hkm fick 1 & 2
Post on 06-Jul-2018
241 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
1/15
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 TEORI DIFUSI
Proses difusi yang terjadi di dalam benda padat pada dasarnya merupakan
loncatan atom-atom dari suatu posisi tertentu di dalam strukturnya menuju posisi
yang berdekatan padanya. Mekanisme yang terjadi adalah mekanisme interstisi
dan substitusi[3]. Pada proses Hot Dip Galvanizing , pembentukan dan
pertumbuhan lapisan sengnya merupakan proses difusi dengan mekanisme
kekosongan (vacancy. Prinsip mekanisme difusi kekosongan adalah jika suatu
atom mengisi kekosongan yang terdapat pada susunan atom-atomnya, maka akan
terjadi kekosongan baru pada susunan atom tersebut (!ambar ".#.
!ambar ".#. $kema mekanisme difusi kekosongan (vacancy[3]
%ekosongan (vacancy baru ini dapat diisi oleh atom lain yang letaknya
berdekatan dengan lubang yang ditinggalkan oleh atom yang pertama tadi.gerakan
Universitas Indonesia&
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
2/15
keseluruhan dari atom-atom tadi disebut sebagai difusi dengan mekanisme
kekosongan. 'al ini dapat disebabkan oleh karena faktor-faktor sebagai berikut
#. terdapat adanya kekosongan atau cacat kristal lainnya pada sisi kristalnya
". memiliki energi aktifasi yang cukup
3. fraksi jari-jari atom, di mana perbedaan antara ukuran atom terlarut dan
pelarut adalah kurang dari #) *.
Pada peristi+a difusi, berlaku 'ukum icks dan yang dijelaskan
sebagai berikut
• 'ukum icks
'ukum ini berbunyi laju difusi berbanding lurus dengan gradien
konsentrasinya/ [3]. %ondisi dari hukum ini adalah tanpa adanya perubahan
konsentrasi akibat pengaruh +aktu difusi, sehingga pemakaiannya terbatas
pada difusi steady state (dengan konsentrasi yang dianggap sama pada
setiap posisi, atau 0=dt
dc .
dx
dc D J −= 11111..111. (".#,
di mana 2 banyaknya atom yang berdifusi
koeafisien difusi (m"4s
dx
dc gradien konsentrasi.
• 'ukum icks
'ukum icks berbunyi sebagai berikut laju difusi tidak hanya
bergantung pada gradien konsentrasi saja, tetapi juga dengan +aktu /[3].
"
"
dx
cd D
dt
dc= 111111111... (".",
dengandt
dc perubahan konsentrasi persatuan +aktu.
Universitas Indonesia)
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
3/15
2.2 BAJA KARBON
5aja yang digunakan sebagai sampel pengelasan adalah baja karbon
rendah. %adar karbon dalam baja ini adalah 0,# *. Pengelompokan baja
berdasarkan kadar karbonnya ditunjukkan oleh 6abel ".#.
6abel ".#. Pengelompokan 5aja %arbon[&]
2enis dan %elas %adar%arbon
(*
%ekuatan7uluh
(MPa
%ekuatan 6arik
(MPa
Perpanjangan(*
%ekerasan5rinell
Penggunaan
5aja
%arbon
8endah
5aja7unak
%husus
0,09 #90 : "90 3"0 : 3;0 &0 : 3< lat-alat
mesin
5aja
%arbon
6inggi
5aja%eras
0,&0 : 0,)0 3&0 : &;0 )90 : =00 "; : #& #;0 : "00 Perkakas
5aja$angat
%eras
0,)0 : 0,90 3;0 : &=0;)0 -
#000"0 : ## #90 : "3)
8el, pegasdan ka+at
piano
$ecara umum, baja karbon rendah memiliki sifat yang sangat baik untuk
proses pengelasan. 'al ini dikarenakan pada diagram ??6 (!ambar ".", baja
karbon rendah memiliki hidung yang sangat sempit dan relatif lebih ke kiri,
sehingga tidak memudahkan terbentuknya struktur martensit yang getas yang
dapat mempengaruhi hasil pengelasan (low hardenability.
Universitas Indonesia;
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
4/15
!ambar ".". iagram ??6 baja karbon rendah[)
2.3 BAJA KARBON LAPIS SENG
Pelapisan logam dengan seng ( zinc memiliki beberapa keunggulan dalam
melindungi besi dan baja dari reaksi korosi (karat pada berbagai jenis keadaan
lingkungan. 'al ini disebabkan karena sifatnya yang mudah membentuk lapisan
tipis tahan karat yang padat di atas permukaan logam dan laju korosi yang lebih
rendah (hampir #00 kali lebih rendah dari logam lainnya. 7apisan tipis seng
tersebut terbentuk dengan cepat ketika ia bereaksi dengan oksigen yang terdapat
di udara, sehingga dapat melindungi logam induk di ba+ahnya.[;]
$elain berfungsi sebagai pembatas antara baja dengan lingkungan, lapisan
seng juga berfungsi sebagai pelindung katodik (cathodic protection terhadap
logam baja tersebut. $eng memiliki sifat lebih anodik dibandingkan dengan besi
dan baja, akan berkarat terlebih dahulu bila lapisan tipisnya rusak, sehingga logam
di ba+ahnya tetap terlindungi. [;]
Pelapisan seng terhadap logam besi dan baja dapat dilakukan dengan tujuh
cara, yaitu dengan metode Batch Hot Dip Galvanizing , Continuous Sheet
Galvanizing , Electrogalvanizing , Zinc lating , !echanical lating , Zinc
Universitas Indonesia=
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
5/15
Spraying dan Zinc ainting . Metode pelapisan seng Continuous Sheet
Galvanizing dan Electrogalvanizing banyak dipakai untuk melapisi lembaran-
lembaran baja. [;]
$ecara skematis, proses pelapisan lembaran baja dengan metode
Continuous Sheet Galvanizing ditunjukkan oleh !ambar ".3. Proses dimulai
dengan membersihkan lembaran tersebut dengan alkalin. 7alu lembaran baja
tersebut dimasukkan ke dalam tungku pemanas (heating "urnace untuk
meningkatkan kekuatan mekanisnya. $etelah itu lembaran baja langsung
dicelupkan ke dalam lelehan (#olten seng secara berlanjut. $uhu proses
pelapisan tersebut adalah sekitar &)0@?.[=]
!ambar ".3. $kema proses pelapisan lembaran baja dengan metode
Continuous Sheet Galvanizing [;]
%etebalan lapisan yang dihasilkan melalui proses Continuous Sheet
Galvanizing dapat mencapai =; Am. oto penampang dari lapisan seng dengan
metode ini ditunjukkan oleh !ambar ".&. asa intermetalik yang terbentuk dari
Universitas Indonesia9
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
6/15
proses pelapisan baja (e dengan $eng (Bn ada &, yaitu fasa Cta (D, fasa Beta
(E, fasa elta (F dan !amma (G.
!ambar ".&. oto mikro penampang lapisan seng pada baja lembaran
dengan metode Continuous Sheet Galvanizing [;]
%arakteristik dari keempat fasa intermetalik yang terbentuk di atas
permukaan baja adalah [9]
• asa Cta (D
Memiliki kandungan seng hampir murni, karena pada suhu lebur seng
(&"0H? kelarutan e maksimumnya hanya 0,0"* dan kelarutan e pada
suhu ruang adalah 0,009*. $truktur kristalnya Hexagonal Close ac$ed
('?P. %ekerasannya mencapai )" I'J.
• asa Beta (E
asa ini mengandung e ;,0 : ;," *. $tabil pada suhu di ba+ah )30 : ;&&
H?. $truktur kristalnya monoklinik dan kekerasannya mencapai "09 I'J.
• asa elta (F
asa ini mengandung e dengan kadar = : #" * dan stabil pada suhu di
ba+ah ;"0 : ;&& H?. $truktur kristalnya hexagonal dan kekerasannya
mencapai 3)9 I'J.
Universitas Indonesia<
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
7/15
• asa !amma (G
asa ini mengandung e dengan kadar "0,) : "< * dan stabil pada suhu di
ba+ah ;;9 : =90 H?. $truktur kristalnya Body Center Cubic (5?? dengan
kekerasan mencapai 3"; I'J.
Proses pelapisan lembaran baja dengan metode Electrogalvanizing
memakai prinsip elektrokimia. 7embaran baja yang berfungsi sebagai katoda
dicelupkan ke dalam larutan seng sulfat (Bn$@&. 7empengan timbal dan perak
digunakan sebagai anoda. on seng dari dalam larutan Bn$@& kemudian tereduksi
menjadi logam seng dan menempel pada lembaran baja. Proses ini biasa
ditambahkan dengan larutan kimia lain yang berfungsi memperhalus lapisan seng
dan meningkatkan daya rekat dengan lembaran baja. %etebalan lapisan yang
dihasilkan dapat mencapai 3,; Am.[;]
2.4 KEMAMPULASAN BAJA KARBON LAPIS SENG
5aja karbon yang dilapisi seng dapat disambung atau dilas dengan metode
pengelasan busur listrik.[
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
8/15
!ambar ".). iagram fasa e-Bn[#0]
%arena pada pengelasan baja lapis seng hasil dari Hot Dip Galvanizing
memiliki ketebalan yang lebih besar dibandingkan dengan hasil dari pelapisan
Elcetrogalvanizing , maka uap seng oksida yang dihasilkan akan lebih banyak.
Kap seng oksida tersebut akan meninggalkan lubang-lubang ( porosity pada
daerah lasan.[
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
9/15
Pengelasan !M>L dapat dilakukan dengan cara semi automatis, mesin
dan automatis. engan cara semi automatis, peralatan las hanya mengendalikan
pengumpanan ( "eeding dari ka+at elektroda, sementara pergerakan dari weld gun
dikendalikan oleh tangan operator. $kema dari peralatan las dengan cara semi
automatis ditunjukkan oleh !ambar ".;. engan cara mesin (#achine welding ,
peralatan las dipakai untuk mengendalikan weld gun, sementara parameter lasnya
diatur oleh operator. engan cara automatis, perlatan las mengendalikan seluruh
proses pengelasan dengan memakai sensor untuk mengendalikan jalan dari weld
gun.
!ambar ".;. $kema peralatan las semi automatis
Universitas Indonesia#"
#. $umber listrikdengan tegangan
tetap.". %abel kontak
3. %abel las keumpan ( "eeder
&. %abel ground ke benda kerja
). 5enda kerja)* &eld Gun
=. Pengumpan ka+at
berkecepatankonstan
9. %a+at elektroda
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
10/15
5esarnya arus listrik yang diberikan berbanding lurus dengan ketebalan
benda kerja, dalam hal ini lembaran baja, dengan besarnya arus listrik adalah #
>mpere untuk setiap 0,00# inci ketebalan benda kerja.
Pengaruh besarnya diameter ka+at dengan besarnya arus listrik dan
kecepatan umpan ka+at elektroda ditunjukkan oleh 6abel ".".
6abel "." 5esarnya Kkuran iameter %a+at 7as dengan 5esar >rus
7istrik dan %ecepatan Kmpan %a+at Clektroda[#]
Kkuran iameter %a+at
7as(milimeter
5esar >rus 7istrik (>mpere %ecepatan Kmpan %a+at(inci per menit
0,= &0 : #&) )0 5esar >rus 7istrik
0,9 )0 : #90 &0 5esar >rus 7istrik
#," =) : ")0 ") 5esar >rus 7istrik
Pergerakan weld gun pada pengelasan !M>L terdiri dari 3 macam, yaitu
pergerakan lurus ( stringer bead , Nig-Nag (weave bead , dan gelombang (weave
pattern. Pergerakan lurus umumnya dipakai pada sambungan dengan groove
(alur yang sempit. $ementara itu, pergerakan Nig-Nag dipakai pada sambungan
dengan groove lebar. %etiga macam pergerakan tersebut digambarkan secara
skematis pada !ambar ".=.
Universitas Indonesia#3
#. Pergerakan lurus( stringer bead
". Pergerakan Nig-Nag(weave bead
3. Pergerakangelombang (weave
pattern.
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
11/15
!ambar ".= $kema pergerakan weld gun
'asil sambungan (weld bead yang buruk biasanya ditandai oleh percikan
logam ( spatter yang besar, sambungan yang kasar, bagian yang tidak terisi
curam, overlap yang jelek dan penetrasi yang kurang. 'al ini ditunjukkan oleh
!ambar ".9.
!ambar ".9. %arakteristik dari sambungan (weld bead yang buruk
'asil sambungan (weld bead yang baik ditandai oleh percikan logam
( spatter yang halus, sambungan yang seragam, bagian yang tidak terisi landai,
tanpa overlap dan penetrasi yang cukup ke dalam logam induk. 'al ini
ditunjukkan oleh !ambar ".
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
12/15
!ambar ".L ditunjukkan oleh 6abel
".3. >dapun Oariasi dari campuran gas-gas tersebut telah berkembang beberapa
tahun belakangan ini.
6abel ".3. %andungan !as Pelindung dan Pemakaiannya pada Pengelasan
!M>L
!as
Spray %rcShort
Circuit Spray %rc
Short
Circuit Spray %rc
Short
Circuit
5aja 5aja5aja
Stainless
5aja
Stainless>luminum >luminum
>rgon -- -- -- -- $emuaPosisi)
$emuaPosisi
>rgon
# *
@"
,illet atar
Q
'oriNontal)--
,illet atar
Q
'oriNontal)-- -- --
>rgon
" *
@"
,illet atar
Q
'oriNontal)--
,illet atar
Q
'oriNontal)-- -- --
>rgon
) *
@"
,illet atar
Q
'oriNontal)-- -- -- -- --
>rgon
9 *
,illet atar
Q
$emua
Posisi
-- -- -- --
Universitas Indonesia#)
#. $eragam
". 5agian yang tak terisilandai
3. 6anpa overlap
&. Penetrasi yang cukup
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
13/15
?@" 'oriNontal)
>rgon
") *
?@"
,illet atar
Q
'oriNontal#
$emua
Posisi--
$emua
Posisi3-- --
>rgon )0 *
?@"
-- $emuaPosisi
-- -- -- --
?@"
,illet atar
Q
'oriNontal#
$emua
Posisi-- -- -- --
'elium -- -- -- --$emua
Posisi"--
>rgon
'elium
-- -- -- --$emua
Posisi"--
6ri-
Mi& -- -- --
$emua
Posisi -- -- -eterangan . /* (ras"er Globular
0* -etebalan besar
1* engelasan single pass sa2a
3* 456 Heliu# 7 89/:06 %rgon 7 09/:06 C+0
;* Juga untu$ G!%& < ' se#ua posisi
2.5.2 Metode Las Gas Tungsten Arc Welding GTA!"13
Gas (ungsten %rc &elding (!6>L adalah suatu proses pengelasan
logam di mana elektroda yang dipakai adalah paduan logam 6ungsten yang
bersifat tak habis pakai (non consu#able, sementara logam pengisinya ( "iller
dimasukkan oleh operator secara manual ataupun dengan mesin pengumpan
( "eeder . !as pelindung yang bersifat lembam (inert diberikan pada saat proses
pengelasan untuk melindungi logam las maupun elektrodanya. $kema sistem
peralatan dari pengelasan metode ini ditunjukkan oleh !ambar ".#0.
Universitas Indonesia#;
Studi perbandingan..., Hasudungan Eric Mamby, FT UI, 2008
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
14/15
!ambar ".#0. $istem pengelasan metode Gas (ungsten %rc &elding
(!6>L
alam pemakaian elektroda 6ungsten, besarnya arus yang dipakai dan tipe
sumber listrik yang dipakai ditunjukkan oleh 6abel ".&.
6abel ".&. 5esar >rus 7istrik dan 6ipe $umber 7istrik pada Pengelasan Gas
(ungsten %rc &elding (!6>L dengan Clektroda Paduan 6ungsten (" *6horium
iameter
Clektroda
(milimeter
5esar >rus 7istik : 6ipe !as : Polaritas
? : >rgon :
Clektroda Jegatif
$earah
? : >rgon :
Clektroda
Positif 5olak-
balik
>? : >rgon :
rekuensi
6inggi
>? : >rgon :
!elombang
$eimbang
rekuensi
6inggi
#,; )0 : #;0 #0 : "0 )0 : #)0 ;0 : #"0
",& #3) : "3) #) : 30 #30 : ")0 #00 : #;0
3," ")0 : &00 ") : &0 "") : 3;0 #;0 : ")0
& &00 : )00 &0 : )) 300 : &)0 "00 : 3"0&,9 )00 : =)0 )) : 90 &00 : )00 "
-
8/17/2019 hkm fick 1 & 2
15/15
arus listrik yang rendah. $eiring dengan kenaikan besar arus listrik, kekuatan dan
diameter dari busur pun akan membesar, sehingga akan memperbesar daerah
sambungan dan Heat %""ected Zone ('>B.
Metode P>L memakai pipa semprot (nozzle yang mampu mengalirkan
dua aliran gas yang berbeda, sehingga mengakibatkan busur plasma yang
dihasilkan lebih terfokus dan bentuknya lebih sempit. Perbandingan antara metode
!6>L dan P>L ditunjukkan oleh !ambar ".##.
!ambar ".##. Perbandingan Kjung Leld !un antara Metode P>L dengan
!6>L
%unci dari metode P>L adalah aliran gas yang terbatas mele+ati pipa
semprot gas. 'al ini mengakibatkan kecepatan alir gas dan suhu busur listrik yang
terbentuk meningkat. 5usur plasma membuat jalur lubang yang menembus benda
kerja yang akan disambung. i belakang lubang tersebut, logam cair mengalir
mengisi jalur lubang yang ada akibat gaya graOitasi, tegangan permukaan dan
tekanan gas dari gas pelindung.
%elebihan dari metode P>L adalah kemampuan untuk membuat
sambungan butt dalam sekali proses sampai pada ketebalan benda kerja (plat 9
mm. %elebihan lainnya adalah adanya batasan distorsi yang dihasilkan sehingga panas yang ada dapat menembus benda kerja dengan efisien.
Universitas Indonesia#9
P>L !6>L
top related