Pengaruh suhu pemanasan mula pengelasan baja karbon rendah terhadap laju perambatan retak fatik

DARMADI, Djarot B, Ir. R. Soekrisno, MSME.,PhD

2003 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Pemanasan mula mungkin telah banyak ditemui dalam proses pengelasan dengan tujuan untuk memperbaiki kemampu- lasan logam induk. Karenanya pemanasan mula biasa dilakukan pada proses pengelasan baja dengan kandungan karbon yang tinggi (~1%wt C) atau aluminium serta logam atau paduan lain dengan kemampulasan yang rendah. Pengaruh pemanasan mula terhadap sifat-sifat mekanis hasil proses pengelasan masih jarang didiskusikan. Salah satu sifat mekanis yang sering ditekankan dari hasil pengelasan adalah laju peramba tan retak fatik. Pada penelitian kali ini digunakan logam induk baja karbon rendah dengan proses pengelasan busur listrik 75 Ampere, 20 Volt DC polaritas lurus dengan logam pengisi standar AWS 70/16. Suhu pemanasan mula adalah 200°C, 400°C dan 600°C. Penerapan persamaan Paris pada daerah II dari daerah logam las memberikan hasil sebagai berikut: tanpa pemanasan mula C=7.10-13 ,n=3.106; dengan pemanasan mula 200°C : C=6.10-13, n=3.0995; dengan pemanasan mula 400°C : C=5.10-13 ,n=3.1468 dan dengan pemanasan mula 600°C : C=4.10-13 ,n=3.1394. Sedangkan untuk daerah pengaruh panas untuk pengelasan tanpa pemanasan mula: C=2.10-13 ,n=3.4381; dengan pemanasan mula 200°C : C=1.10-13 ,n=3.5532; dengan pemanasan mula 400°C : C=1.10-13 ,n=3.5139 dan dengan pemanasan mula 600°C : C=2.10-14 ,n=3.9732. Kesimpulan yang dapat diambil adalah dengan pemanasan mula akan meningkatkan ketangguhan hasil proses pengelasan terhadap perambatan retak. Pengelasan dengan pendinginan dapur yang berarti laju pendinginan yang sangat rendah dilakukan sebagai perbandingan. Hasilnya adalah pada daerah logam las diperoleh C=1.10-15 , n=4.5481 dan pada daerah pengaruh panas diperoleh C=2.10-16, n=5.0578. Foto mikro perambatan retak menunjukkan bahwa dengan pema nasan mula retak cenderung merambat pada batas butir, sedangkan tanpa pemanasan mula retak cenderung merambat melewati butir. Hal ini berarti patahan pada hasil lasan dengan pemana san mula cenderung ulet. Hal ini diperkuat dengan penampakan foto ma kro dari patahan spesimen uji retak.

Preheating in welding may be applied found in order to improve weld ability of metal. Thus preheating is usually done for in welding steel with a high content of carbon (~1%wt C) or aluminum and other metals or alloys with low weldability. The effect of preheating on mechanical properties of weld is rarely to discuss. One of those properties, which usually highlighted is fatigue crack growth rate. In this research is used low carbon steel raw material, and manual metal arc welding with 75A direct current, 20 Volt, direct polarity with AWS 70/16 filler. Preheating temperature are 200°C, 400°C and 600°C. Paris equation, da/dN=CDKn is applied to second region of fatigue crack growth diagram. The observation on weld -metal of that second region revealed for welding without preheating: C=7.10-13 ,n=3.106; with 200°C preheating: C=6.10-13 ,n=3.0995; with 400°C preheating: C=5.10-13 ,n=3.1468 and for 600°C preheating: C=4.10-13 ,n=3.1394. While for Heat Affected Zone for welding without preheating: C=2.10-13 ,n=3.4381; with 200°C preheating: C=1.10-13 ,n=3.5532; with 400°C preheating: C=1.10-13 ,n=3.5139 and for 600°C preheating: C=2.10-14 ,n=3.9732. The conclusion that can be drawn from this investigation is that generally preheating improves fatigue crack growth behavior. Welding with furnace cooled is used as a comparison to the very low cooling rate. The results of the application Paris equation in weld-metal are C=1.10-15 , n=4.5481 while heat affected zone C=2.10-16 ,n=5.0578. The result microscopic examination shows that which preheating the crack tend to grow intra-granular while without preheating the crack tend to grow trans-granular. This means that with preheating the fracture is tensile. This is confirmed with the macrostructure appearance of the fracture specimen.

Kata Kunci : Perambatan Retak Fatik,Suhu Pemanasan,Pengelasan Baja, Preheating, Fatigue Crack Growth Rate, Paris Equation.