JIS *3 *4 Z x pemanasan mula 250 0C pemanasan akhir 650 0C Z pemanasan mula 300 0C Z AWS E10016-G 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

41 PENGELASAN BAJA KARBON
pengelasan baja karbon sedang dan tinggi

42 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

43 RETAK PADA DAERAH LAS retak dingin

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

45 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

46 RETAK PADA DAERAH LAS Retak panas

47 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

48 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

49 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

50 TERIMA KASIH