Quality control

Penjelasan 7 tools dalam manajemen kualitas :

1. Diagram Pareto

Diagram pareto disebut juga Gambaran pemisah unsur penyebab yang paling dominan dari unsur-unsur penyebab lainnya dari suatu masalah. Hal ini dapat membantu menemukan permasalahan yang terpenting untuk segera diselesaikan (ranking tertinggi) sampai dengan yang tidak harus segera diselesaikan (ranking terendah). Selain itu, Diagram Pareto juga dapat digunakan untuk mem­bandingkan kondisi proses, misalnya ketidaksesuaian proses, sebelum dan setelahdiambil tindakan perbaikan terhadap proses.

Adapun Penyusunan Diagram Pareto meliputi 6 (enam) langkah, yaitu:

1. Menentukan metode atau arti dari pengklasifikasian data, misalnya ber­dasarkan masalah, penyebab jenis ketidaksesuaian, dan sebagainya.
2. Menentukan satuan yang digunakan untuk membuat urutan karakteristik‑ karakteristik tersebut, misalnya rupiah, frekuensi, unit, dan sebagainya.
3. Mengumpulkan data sesuai dengan interval waktu yang telah ditentukan.
4. Merangkum data dan membuat rangking kategori data tersebut dari yaang terbesar hingga yang terkecil.
5. Menghitung frekuensi kumulatif atau persentase kumulatif yang diguna­kan.
6. Menggambar diagram batang, menunjukkan tingkat kepentingan relatif masing- masing masalah. Mengidentifikasi beberapa hal yang penting untuk mendapat perhatian.

Selain itu Diagram Pareto ini mempunyai beberapa Prinsip yaitu :

• Vilfredo Pareto (1848-1923), ahli ekonomi Italia:

Mengatakan bahwasannya 20% dari population memiliki 80% dari total kekayaan

• Juran mengistilahkan “vital few, trivial many”:

20% dari masalah kualitas menyebabkan kerugian sebesar 80%.

Contoh Diagram Pareto

2. Histogram

A. Adapun karakteristik histogram adalah :

• Histogram menjelaskan variasi proses, namun belum mengurutkan rangking dari variasi terbesar sampai dengan yang terkecil.
• Gambar bentuk distribusi (cacah) karakteristik mutu yang dihasilkan oleh data yang dikumpulkan melalui check sheet.
• Histogram juga menunjukkan kemampuan proses, dan apabila memungkinkan, histogram dapat menunjukkan hubungan dengan spesifikasi proses dan angka‑angka nominal, misalnya rata‑rata.
• Dalam histogram, garis vertikal menunjukkan banyaknya observasi tiap‑tiap kelas.

B. Langkah – langkah Penyusunan Histogram

Menurut Mitra (1993), langkah penyusunan histogram adalah:

1. Menentukan batas‑batas observasi: perbedaan antara nilai terbesar dan terkecil.
2. Memilih kelas‑kelas atau sel‑sel. Pedoman: banyaknya kelas = akar n, dengan n = banyaknya data,
3. Menentukan lebar kelas‑kelas tersebut. Biasanya, semua kelas mempunyai lebar yang sama. Lebar kelas = range /  banyak  kelas.
4. Menentukan batas‑batas kelas. Kelas‑kelas tersebut tidak saling tumpang tindih.
5. Menggambar frekuensi histogram dan menyusun diagram batangnya.

3. Check Sheet

Lembar isian (check sheet) merupakan alat bantu untuk memudahkan dan menyederhanakan pencatatan data. Bentuk dan isinya disesuaikan dengan kebutuhan maupun kondisi kerja yang ada. Untuk mempermudah proses pengumpulan data maka perlu dibuat suatu lembar isian (check sheet), dengan memperhatikan hal-hal sebagai berikut :

a) Maksud pembuatan harus jelas

Dalam hal ini harus diketahui informasi yang jelas dan apakah data yang nantinya diperoleh cukup lengkap sebagai dasar untuk mengambil tindakan atau tidak.

b) Stratifikasi harus sebaik mungkin

Dapat dipahami dan diisi serta memberikan data yang lengkap tentang apa yang ingin diketahui.

c) Dapat diisi dengan cepat, mudah dan secara otomatis bisa segera diananlisa. Jika perlu dicantumkan gambar dan produk yang akan di check.

Tujuan pembuatan lembar pengecekan adalah menjamin bahwa data dikumpulkan secara teliti dan akurat oleh karyawan operasional untuk diadakan pengendalian proses dan penyelesaian masalah. Data dalam lembar pengecekan tersebut nantinya akan digunakan dan dianalisis secara cepat dan mudah. Lembar pengecekan ini memiliki beberapa bentuk kesalahanjumlah.

Ada beberapa jeis lembar isian yang dikenal dan dipergunakan untuk keperluan pengumpulan data, ayitu antara lain: Production Process Distribution Check Sheet. Lembar isian jenis ini dipergunakan untuk mengumpulkan data yang berasal dari proses produksi atau proses kerja lainnya. Out-put kerja sesuai dengan klasifikasi yang telah ditetapkan untuk dimasukkan dalam lembar kerja, sehingga akhirnya akan dapat diperoleh pola distribusi yang terjadi. Seperti halnya dengan histogram, maka bentuk distribusi data berdasarkan frekuensi kejadian yang diamati akan menunjukkan karakteristik proses yang terjadi.

4. Fish Bone Diagram

Istilah lain dari Fishbone Diagram adalah Diagram Ishikawa, dikembangkan oleh Kaoru Ishikawa seorang pakar kendali mutu. Sering kali disebut sebagai fishbone diagram dikarenakan bentuknya yang menyerupai tulang ikan. Fishbone Diagram lahir karena adanya kebutuhan akan peningkatan mutu atau kualitas dari barang yang dihasilkan. Seringkali dalam suatu proses produksi dirasakan hasil akhir yang diperoleh tidak sesuai dengan ekspektasi, misalnya: barang cacat terjadi lebih dari yang ditetapkan, hasil penjualan sedikit, mutu barang kompetitor lebih baik dari barang kita, nasabah lebih memilih produk kompetitor kompetitor , dan lain-lain. Dari sinilah timbul pemikiran untuk melakukan analisa dan evaluasi terhadap proses yang sudah terjadi dalam rangka untuk memperbaiki mutu. Fishbone Diagram merupakan salah satu alat pengendali mutu yang fungsinya untuk mendeteksi permasalahan yang terjadi dalam suatu proses industri.

Fishbone Diagram dalam penerapannya digunakan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang menjadi penyebab permasalahan. Diagram ini sangat praktis dilakukan dan dapat mengarahkan satu tim untuk terus menggali sehingga menemukan penyebab utama atau Akar suatu permasalahan. Akar ”penyebab ” terjadinya masalah ini memiliki beragam variabel yang berpotensi menyebabkan munculnya permasalahan.

Fishbone Diagram sering juga disebut sebagai diagram Sebab Akibat. Dimana dalam menerapkan diagram ini mengandung langkah-langkah sebagai berikut:
1. Menyiapkan sesi sebab-akibat
2. Mengidentifikasi akibat
3. Mengidentifikasi berbagai kategori.
4. Menemukan sebab-sebab potensial dengan cara sumbang saran.
5. Mengkaji kembali setiap kategori sebab utama
6. Mencapai kesepakatan atas sebab-sebab yang paling mungkin

Penggunaan diagram tulang ikan ini ternyata memiliki manfaat yang lain yaitu bermanfaat sebagai perangkat proses belajar diri, pedoman untuk diskusi, pencarian penyebab permasalahan, pengumpulan data, penentuan taraf teknologi, penggunaan dalam berbagai hal dan penanganan yang kompleks.

Apabila “masalah” dan “penyebab” sudah diketahui secara pasti, maka tindakan (action) dan langkah perbaikan akan lebih mudah dilakukan. Dengan diagram ini, semuanya menjadi lebih jelas dan memungkinkan kita untuk dapat melihat semua kemungkinan “penyebab” dan mencari “akar” permasalahan sebenarnya. Jadi sangat jelas bahwa Fishbone Diagram ini akan menunjukkan dan mengajarkan kita untuk melihat “ke dalam” dengan bertanya tentang permasalahan yang sedang terjadi dan menemukan solusinya dari dalam juga.

Penyelesaian masalah melalui fishbone dapat dilakukan secara individu top manajemen maupun dengan kerja tim. Seperti dengan cara mengumpulkan beberapa orang yang mempunyai pengalaman dan keahlian memadai menyangkut problem yang terjadi. Semua anggota tim memberikan pandangan dan pendapat dalam mengidentifikasi semua pertimbangan mengapa masalah tersebut terjadi. Kebersamaan sangat diperlukan di sini, juga kebebasan memberikan pendapat dan pandangan setiap individu. Ini tentu bisa dimaklumi, manusia mempunyai keterbatasan dan untuk mencapai hasil maksimal diperlukan kerjasama kelompok yang tangguh.

Analisa tulang ikan dipakai jika ada perlu untuk mengkategorikan berbagai sebab potensial dari satu masalah atau pokok persoalan dengan cara yang mudah dimengerti dan rapi. Juga alat ini membantu kita dalam menganalisis apa yang sesungguhnya terjadi dalam proses. Yaitu dengan cara memecah proses menjadi sejumlah kategori yang berkaitan dengan proses, mencakup manusia, material, mesin, prosedur, kebijakan dan sebagainya.

5. Scattered Diagram/Diagram Tebar.

Scatter diagrammerupakan cara yang paling sederhana untuk menentukan hubungan antara sebab dan akibat dari dua variabel atau untuk menentukan korelasi antara penyebab yang diduga dengan akibat yang timbul dari suatu masalah.

6. Brain Storming

Data Brain Storming bersifat kuantitatif. Karna disebut sebagai kumpulan data berupa pernyataan – pernyatan yang diucapkan oleh anggota forum atau rapat, dengan tujuan untuk menggali masukan-masukan yang diperoleh dari anggota tersebut. Adapun aturan-aturan dalam pengumpulan data ini, antara lain:

• don’t blame other (jangan mencela orang lain)
• menghargai pendapat orang lain
• menghormati pimpinan forum
• menerima apapun hasil dari keputusan forum
• sistem forum hádala musyawarah mufakat.

Brain storming tidak sama dengan stratifikasi, stratifikasi lebih dekat disamakan dengan data histogram tapi tidak sama secara keseluruhan.

7. Grafik dan Peta Kendali (Control Chart)

Control Chart adalah grafik yang digunakan untuk mengkaji perubahan proses dari waktu ke waktu. Merupakan salah satu alat atau tools dalam pengendalian proses secara statististik yang sering kita kenal dengan SPC (Statistical Process Control), ada juga yang menyebutnya dengan Seven Tools. Pembuatan control chart dalam SPC bertujuan untuk mengidentifikasi setiap kondisi didalam proses yang tidak terkendali secara statistik (out of control) karena pengendaliannya terhadap proses maka control chart termasuk ke dalam aktivitas on line quality control.

Dalam proses pembuatan control chart sangat penting memperhatikan jenis data yang kita miliki untuk menentukan jenis control chart yang tetap, sehingga dapat memberikan informasi yang tetap terhadap kinerja proses. Kesalahan pemilihan jenis control chart dapat berakibat fatal, karena tidak ada informasi yang bisa tarik dari data yang sudah dikumpulkan bahkan dapat memberikan gambaran yang salah terhadap kinerja proses.

Ciri khas  dari control chart baik untuk dapat variabel maupun atribute selalu di batas oleh batas kendali atas ( Upper Control Limit) dan batas kendali bawah (Lower Control Limit). Peta kendali X-bar R sebenarnya lebih baik digunakan dari pada X-bar S karena dalam menggambarkan variasi yang terjadi didalam sample  dari setiap sub group, sedangkan dalam X-bar R hanya menunjukan rentang nilai sample dalam masing-masing sub grup.

P Chart digunakan untuk pengendalian proporsi produksi cacat, ukuran sample yang dalam pembuatan P chart dapat berbeda antara suatu sub group dengan sub group yang lainnya. Sedikit berbeda dengan NP chart, digunakan untuk memonitor jumlah produk cacat dan ukuran sample sub group datanya harus sama. P Charta dan NP chart dapat di dekati dengan distribusi binomial dalam perhitungannya.

Jika yang ingin kita kembalikan kecacatan dari suatu produk, maka control chart yang dapat digunakan C chart dan U chart. Untuk pengendalian terhadap jenis cacat maka harus menggunakan C chart, sedangkan U Chart digunakan untuk pengendalian terhadap jumlah cacat per unit.  Kedua peta kendali ini, dalam perhitungan capability proses di dekati dengan distribusi Poisson

Tugas akhir pengujian tarik bab1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

 Pengelasan adalah salah satu penyambungan dua bagian logam secara permanen dengan menggunakan tenaga panas. Tenaga panas ini diperlukan untuk mencairkan bahan dasar yang akan disambung dan kawat las sebagai bahan pengisi, setelah dingin dan membeku, akan terbentuk ikatan yang kuat dan permanen.

Ruang lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam kontruksi sangat luas, meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, pipa pesat, pipa saluran, kendaraan rel dan lain sebagainya. Di samping untuk pembuatan, proses las dapat juga dipergunakan untuk reparasi misalnya untuk mengisi lubang-lubang pada coran, membuat lapisan keras pada perkakas, mempertebal bagian-bagian yang sudah aus dan macam-macam reparasi lainnya. Pengelasan bukan tujuan utama dari kontsruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik.

Dalam pengelasan terdapat berbagai macam bentuk kampuh baik kampuh terbuka maupun kampuh tertutup. Adapun bentuk kampuh yang peneliti ingin teliti adalah kampuh I, kampuh setengah V dan kampuh V. Pemilihan jenis kampuh yang tepat dalam proses pengelasan sangat berpengaruh terhadap kekuatan dari benda yang dilas. Ada dua pengujian daerah las yaitu pengujian merusak benda kerja dan pengujian tidak merusak benda kerja. Pengujian merusak antara lain: uji mekanis (uji tarik, uji lengkung, uji hentakan (impact), uji kekerasan, uji kelelahan, uji kelelahan, uji struktur (uji permukaan pecahan, uji makroskopik, uji mikroskopik), uji kimia (uji analitis, uji kekaratan, uji penentuaan kadar air). Pengujian tidak merusak antara lain: uji kerusakan pada permukaan (uji visual, uji partikel magnet, uji penetrasi, uji putaran arus listrik) uji kerusakan bagian dalam (uji radiografi, uji ultrasonik).

Pada pengujian ini peneliti menggunakan uji merusak benda kerja dengan pengujian tarik. Kekuatan tarik (tensile strength) adalah tegangan maksimum yang bisa ditahan oleh sebuah bahan ketika diregangkan atau ditarik, sebelum bahan tersebut patah. Beberapa bahan dapat patah begitu saja tanpa mengalami deformasi, yang berarti benda tersebut bersifat rapuh atau getas (brittle). Bahan lainnya akan meregang dan mengalami deformasi sebelum patah, yang disebut dengan benda elastic (ductile). Kekuatan tarik umumnya digunakan dalam mendesain bagian dari suatu struktur yang bersifat ductile dan brittle yang bersifat tidak statis, dalam arti selalu menerima gaya dalam jumlah besar, meski benda tersebut tidak bergerak.

1.2. Rumusan Masalah

1.    Bagaimanakah kekuatan tarik pada masing-masing kampuh, kampuh I, kampuh setengah V dan kampuh V.

2.    Apakah ada cacat las yang terjadi pada kampuh I, kampuh ½ V dan kampuh V.

1.3. Tujuan Penelitian

1.    Mengetahui kekuatan tarik besi ST60 dengan menggunakan las listrik dengan variasi kampuh posisi 3G.

2.    Mengetahui cacat las yang terjadi pada hasil pengelasan dengan menggunakan foto makro.

1.4. Batasan Masalah

Agar dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini lebih mengarah ke tujuan penelitian dengan membatasi pokok permasalahan sebagai berikut :

1. Bahan yang digunakan besi ST60 dengan tebal 10mm.
2. Proses pengelasan menggunakan las listrik.
3. Posisi pengelasan 3G.
4. Elektoda yang digunakan adalah elektroda LB 52U diameter 2,6mm dan 3,2mm.
5. Arus listrik yang digunakan dalam proses pengelasan las listrik yaitu 80 Ampere.
6. Kampuh yang digunakan adalah kampuh I, Kampuh setengah V dan Kampuh V.
7. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik.
8. Spesimen uji tarik ASTM A370.
9. Foto struktur makro menggunakan camera CANON EOS 1100D Kit.

1.5. Manfaat Penelitian             

1. Untuk mengetahui nilai hasil kekuatan tarik yang terjadi pada proses penyambungan setelah proses pengelasan listrik.
2. Membandingkan hasil pengelasan dengan cara mengetahui pengaruh hasil pengelasan las listrik terhadap kekuatan tarik besi ST60.
3. Dari data-data ini dapat menjadi refrensi bagi peneliti selanjutnya tentang pengelasan las listrik.

mechanical propesties

Sifat mekanik logam merupakan sifat yang menyatakan kamampuan suatu logam dalam menerima suatu beban atau gaya  tanpa mengalami kerusakan pada logam tersebut. Sifat-sifat mekanik logam antara lain:

1.      Kekuatan (strength)

Yaitu kemampuan material logam dalam menerima gaya berupa tegangan tanpa mengalami patah. Ada beberapa jenis kekuatan tergantung jenis bahan yang dipakai diantaranya: kekuatan tekan, tarik, kerja dan geser.

2.      Kekerasan(hardness)

Yaitu kemampuan material logam dalam menerima gaya berupa penetrasi.pengikisan dan pergeseran sifat ini berhubungan dengan sifat ketahanan aus.

3.      Kekakuan(stiffness)

Kemampuan material dalam mempertahankan bentuk setelah mendapat gaya dari arah tertentu.

4.      Ketangguhan(toughtness)

Merupakan sifat yang menyatakan kemampuan bahan dalam menyerap gaya yang diberikan.

5.      Kelenturan(elasticity)

Menyatakan kemempuan material kembali kebentuk asal setelah gaya dihilangkan. Hal ini terjadi sebelum masuk wilayah plastis.

6.      Plastisitas(plasticity)

Kemampuan bahan dalam mengalami sjumlah deformasi permanen  sebelum terjadi patah, hal ini setelah masuk wilayah plastis.

7.      Mulur (creep)

Meyatakan kecenderunngan logam mengalami deformasi plastis apabila diberi gaya dalam jangka waktu tertentu.

8.      Kelelahan(fatigue)

Merupakan kemampuan material dalam menahan beban secara terus menerus

baja

Baja

            Baja adalah besi karbon campuran logam yang dapat berisi kosentrasi dari element campuran lainnya, ada ribuan campuran logam lainnya yang memunyai perlakuan bahan dan komposisi berbeda. Sifat mekanis adalah sensitive kepada isi dari pada karbon, yang mana secara normal kurang dari 1,0 %C. sebagian dari baja umum digolongkan menurut kosentarsi karbon, yakni kedalam rendah, medium dan jenis karbon tinggi.

Baja merupakan bahan dasar vital untuk industri. Semua segmen kehidupan, mulai dari peralatan dapur, transportasi, generator pembangkit listrik, sampai kerangka gedung dan jembatan mengunakan baja. Besi baja menduduki peringkat pertama diantara barang tambang logam dan produknya melingkupi hamper 90% dari barang berbahan logam.

Baja merupakan paduan besi ( Fe) dengan karbon (C), dimana kandungan karbon tidak lebih dari 2%

Baja banyak digunakan karena baja mempunyai sifat mekanis lebih baik daripada besi, sifat baja antara lain :

·        Tanguh dan ulet

·        Mudah ditempa

·        Mudah diproses

·        Sifatnya dapat diubah dengan mengubah karbon

·        Sifatnya dapat diubah dengan perlakuan panas

·        Kadar karbon lebih rendah dibandingkan besi

·        Banyak dipakaiuntuk berbagai bahan peralatan

Walaupun baja lebih sering digunakan, namun baja mempunyai kelemahan yaitu ketahanan terhadap korosinya rendah. Baja dapat (dua unsure atau lebih digabung sehingga dihasilkan sifat lain). Hasil pemaduannya yaitu:

·        Larutan padat/solid solufion ( dapat memperbaiki sifat fisik/kimia)

·        Senyawa ( lebih keras dari larutan padat, dapat memperbaiki sifat mekanik)

Sifat Mekanis Baja

  Sifat -  sifat mekanis baja ditentukan oleh kombinasi faktor – faktor berikut ini:

1. Komposisi kimia,
2. Perlakuan panas (heat treatment).
3. Proses pembuatan (manufacturing procces).

 

Walaupun baja sebagian besar terdiri dari besi (Fe), penambahan unsur – unsur lain dalam jumlah yang relatif kecil sangat menentukan jenis dan sifat mekanis akhir dari baja tersebut.

Komposisi dari unsur – unsur ini juga memberikan reaksi yang berbeda – beda pada saat baja menjalani proses perlakuan panas (heat treatment) atau pada saat proses pendinginan dari suhu yang tinggi.  

Ada dua masalah utama dalam pemakaian material baja yaitu: sifat korosif dan sifat tahan terhadap panas. Untuk mengantisipasi kelemahan baja terhadap kedua masalah diatas dapat diperbaiki dengan menggunakan baja dengan komposisi kimia dan heat treatment yang sesuai dengan kebutuhan.  

Selain itu sesuai dengan perkembangan tuntutan sifat – sifat tertentu material baja, perlu diimbangi dengan teknologi pembuatannya. Tambahan dan kombinasi unsur – unsur lain menjadi satu alternatif jalan keluar di samping penggunaan jenis heat treatment yang sesuai. Komposisi kimia baja dan heat treatment pada dasarnya saling mempengaruhi hingga dapat dikatakan keduanya saling berinteraksi.

1. Komposisi Kimia Baja

 Baja pada dasarnya ialah besi (Fe) dengan tambahan unsur Karbon ( C ) sampai dengan 1.67% (maksimal). Bila kadar unsur karbon ( C) lebih dari 1.67%, maka material tersebut biasanya disebut sebagai besi cor (Cast Iron). Makin tinggi kadar karbon dalam baja, maka akan mengakibatkan hal- hal sbb:

Ø      Kuat leleh dan kuat tarik baja kan naik,

Ø      Keliatan / elongasi baja berkurang,

Ø      Semakin sukar dilas.

Oleh karena itu adalah penting agar kita dapat menekan kandungan karbon pada kadar serendah mungkin untuk dapat mengantisipasi berkurangnya keliatan dan sifat sulit dilas diatas, tetapi sifat kuat leleh dan kuat tariknya tetap tinggi. Penambahan unsur – unsur ini dikombinasikan dengan proses heat treatment akan menghasilkan kuat tekan yang lebih tinggi, tetapi keuletan dan keliatan, dan kemampuan khusus lainnya tetap baik. Unsur – unsur tersebut antara lain: Mangaan (Mn), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Nikel (Ni) dan tembaga (Cu). Tetapi proporsional pertambahan kekuatannya tidak sebesar karbon. Pertambahan kekuatannya semata –mata karena unsur tersebut memperbaiki struktur mikro baja.

Untuk memahami pengaruh komposisi kimia dan heat treat terhadap sifat akhir baja, maka kita perlu menganal factor – factor sbb:

Ø      Struktur mikro,

Ø      Ukuran butiran,

Ø      Kandungan nonlogam.

Ø      Endapan dipermukaan antar butiran.

Ø      Keberadaan gas – gas yang terserap atau terlarut

1.      Struktur Mikro

Unsur Fe dan C menyususn diri dalam suatu struktur berulang dalam pola tiga dimensi yang dinamakan dengan kristal. Kristal –kristal yang berorientasi (arah pengulangan / susunan ) sama disebut sebagai butir.Susunan kumpulan butir satu dengan yang lain pada suatu fasa tertentu dinamakan struktur mikro, contoh struktur mikro antara lain: ferit, perlit dan sementit.

 

2.      Ukuran butir

Penghalusan butir baja akan menghasilkan: Peningkatan kuat leleh (yield strength), Perbaikan sifat keuletan (toughness) dan keliatan (ductility), Penghalusan butiran dapat dilakukan dengan penambahan unsur niobium, vanadium dan aluminium dengan jumlah maksimal 0.05% atau dengan heat treatment.

 

3.      Kandungan non logam

Unsur – unsur non-logam yang umumnya dibatasi jumlahnya didalam produk baja adalah Sulfur (S) dan Fosfor (P). Tinggi kadar kedua unsur tersebut bisa menurunkan keliatan (ductility) baja dan meningkatkan kemungkinan retak pada sambungan las. Pada baja khusus mampu las, kandungan kedua unsur diatas dibatasi kurang dari 0.05%.

4.   Endapan dipermukaan antar butiran

 Unsur – unsur lain yang juga dapat menurunkan keuletan baja baja anatar lain: timah (Sn), antimon (Sb) dan arsen (As) hingga baja menjadi getas. Sifat getas ini ditimbulkan oleh pengendapan atau berkumpulnya unsur – unsur diatas dibidang batas antar butir baja pada suhu 500 – 600^o .

5.   Kandungan gas-gas

Baja yang mengandung gas – gas terlarut dalam kadar yang tinggi terutama: Oksigen (O) dan Nitrogen (N) dapat menimbulkan sifat getas. Untuk mengurangi kadar gas tersebut biasa digunakan unsur -  unsur yang dapat mengikat kedua unsur gas diatas menjadi senyawa yang cukup ringan sehinggan senyawa tersebut akan mengapung ke permukaan baja yang masih panas dan cair.  Unsur -  unsur pengikat gas N dan O biasanya digunakan unsur silicon (Si) dan atau aluminium (Al) yang fungsinya disebut sebagai Deoxidant.

2.10.1. Klasifikasi Baja

 Berdasarkan Prosentase Karbon

            Berdasarkan tinggi rendahnya prosentase karbon di dalam baja, baja karbon diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Baja Karbon Rendah ( low carbon stell)

Baja karbon rendah mengandung karbon antara 1.10 s/d 0.30%. baja karbon ini dalam perdangan dibuat dalam olat baja, baja strip dan baja batangan atau profil. Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalam baja, maka baja karbon rendah dapat digunakan atau dijadikan baja-baja sebagai berikut :

1. Baja karbon rendah yang mengandung 0.04%-0.10%C. untuk dijadikan baja-baja plat atau strip

2.      Baja karbon rendah yang mengandung 0.05% C digunakan untuk keperluan badan-badan kendraan.

3. Baja karbon rendah yang mengandung 0.15%-0.30%C digunakan untuk kontruksi jembatan, bangunan, membuat baut atau dijadikan baja kontruksi.

2. Baja Karbon Menengah ( medium cabon steel)

Baja karbon menengah mengandung karbon antara 0.30-0.60 % C. baja karbon menengah ini banyak digunakan untuk keperluan alat-alat perkakas bagian mesin. Berdasarkan jumlah karbon yang terkandungdalam baja maka baja karbon ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti untuk keperluan industri kendaraan, roda gigi, pegas dan sebagai nya.

3. Baja Karbon Tinggi ( High carbon steel)

Baja karbon tinggi mengandung kadar karbon antara 0.60-1.7 % C. dan setiap satu ton baja karbon tinggi mengandung karbon antara 70-130 kg. baja ini mempunyai tegangan tarik paling tinggi dan banyak digunakan untuk material tools. Salah satu aplikasi dari baja ini adalah dalam pembuatan kawat baja dan kabel baja.berdasarkan jumlah karbon yang terkandung didalam baja maka baja ini banyak digunakan dalam pembuatan pegas, alat-alat perkakas seperti ; palu,gergaji atau pahat potong. Selain itu baja jenis ini banyak digunakan untuk keperluan industri lain seperti pembuatan kikir, pisau cukur, mata gergaji dan lain sebagainya.

2.10.2.  Berdasarkan komposisi

Dalam prakteknya baja terdiri dari beberapa macam yaitu:

1. Baja Karbon (Carbon Steel)

Terdiri atas beberapa unsure, yang paling utama adalah carbon ( C ), unsure yang lainnya, yaitu Si ( dari batu tahan api) Mn,S dan P ( dari kokas untuk Carbon encrichment,S dan P maksimum 0.05% )

Beberapa macam baja karbon, yaitu:

• Baja karbon rendah
• Baja karbon medium
• Baja karbon tinggi

Sebagian kelompok baja didesain untuk laku panas dalam daerah austenit, disusul dengan pendinginan dan dekomposisi austenit secara lansung atau tak lansung membentuk ferit dan karbida. Bila baja hanya mengandung besi dan karbon, paduan disebut baja karbon

2. Baja Paduan ( alloyed steel)

Baja paduan adalah campuran antara baja karbon dengan unsur-unsur lain yang mempengaruhi sifat-sifat baja misalnya sifat kekerasan,liat, kecepatan membeku, titik cair, dan sebagainya yang bertujuan memperbaiki kualitas dan kemampuannya. Penambahan unsure-unsur lain dalam baja karbondapat dilakukan dengan satu unsure atau lebih, tergantung dari karekteristik atau sifat khusus yang dikehendaki.

Unsur-unsur paduan untuk baja ini dibagi dalam 2 golongan yaitu :

1. Unsur yang membuat baja menjadi kuat dan ulet, dengan menguraikannya kedalam feritte ( misalnya Ni,Mn,sedikit Cr dan Mo). Unsure ini terutama digunakan untuk pembuatan baja kontruksi.
2. Unsure yang bereaksi dengan karbon dalam baja dan membentuk karbida yang keras dari sementit ( misalnya unsure Cr,W,Mo dan V) unsure ini terutama digunakan untuk pembuatan baja perkakas

3. Baja Paduan Rendah

Baja paduan rendah adalah baja paduan yang mempunyai kadar karbon sama dengan baja lunak, tetapi ditambah dengan sedikit unsur-unsur paduan. Penambahan unsur ini dapat meningkatkan kekuatan baja tanpa mengurangi keuletannya. Baja paduan banyak digunakan untuk kapal, jembatan, roda kerta api, ketel uap, tangki-tangki dan dalam permesinan. Baja paduan rendah dibagi menurut sifatnya yaitu baja tahan suhu rendah, baja kuat dan baja tahan panas (Wiryosumarto, 2000).

1. Baja tahan suhu rendah. Baja ini mempunyai kekuatan tumbuk yang tinggi dan suhu transisi yang renda, karena itu dapat digunakan dalam kontruksi untuk suhu yang lebih rendah dari suhu biasa.

2. Baja kuat. Baja ini dibagi dalam dua kelompok yaitu kekuatan tinggi dan kelompok ketangguhan tinggi. Kelompok kekuatan tinggi mempunyai sifat mampu las yang baik karena kadar karbonnya rendah. Kelompok ini sering digunakan dalam kontruksi las. Kelompok yang kedua mempunyai ketangguhan dan sifat mekanik yang sangat baik. Kekuatan tarik untuk baja kuat berkisar antara 50 sampai 100 kg/mm2.

3. Baja tahan panas adalah baja paduan yang tahan terhadap panas, asam dan mulur. Baja tahan panas yang terkenal adalah baja paduan jenis Cr-Moyang tahan pada suhu 6000C.

Pengelasan yang banyak digunakan untuk baja paduan rendah adalah las busur elektroda terbungkus, las busur rendam dan las MIG (las logam gas  mulia). Perubahan struktur daerah las selama pengelasan, karena danya pemanasan dan pendinginan yang cepat menyebabkan daerah HAZ menjadi keras. Kekerasan yang tertinggi terdapat pada daerah HAZ.

1.      Steel 40 ( ST 40 )

Baja  ST  40  termasuk baja  karbon  rendah  dengan  kandungan karbon  kurang dari  0,3%. ST  40  ini menunjukkan bahwa baja  ini  dengan kekuatan  tarik  =  40  kg  /  mm².  (diawali  dengan  ST  dan  diikuti  bilangan  yang  menunjukan kekuatan tarik minimumnya dalam kg/mm²).

Baja  ST  40  ini  secara  teori  mempunyai  nilai  kekerasan  yang  lebih rendah dibandingkan dengan besi  cor,  dengan  adanya  perlit  dan ferit  karena  perlit yang ada lebih banyak dari pada ferit  Aplikasi baja ST 40 antara lain

• Digunakan  untuk  kawat,  paku,  wire  mesh,  peralatan  automotif  dan sebagai bahan baku welded fabrication ( kisi – kisi jendela atau pintu  dan jeruji)
• Aplikasi  khusus  seperti  untuk  kawat  elektroda  berlapis  untuk   keperluan pengelasan.

Walaupun baja sebagian besar terdiri dari besi (Fe), penambahan unsur – unsur lain dalam jumlah yang relatif kecil sangat menentukan jenis dan sifat mekanis akhir dari baja tersebut.

Komposisi dari unsur – unsur ini juga memberikan reaksi yang berbeda – beda pada saat baja menjalani proses perlakuan panas (heat treatment) atau pada saat proses pendinginan dari suhu yang tinggi.  

Ada dua masalah utama dalam pemakaian material baja yaitu: sifat korosif dan sifat tahan terhadap panas. Untuk mengantisipasi kelemahan baja terhadap kedua masalah diatas dapat diperbaiki dengan menggunakan baja dengan komposisi kimia dan heat treatment yang sesuai dengan kebutuhan.  

Selain itu sesuai dengan perkembangan tuntutan sifat – sifat tertentu material baja, perlu diimbangi dengan teknologi pembuatannya. Tambahan dan kombinasi unsur – unsur lain menjadi satu alternatif jalan keluar di samping penggunaan jenis heat treatment yang sesuai. Komposisi kimia baja dan heat treatment pada dasarnya saling mempengaruhi hingga dapat dikatakan keduanya saling berinteraksi.

Berdasarkan uji komposisi pada penelitian ini dilakukan dengan metode sampel. Sampel 1 untuk uji komposisi adalah dari kelompok raw material, maka dapat digeneralisasikan komposisi kimia seperti yang tercantum pada tabel 3.1 dapat diklasifikasikan ke dalam jenis baja karbon rendah (mild steel).

Table 3.1. Komposisi kimia Baja ST 40

2. Pengelasan Baja Karbon

Baja adalah merupakan suatu campuran dari besi (Fe) dan karbon (C), dimana unsur karbon (C) menjadi dasar. Disamping unsur Fe Dan C, baja juga mengandung unsur campuran lain seperti sulfur (S), fosfor (P), silikon (Si), dan mangan (Mn) yang jumlahnya dibatasi. Baja karbon sedang dan baja karbon tinggi mengandung banyak karbon dan unsur lain dapat memperkeras baja, karena itu daerah pengaruh panas atau HAZ pada baja ini mudah menjadi keras bila dibandingkan baja karbon rendah. Sifatnya yang mudah menjadi keras ditambah dengan adanya hydrogen difusi menyebabkan baja ini sangat peka terhadap retak las. Disamping itu pengelasan dengan menggunakan elektroda yang sama kuat dengan logam lasnya dengan pemanasan mula dan suhu pemanasan tergantung dari kadar karbon. Baja karbon adalah baja yang mengandung karbon antara 0,1% - 1,7%. Berdasarkan tingkatan banyaknya kadar karbon, baja digolongkan menjadi tiga tingkatan :

1. Baja karbon rendah Yaitu baja yang mengandung karbon kurang dari 0,30%. Baja karbon rendah dalam perdagangan dibuat dalam bentuk pelat, profil, batangan untuk keperluan tempa, pekerjaan mesin, dan lain-lain.

2. Baja karbon sedang Baja ini mengandung karbon antara 0,30% – 0,60 %. Didalam perdagangan biasanya dipakai sebagai alat-alat perkakas, baut, poros engkol, roda gigi, ragum, pegas dan lain-lain.

3.  Baja karbon tinggi Baja karbon tinggi ialah baja yang mengandung kerbon antara 0,6% – 1,5%. Baja ini biasanya digunakan untuk keperluan alat-alat konstruksi yang berhubungan dengan panas yang tinggi atau dalam penggunaannya akan menerima atau mengalami panas, misalnya landasan, palu, gergaji, pahat, kikir, bor, bantalan peluru, dan sebagainya (Amanto,1999).

2.11.  Pengujian Tarik

Proses pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik benda uji. Pengujian tarik untuk kekuatan tarik daerah las dimaksudkan untuk mengetahui apakan kekuatan las mempunyai nilai yang sama, lebih rendah atau lebih tinggi dari kelompok raw materials. Pengujian tarik untuk kualitas kekuatan tarik dimaksudkan untuk mengetahui berapa nilai kekuatannya dan dimanakah letak putusnya suatu sambungan las. Pembebanan tarik adalah pembebanan yang diberikan pada benda dengan memberikan gaya tarik berlawanan arah pada salah satu ujung benda.

Penarikan gaya terhadap beban akan mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi) bahan tersebut. Proses terjadinya deformasi pada bahan uji adalah proses pergeseran butiran kristal logam yang mengakibatkan melemahnya gaya elektromagnetik setiap atom logam hinggaterlepas ikatan tersebut oleh penarikan gaya maksimum.

Pada pengujian tarik beban diberikan secara kontinu dan pelan–pelan bertambah besar, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjangan yang dialami benda uji dan dihasilkan kurva teganganregangan.

Gambar 2.12 Kurva tegangan-regangan

Pada pengujian tarik beban diberikan secara kontinu dan pelan–pelan bertambah besar, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjangan yang dialami benda uji dan dihasilkan kurva tegangan-regangan. Tegangan dapat diperoleh dengan membagi beban dengan luas penampang mula benda uji.

Dimana:

σu        = Tegangan nominal (kg/mm2)

Fu        = Beban maksimal (kg)

Ao       = Luas penampang mula dari penampang batang (mm2)

Regangan (persentase pertambahan panjang) yang diperoleh dengan membagi perpanjangan panjang ukur (ΔL) dengan panjang ukur mula-mula benda uji.

Dimana:

ε          = Regangan (%)

L          = Panjang akhir (mm)

Lo        = Panjang awal (mm)

Pembebanan tarik dilakukan terus-menerus dengan menambahkan beban sehingga akan mengakibatkan perubahan bentuk pada benda berupa pertambahan panjang dan pengecilan luas permukaan dan akan mengakibatkan kepatahan pada beban. Persentase pengecilan yang terjadi dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:

Dimana:

q          = Reduksi penampang (%)

Ao       = Luas penampang mula (mm2)

A1       = Luas penampang akhir (mm2)

Gambar 2.13. Batas elastis dan tegangan luluh

Gaya tarik yang diberikan pada mesin pengujian tarik yang selama pengujian akan mencatat setiap kondisi bahan sampai terjadinya tegangan maksimum, juga sekaligus akan menggambarkan diagram tarik dari benda uji, adapun panjang Lf akan diketahui setelah benda uji patah dengan menggunakan pengukuran secara normal tegangan maksimum adalah tegangan tertinggi yang bekerja pada luas penampang semula.

Gambar 2.14 Kurva tegangan-regangan

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakuan panas, deformasi plastis yang pernah dialami, laju regangan, suhu dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan-regangan logam yaitu:

§         Kekuatan tarik Kekuatan tarik adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda uji. Kekuatan ini berguna untuk keperluan spesifikasi dan kontrol kualitas bahan.

§         Kekuatan luluh Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan. Kekuatan luluh yang diperoleh dengan metode offset biasanya dipergunakan untuk perancangan dan keperluan spesifikasi.

§         Perpanjangan. Perpanjangan diperoleh dengan cara membagi perpanjangan panjang ukur dengan panjang awal dan dinyatakan dalam parsen.