PENGARUH SIFAT MEKANIK HASIL WELD OVERLAY CLADDING BAJA KARBON 0.35%C DENGAN ELEKTRODA E 309-16 DAN E 316-16 Yusril Irwan Jurusan Teknik Mesin Institut teknologi nasional ABSTRAK Baja karbon sedang adalah baja yang memiliki unsur karbon antara 0,25 %C hingga 0,55 %C. Baja ini memiliki kelemahan mendasar, yaitu rentan terhadap korosi. Beberapa cara untuk menghambat laju korosi pada baja salah satunya adalah dengan melapisi permukaan menggunakan proses weld overlay cladding (WOC). Proses ini menggunakan las busur listrik, yaitu las busur listrik elektroda terbungkus (SMAW). Pemilihan elektroda pada proses WOC sangat menentukan hasil pelapisan yang disesuaikan dengan sifat-sifat yang dimiliki oleh material dasar dan mengacu pada standar yang telah ditetapkan. Hasil dari proses pengelasan biasanya akan mempengaruhi sifat mekanik dari logam dasar. Makalah ini akan melihat pengaruh sifat-sifat mekanik hasil Proses WOC dengan menggunakan elektroda baja tahan karat E 309-16 dengan E 316-16. Pengujian yang dilakukan adalah uji keras, uji tarik, uji impak, uji bending, serta analisis struktur mikro. Dari hasil proses WOC yang dilakukan terjadi peningkatan kekuatan dan kekerasan tetapi terjadi penurunan ketangguhan dari baja. Penggunaan Elektroda E 309-16 lebih tepat untuk proses WOC untuk baja karbon sedang. Kata Kunci : Weld Overlay Cladding, Elektroda, Sifat Mekanik ABSTRACT Medium carbon steel is steel with carbonic properties between 0.25%C and 0.55%C. This type of carbon has basic weakness, which is corrosive vulnerability. One technique to overcome the weakness is by shielding the surface using weld overlay cladding process. This process uses Arc Welding, the Arc Welding electrode-covered. The choice of electrode in the WOC process determines the shielding result, which is adjusted with the characteristics owned by the basic material and in accordance with the standard. Generally, the result of welding process influences mechanical properties of the basic metal. This paper analyzes the influence of mechanical properties as the result of WOC process using stainless steel electrodes E 309-16 and E 316-16. The tests include hardness test, Tensile test, impact test, bending test, and microstructure analysis. The WOC test shows the increase of strength and hardness, but also the decrease of steel Toughness. The use of electrode 309-16 is more appropriate to WOC process for medium carbon steel. Keywords : Weld Overlay Cladding, Electrode, mechanical properties
PENDAHULUAN saat tidak ini Penggunaaan baja pada tergantikan sebagai bahan konstruksi di industri manufaktur, hal ini dikarenakan baja memiliki keunggulan sifat mekanis yang baik dibandingkan dengan material teknik jenis lain. Selain itu, sifat makanis yang dimiliki sesuai dengan baja dapat divariasikan kebutuhan dan penggunaannya, namun baja memiliki suatu kekurangan yaitu korosi. Salah satu cara untuk menghambat laju korosi pada baja karbon adalah melakukan proses Cladding atau penambahan lapisan pada permukaan baja (Sriwidharto, 2004). Proses cladding terdiri dari bermacam-macam jenis, tergantung dari proses pengerjaannya. Proses tersebut antara lain Roll Cladding (pelapisan permukaan dengan cara rolling), Cladding by Explosion Welding (EXW), Furnace Braze-cladding in Vacum, Press- braze Cladding, Furnace Braze Cladding with Flux or Atmospheres, dan Weld Overlay Cladding(WOC). Dari sekian banyak proses cladding, yang paling banyak digunakan adalah proses Weld Overlay Cladding. Proses WOC merupakan proses pelapisan pemukaan suatu material seperti gambar 1 dengan proses pengelasan. Proses pengelasan yang digunakan secara manual seperti GMAW, SAW, SMAW dalam penelitian ini metoda yang digunakan yaitu metode pengelasan SMAW (Elektroda Terbungkus) (Welding Handbooks Sec. 5. 1985). Lapisan 3 Lapisan 2 Logam induk Lapisan 1 Gambar 1 Weld Overlay Cladding (Welding Handbooks Sec. 5. 1985). Pada proses WOC untuk ketahanan korosi, elektroda yang digunakan adalah elektroda yang tidak mudah terkorosi, yaitu elektroda Stainless Steel. Elektroda pelapis memiliki dalam karakter pengerjaannya, karakteristik tersebut adalah; dilusi, ketebalan deposit dan kecepatan deposisi (ASME Sec. IX-QW 214, 1985). Pemilihan elektroda dalam proses WOC harus mampu membatasi dilusi. Peningkatan dilusi tiga penting terjadi ketika peningkatan deposisi rata-rata, untuk baja karbon rendah, deposit dan dilusi dari karbon logam pengisi harus dipertahankan dalam kondisi level untuk menjaga ketangguhan dari hasil proses. Bahan pelapis proses WOC pada baja untuk ketahanan korosi umumnya menggunakan jenis material seperti austenitic stainless steel, nickel dan bahan nikel (nickel-chromium-iron, nickel-copper dasar allys) (Surahman. T, 2004). Hasil dari proses WOC dengan metoda SMAW dapat mengubah sifat mekanik dari material induk, akibat temperatur pengelasan, perubahan pengaruh komposisi kimia dan pengaruh sifat mekanik dari elektroda pelapis ke material dasar. Pencapaian proses deposition pada proses WOC yang sempurna terhadap ketahanan korosi baja karbon membutuhkan ketelitian yang tinggi tentang metalurgi bahan dasar baja dan bahan pelapis (elektroda). Diagram Schaeffler dapat digunakan untuk memilih dan menentukan elektroda dalam pengelasan logam yang berbeda pada proses WOC (gambar2). Diagram Schaeffler ini juga mengilustrasikan struktur dari berbagai deposit las pada baja karbon dan persentase jumlah dilusi maksimum untuk setiap elektroda (Sriwidharto, 2004). low Data-data pada tabel 1 menunjukkan hubungan antara jenuis elektroda dan dilusi pada karakteristik deposit. Proses pengelasan, prosedur pengelasan, dan pemilihan filler metal harus disesuaikan dengan persentase paduan baja untuk mencapai proses pelapisan based metal yang sempurna. Kesuksesan proses WOC tergantung pada jumlah paduan yang dilibatkan dalam proses, elektroda yang digunakan sebagai pelapis memiliki kriteria yang berbeda-beda (Sriwidharto, bahan elektroda yang tidak memiliki cacat sangat bergantung pada jumlah karbon, manganese, atau columbium dengan silikon, phospor, dan sulfur yang rendah. Pada pelapisan dengan elektroda harus memperhitungkan perbedaan koefisien muai, difusi karbon dari logam induk menuju weld metal dan pembentukan fasa sigma hal ini akan meningkatkan tegangan sisa dan menurunkan ketangguhan (Surahman, T. 2004). Koefisien muai panas austenitic stainless steel lebih tinggi satu setengah kali dari baja karbon oleh karena itu setiap waktu pada pelapisan dipanaskan dan 2004). Kandungan baja tahan karat 1
did den kar aus dinginkan. P ngan bahan rbon terjadi stenitic weld erbedaan pa dasar meny dari bahan d d metal (Plac aduan antara yebabkan dif dasar feritik ck, Van, 1999 a pelapis fusi dari k menuju 9). Ga ambar 2 Diagr ram Schaeffler r (Sriwidharto o, 2004). Un me sep yan ket sur Cr da ningkatkan perti fasa sig ng besar da ahanan terha an Mo dar terbentukny gma, chi dan ari fasa sig adap korosi a dapat ri elektroda ermetalik ya fasa inte ersentase n karbida. Pe gma akan m mengurai n dan keuletan Tab bel 1 Persentas (%)Sr Elektroda E 308 se dilusi untuk k komposi 04 riwidharto. 200 Austenite A & Martensite M (%) 20 Austenite Boundary (%) 13 F Ferrit (%) 5-10 E 316 39 47 11-12 E 309 10 40 8-10 E 310
59 0 E 309 Mo 15 50 5-10 ME ETODOLOG GI PENELI ITIAN Pada pe at mekanik kuatan lentu belum dan Lan jadi. enelitian ini k (kekerasan ur, ketangg sesudah p gkah-langka erubahan i melihat pe tarik, n n, kekuatan uhan) baja karbon C yang proses WOC ilakukan ah yang di sifa kek seb terj dalam sebaga penguj penelitian ai arah atau jian. dapat diliha pedoman da at pada gam ari pengerjaa mbar 3 an dan start Base metal Pembuatan spesim men Uji Mekanik da n Mikro Analisa Struktur M Pengujian awal base 1. Spektrometri k 2. Pengujian mekanik a. Uji tarik b. Uji Keras C. uji Impak d. uji Bending 3. Analisa Struktur M metal Mikro Pember dengan rsihan permukaan n pengamplasan Overlay Claddin Pengelasan SMA Elektroda E 309- ng AW -16 Overla Pengel Elektro ay Cladding asan SMAW oda E 316-16 Pe erataan permukaan dengan Freis Uji Mekanik dan Analisa Struktur Mikro P erbandingan Hasil Pengujian Analisis dan kesimpulan end G Gambar 3 Dia agram Alir Pro n. oses Pengujian Untuk induk penguj tarik, struktu baja d mengh merata harus permuk Logam pelat d mm da mengetahu dilakukan jian mekanik kekerasan, ur mikro. Se di bersihkan hilangkan ke akan permu memperh kaan logam m induk yan dengan ket an lebar 30 m Proses WO n (0.35%C) karat E-30 n Electric. a % dilusi awal dari ui kondisi spektrometr pengujian ngetahui kek k untuk men han dan a ketangguh gelasan perm ebelum peng ngamplasan dengan pen emak serta erak dan le ena proses ukaan, kare k kemulusan hatikan ang akan d m induk ya lapisi berb ng akan di mm, panjan tebalan 10 m mm, OC yang dil menggunak 09-16 dan Pengguna ferrit yang logam ri dan kuatan analisis mukaan untuk untuk WOC dari dilapis. bentuk ng 420 da baja da baja merk da ini <12%) lakukan pad kan elektrod E 316-16, an elektrod g rendah (< karbon tahan Lincoln karena
(gambar 2). Dilusi ferit yang tinggi akan meningkatan kegetasan dari hasil WOC. Pengertian atau sistem penamaan dari elektroda Stainless Steel menurut Welding Handbooks Sec. 5. 1985. standar AWS adalah sebagai berikut : Keterangan : 1 = Huruf pada kode diidentifikasikan sebagai bahan las pada proses pengelasan, yaitu huruf E berarti elektroda. 2 = Komposisi kimia logam inti elektroda, dalam hal ini termasuk ke dalam kelompok elektroda tahan karat Austenitik. 3 = Menunjukan zat lapis pelindung (fluks) yang terbuat dari hidrogen rendah (low hydrogen), arus yang digunakan dengan polaritas AC/DCRP seperti terlihat pada tabel 3 berikut. Elektroda stainless steel E 309-16 dan E 316-16 merupakan jenis elektroda yang memiliki jenis fluks dengan hidrogen yang rendah (tabel 2), oleh karena itu pada penggunaannya elektroda ini harus dipanaskan pada temperatur 200oC hingga 300oC selama dua jam dan temperatur elektroda pada wal pengelasan pada temperatur ± 80oC. Hal ini bertujuan untuk menjaga saat pemakaiannya kering. Pemanasan pada elektroda ini disesuaikan dengan ketentuan yang terdapat pada ASME Section untuk menghindari kelembaban pada fluk dari elektroda. Kelembaban pada elektroda sangat lasan atau pelapisan mempengaruhi hasil karena akan terdapat porositas atau cacat las. harus dipertahankan agar elektroda pada keadaan dalam yang II dimaksudkan Tabel 2 Kode zat pelindung (fluks) dan polaritas arus elektroda. (Welding Handbooks Sec. 5. 1985. AWS .A 5.4) Coating CURRENT 14 - Iron powder, titania AC/DCSP 15 - Low hydrogen DCRP potasium 16 - Low hydrogen sodium AC/DCRP 18 - Low hydrogen potasium , AC/DCRP iron powder 24 - Iron powder, titania AC/DCSP Komposisi kimia yang terdapat pada elektroda stainless steel dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 3. Komposisi kimia yang terdapat pada elektroda (AWS A 5.4) % Alloy E 309-16 E 316-16 C 0,06 0.04 Cr 23 18.9 Ni Mo Mn 13 11 0,09 2.2 0,8 0.8 Si 0,51 0.37 S 0,01 0.01 P 0,02 0.02 Sifat mekanik pada elektroda dapat dilihat dari tabel 4 dibawah ini. Tabel 4. Sifat mekanik elektroda (AWS .A 5.4) Jenis Electroda Yield Strength (Mpa) Tensile Strength (Mpa) Elongation (%) Ferrite Number (%) E 309-16 E 316-16 434-469 427-448 586-613 558-593 35-48 45-61 8-10 11-12 (arus Prosedur untuk pengoperasian yang digunakan) berdasarkan diameter dari elektroda E 309-16 dan E 316-16 dapat dilihat pada tabel 5 Tabel 5 Prosedur pengoperasian elektroda E 309-16 dan E 316-16 (AWS .A 5.4) Diameter (mm) DC+/AC (Ampere) 2,4 30-60 3,2 55-120 4 80- 140 4,8 115-190 Proses WOC mengacu pada standar yang telah ditetapkan oleh ASME Sect. IX-QW 214. Pola lapisan yang digunakan yaitu pola melingkar yang dimulai dari pusat hingga menyebar dan menutupi semua permukaan baja dengan parameter pengelasan pada tabel 6 Prosedur pengerjaan Tabel 6. Parameter-parameter pengelasan. (ASME Sect. IX-QW 214) Mesin las Jumlah layer Tebal material sebelum dilapisi Tebal material setelah dilapisi TP-450 tiga layer (lapis) 10 mm 12 mm Kecepatan pengelasan Jumlah layer Arus listrik yang digunakan Voltase yang digunakan 22 cm/min per layer tiga layer DC (120 A) 23 volt. Tahap akhir dari proses WOC yaitu dengan dengan menggunakan mesin freis sehingga didapat permukaan lapisan yang rata. melakukan finishing 3 Cu 0,12 0.19
Pem Un tela den stan mbuatan Sp tuk setiap je ah dilapisi i ngan dimens ndar acuan. i pesimen Uji an, baja karb enis pengujia dan dibentuk ini dibagi d yang sesuai si pengujian bon yang k sesuai i dengan Uji Me den AS dap i Tarik esin uji tarik ngan beban m STM E-18 pat dilihat pa k yang digun maksimum 5 dimensi dar ada gambar 4 nakan adalah 50 ton. Berd ri batang u 4 : h Amsler dasarkan uji yang Gambar 4 Dimensi spesi imen uji tarik . Pad tida den has uji da pengujia ak di fres ngan tujuan sil pelapisan bending. an tarik spe untuk peng melihat kek n seperti hal esimen hasi ghalusan per kuatan tarik lnya pada s il WOC rmukaan original spesimen Uji i Keras dan Metode alah metode ngan mesin tutoyo Hardn rdasarkan A rus dipenuhi bagai berikut Indento piramid - Beban y - Lama in esimen uji k merlukan rmukaan, se ras, spesimen bagai spesim SM). Bentu mbar 5 dan dapat pada ta Analisa Str e uji keras e Vickers (A yang di gun ness Testing ASTM E.92, i untuk met t : or yang da intan . yang diberik ndentasi 30 keras dengan persiapan ebelum dig n ini sekalig men Analis uk spesimen n parameter abel 7 ruktru Mik s yang di ASTM E 9 nakan mikro g Machine M , syarat-syar tode Vickers kro gunakan 92,1915) o Vicker MVK-HI. rat yang s adalah ada den Mit Ber har seb
adalah digunakan kan 1 kg 0 menit. n metode Vic Spe me per ker seb (AS gam terd ckers ini untuk ntuk uji gunakan r Mikro rti pada ASM khusus gunakan un gus dapat di sis Struktur n uji seper r pengujian Gam mbar 5 Spesim men Uji keras dan struktur T Stand Tabel 7 Parame dar acuan Mikro digun oskop yang nakan esaran total Perbe Etsa u untuk base metal ) (baja) untuk elektroda Etsa u less steel stainle eter Analisis St ASTM E 3 Olympus ( Metallurgy Time) 1000 kali p 2 % natal ( Hcl + 100 truktur Mikro. 3-95 (Optical Inverted y Microscope Ephi perbesaran (dengan komposis ml air) Picric Acid d (Ethanol + Hcl) ipat i 2 ml mpak Uji Im de uji imp Metod e Charpy (A metode harus dipenu yang h h: adalah • Kec nan bandul m min 4,5 s.d 7 cepatan ayun ngujian 26oC • Tem C. mperatur pen • Stan an diuji (gam en yang aka ndar spesime bawah takika nampang di b lah luas pen ada • Bat mm x 10 mm ukuran 10 m ang uji beru entuk V d ikan berbe miliki Taki ut 45 0. m dan sudu dalaman 3 mm t terdapat pa Takikan da logam diinginkan pak yang d a harga imp san. hasil pelapis impak pada ak yang d ASTM E 23, uhi dalam m adalah yaratan rpy ini digunakan ,1915) persy metode Char 7 m/s mbar 6) an m, serta dengan mem ked induk adalah karena harga i G Gambar 6.a E23) E Spesimen uji I Impak (ASTM
Base Metal Pelapisan 55 mm 8 mm 10 m Gam mbar 6.b. Di imensi Spesime en Uji Impak Uj ji Bending Uji ben mampuan la u dilengkun ihat ada a rmukaan) ak mbuatan spe motongan p apis sehing . Batang uji b esuaikan de ct IX dapat d nding dilaku apisan mate ngkan, dari u atau tidakn kibat pelen esimen uji in pada bagian gga memben bending ini, engan standa dilihat pada ukan untuk erial untuk uji bending i nya slack ngkungan sp ni dengan me n logam ind ntuk sebuah dimensi dan ar pengujian Tabel 8 dan melihat ditekuk ini dapat (bukaan pesimen. elakukan duk dan h batang n ukuran n ASME n gambar kem atau dili per Pem pem pel uji. dise Sec 7 . T Ben Tabel 8 Param nding. meter pembuat tan spesimen u uji Standa ar acuan A ASME Sec. X IX Panjan spesim ng men 1 50 mm Lebar spesimen 8 mm spesimen Tebal h Jumla men Spesim 1 5 mm 4 buah Gamb ar 7 Spesimen n uji Bending. HA ASIL DAN P PEMBAHAS SAN Baj ind kom Kan ini ja Karbon y duk dari mposisi kim ndungan kar tergolong ke yang diguna spek hasil mia sepert rbon dari ba epada baja k ai logam akan sebaga memiliki ktrometri m ta abel 9. ti pada .35, baja aja adalah 0. ng. karbon sedan Karbon S bel 9 Komposi Tab omposisi Ko C k kimia (%) isi Kimia Baja P Mn 0.35 0 4 0.04 0.05 i Si 4 0.4 Cu 0.2 Metod WOC mengg pusat permuk yang d diguna de pelapisan dengan gunakan pola hingga men kaan baja s dilakukan sam akan. yang digun jenis pen a melingkar nyebar dan seperti pada ma pada seti nakan pada ngelasan S r yang dimul menutupi a gambar 8 iap elektroda proses MAW lai dari semua . Pola a yang Gambar 8 p pola pelapisan n base metal Fenomena baja karbo alami Distor i gambar 9. (heat input) san dan kete tinggi. Feno a kedua sis akan dilapi ujung mat dapat men gan akan m n dan memil gan ukan proses lapisan h baja kungan asukan proses k yang terjadi material dainya material aliran daerah tinggi. dengan 150oC di pada pel ini adalah ntuk lengk arenakan ma gi sewaktu logam induk rti ini akan ua ujung m ijepit. Seand it, maka m ack karena ke tengah d n sisa yang ilangkan d n ulang ± yang terjad pelat menga seperti panas pelapis cukup apabila yang kedua dasar tegang lapisan Tegang melaku (PWHT on sedang rsi memben Hal ini dika ) yang tingg ebalan dari l omena seper si atau kedu isi tidak dij terial dijepi ngalami cra mengarah k liki tegangan dapat dih s pemanasan sisa HT). Gambar 9 Fenomena Le engkungan Tahapan te ukan finish freis untuk m an permuka hilangkan te gan pada p kan pengujia erakhir dari p hing denga meratakan p aan juga b egangan sisa permukaan an sifat mek proses WOC an menggu permukaan la bermanfaat a dan konse lapisan se anik. C yaitu unakan apisan. untuk entrasi ewaktu melaku mesin Perataa mengh tegang dilakuk
Uji Tarik Pengujian kekuatan logam induk sebelum proses WOC di gunakan 3 buah spesimen uji, hasil pengujian seperti pada tabel 10 Tabel 10 Hasil Uji tarik Spesimen awal Spesimen awal I II III Rata-rata (σu) ( kgf/mm2 ) 46,80 48,50 48,70 47,93 (σy) ( kgf/mm2 ) 44,70 46,50 46,80 46,00 Reganga (%) 23,50 22,70 22,90 23,03 Spesimen Hasil WOC Pengujian 3 spesimen untuk masing-masing elektroda, pertambahan tebal lapisan rata-rata 2 mm. Hasil Pengujian dapat dilihat pada tabel 11. dilakukan masing-masing Tabel 11 hasil uji tarik untuk E 309-16- E 316-16 Spesimen E 309-16 I II III Rata-rata (σu) ( kgf/mm2 ) 56.33 54.23 56.03 55.53 (σy) ( kgf/mm2 ) 52.71 50.91 53.09 52.23 Reganga n (%) 21.14 20.73 21.12 20.90 Spesimen E 316-16 I II III Rata-rata (σu) ( kgf/mm2 ) 53.23 52.12 52.80 52.71 (σy) ( kgf/mm2 ) 49.83 49.01 49.01 49.42 Regangan (%) 20.83 20.11 21.03 20.60 Dari gambar 10 dapat dilihat bahwa kekuatan hasil WOC lebih tinggi dibanding logam induk sebelum dilapis , karena penambahan unsur Cr dan Mo yang tinggi melalui elektroda yang digunakan. Cr merupakan unsur yang meningkatkan kekuatan, disamping itu fluk juga mengandung unsur dari elektroda senyawa-senyawa dapat meningkatkan kekuatan seperti oksida titan. logam yang Ga m ba r 3. Gra fik pe be da a n ke kua ta n a nta ra ba se m e ta l te rha da p ha sil W OC 60 Base metal E 309-16 E 316-16 50 ) 2 ^ m m 40 30 / f g k ( 20 10 0 (σu) (σy) Te gangan Gambar 10 Grafik Perubahan kekuatan logam induk terhadap hasil WOC. . Gra fik pe be da a n Re ga nga n a nta ra ba se m e ta l te rha da p ha sil W OC 23,5 23 Base metal E 309-16 22,5 E 316-16 22 ) 21,5 % ( 21 20,5 20 19,5 19 regangan (% ) Gambar 11. Grafik Perubahan regangan logam induk terhadap hasil WOC. Uji Keras Uji keras dilakukan untuk mengetahui harga kekerasan awal dan setelah proses WOC. Kekerasan awal logam induk sebelum di lapisi di uji dengan 5 kali pengujian. Hasil rata-rata kekerasan induk adalah 178VHN. Pengujian kekerasan hasil WOC dilakukan pada daerah lapisan (1), dilusi (2) dan logam induk (3) seperti pada gambar 12 dan hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4. logam Lapisan hasil WOC 1 2 Tabel 12. kekerasan rata-rata Elektroda Rata-rata kekerasan Tiap-tiap posisi (VHN) Base Metal 3 E 309-16 E 316-16 1 313 320 3 2 382 188 390 193 Gambar 12. Posisi uji keras Pengaruh Kekerasan base meetal aw al dengan hasil WOC 450 400 1 350 2 300 3 N H V 250 200 150 100 50 0 base metal awal E 309-16 E 316-16 Gambar 13. Grafik Perubahan harga kekerasan logam induk terhadap hasil WOC. 6
Pengujian kekerasan dari dua elektroda yang digunakan, kekerasan tertinggi terdapat pada posisi 2. Posisi 2 merupakan daerah dilusi yang memiliki sifat superirior karena pada daerah tersebut penambahan unsur-unsur dari logam pengisi yang dapat meningkat kekuatan dan kekerasan dari sambungan. Sedangkan pada posisi 1 dan 3 kekerasan meningkat dibandingkan logam induk karena pada daerah tersebut memungkin terjadinya difusi karbon dari logam induk untuk membentuk karbida atau fasa-fasa intermetalik yang bersifat keras. Dari hasil struktur mikro (gambar 16,17) memperlihatkan butir perlit dan ferit yang halus, dimana semakin halus butir kekerasan akan meningkat. Uji Impak Ketangguhan lapisan dapat diketahui dengan pengujian impak (Charpy Test), yaitu tiba-tiba. dengan pemberian beban secara Berdasarkan ASTM E23 1915, Vol 15, pt II, Harga impak yang diperoleh adalah energi impak yang dihasilkan persatuan luas penampang dibawah takikan. Harga Impak (HI) = Energi Impak__________ Luas penampang dibawah takikan Pengujian dilakukan dengan tiga spesimen, hasil Pengujian rata-rata dapat dilihat pada tabel 13 Tabel 13 Hasil uji impak Spesimen Base Metal E 309-16 E 316-16 A (mm2) 80 80 80 Energi (Joule) 214,72 185.03 174.32 HI (joule/mm2) 2,87 2.31 2.17 Penga ruh harga impak a na ta ra base metal te rhadap hasil W OC 3,5 ) 2 ^ m m / e l u o 3 2,5 2 j ( k a p m 1,5 I a g r a H 1 0,5 0 Base metal E 309-16 E 316-16 Gambar 14. Grafik Perubahan harga impak logam induk terhadap hasil WOC. Keuletan dan ketangguhan dari hasil WOC turun dibandingkan dari logam induk (gambar 11 dan 14 ), pada pengelasan dengan elektroda baja tahan karat yang mengandung Cr dan Mo yang tinggi dimana unsur tersebut merupakan unsur pembentuk fasa ferit dan memungkinkan juga untuk terbentuknya fasa-fasa intermetalik seperti karbida dan fasa sigma yang dapat menurunkan ketangguhan dan bersifat getas. Fasa intermetalik tersebut juga meningkatkan kekerasan dari hasil pelapisan hal ini dapat ini dapat dilihat pada gambar 13. Uji Bending Berdasarkan standar ASME Sec. IX, metode uji bending yang sesuai dengan proses weld overlay cladding adalah metode side band. Hal ini disebabkan bagian yang akan dianalisis adalah bagian antara lapisan elektroda dengan base metal. Tabel 14. Spesifikasi uji Bending Standar acuan Mesin uji Metode yang dipakai Jumlah spesimen uji Panjang spesimen uji Lebar spesimen uji Tebal spesimen uji Diameter duri pelengkung ASME Sec. IX Tokyo Testing Material Side Band 4 buah 150 mm 9,5 mm 16,1 mm 2 x tebal spesimen uji = 32,4 mm Sudut minimal tekukan batang uji adalah 90o, sudut batas kritis adalah 140o dan sudut maksimal tekukan adalah 180o. Jika pada sudut 140o tidak terjadi crack atau tidak terjadi slack (permukaan yang terbuka) < 70 mm maka lapisan weld overlay cladding dapat dianggap baik. Hasil Pengujian penekukan untuk ke 4 batang uji tiap elektroda dengan sudut penekukan 1400, tidak terdapat cacat, retakan ataupun crack, sehingga boleh dinyatakan hasil pelapisan dianggap baik. Analisis Struktur Mikro Hasil struktur mikro logam induk memiliki fasa ferit yang lebih dominan dari fasa perlit seperti pada gambar 15. Struktur mikro hasil pelapisan kedua jenis elektroda pada daerah lapisan di dominan oleh fasa ferit dengan butir yang 7
sangat halus sedangkan pada daerah fusion line memiliki fasa denrit dan fasa ferit sedangkan perlit pada daerah base metal yang lebih halus seperti pada gambar 16 dan 17 lapisan 79.7 %, posisi dilusi 119,10% dan 8.4% untuk posisi logam induk. Ketangguhan dan keuletan dari hasil proses WOC mengalami penurunan di banding ketangguhan logam induk sebesar 19.5% untuk elektroda E 309-16 dan 24.9% untuk E 316-16. Dari hasil uji penekukan untuk melihat kemampuan lapisan untuk ditekuk, penggunaan kedua elektroda sudah tepat karena tida terjadi slack (bukaan permukaan) pada penekukan 140o dan terjadi retakan pda permukaaan penekukan. Pada standar ASME menyatakan hasil pelapisan dapat dianggap gagal apabila hasil penekukan terdapat retakan minimal 3.2 mm. Ferrit Perlit tidak Gambar 15 Struktur Mikro Baja Karbon 0.35% Dibanding dari kedua elektroda yang digunakan paling tepat untuk proses WOC pada baja karbon sedang adalah elektroda E 309-16, karena dari hasil penelitian ini hasil pelapisan dengan elektroda E 309-16 memiliki sifat mekanik yang lebih tinggi dibanding elektoda E 316-16. Gambar 16 Struktur Mikro hasil lapisan E 309-16 DAFTAR PUSTAKA Lapisan Surahman, T. 2004. Ilmu Bahan dan Metalurgi Las. B4T Bandung Sriwidharto.2001. Teknologi Las. Pradnya Paramita Jakarta Wiryosumanto,H.1981.Teknologi Pengelasan Base Metal LAPISAN Logam. Pradnya Paramita,.Jakarta Sriwidharto. 2004. Karat dan Pencegahannya. Pradnya Paramita,. Jakarta Gambar 17 Struktur Mikro hasil lapisan E 309-16 Welding Handbooks Sec. 5. 1985. Weld Overlay Cladding. AWS.New York Deutch Industrie Normen (DIN) 171.55 dan 325.25. American Standard Testing of Material KESIMPULAN (ASTM) 1915, Vol 15, pt II. Terdapat kenaikan kekuatan dan kekerasan hasil proses WOC yang cukup tinggi dibanding sebelum proses sebesar 15.85% untuk elektroda E 309-16 dan 10 % untuk E 316-16. (ASME Sec. IX-QW 214) American Society Mechanical of Engineering Section IX. Surdia, Tata dan Saito, Shinroku. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Pradnya Paramita,. Jakarta. Plack, Van, 1999. Ilmu dan Teknologi Bahan. Kenaikan harga kekerasan lebih tinggi dari logam induk untuk E 309-16 pada posisi lapisan sekitar 75.8%, posisi dilusi 114.6% dan 5.61% pada posisi logam induk. Untuk E 316-16 kenaikan harga kekerasan pada posisi Erlangga, Jakarta. 8