Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Dewasa ini penggunaan baja berkekuatan tinggi semakin meningkat terutama dalam sektor konstruksi dan infrastruktur. Baja berkekuatan tinggi yang diproduksi melalui thermo-mechanical control process memiliki kombinasi kekuatan dan ketangguhan yang sangat baik. Namun proses pengelasan yang dilakukan untuk menyambung baja mengakibatkan terjadinya perubahan sifat mekanik pada sambungan las. Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh variasi komposisi nikel pada kawat las dan masukan panas terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja kekuatan tinggi yang dilas dengan metode pengelasan busur rendam (SAW). Material yang digunakan pada penelitian ini adalah pelat baja struktural berkekuatan tinggi, SM570-TMC, yang memiliki kekuatan luluh 460 MPa, kekuatan tarik 570 MPa dan ketebalan 12 mm. Disain sambungan dari pelat baja ini adalah butt joint dengan single v-groove sebesar 30 derajat, root gap sebesar 5 mm. Pelat baja ini dilas dengan variabel masukan panas berbeda (2,2 kJ dan 3 kJ), dengan menggunakan tiga jenis kawat las yang masing-masing memiliki kandungan nikel 0%, 1%, dan 2,1%. Pengamatan struktur mikro dilakukan menggunakan mikroskop optik dan scanning electron microcopy (SEM). Struktur mikro area kampuh las untuk semua sambungan terdiri dari polygonal ferrite (PF), side plate ferrite (SPF), grain boundary ferrite (GBF) dan acicular ferrite (AF). Area HAZ mengalami pertumbuhan butir yang ditandai dengan ukuran butir yang lebih besar dari kampuh las dan logam dasar. Pada pengelasan dengan masukan panas tinggi, ukuran butir HAZ lebih besar dari ukuran butir dengan masukan panas rendah. Uji tarik, ketangguhan impak dan kekerasan mikro dilakukan untuk menentukan sifat mekanik hasil pengelasan. Pengujian ketangguhan impak dilakukan pada temperatur 25oC, 0oC dan - 20oC. ......Nowadays the demand for high strength low alloy steel (HSLA) utilization is increasing. HSLA steel produced by thermo-mechanical controlled process (TMCP) has a good combination of strength and toughness. However, thermal cycles during welding lead to deterioration of mechanical properties of welded joint. This research aims to determine the effect of nickel content difference in welding wire and heat input on microstructure and mechanical properties of HSLA steel welded by submerged arc welding method (SAW). Material used in this research is HSLA steel plate SM570-TMC, which has yield strength 460 MPa, tensile strentgh 570 MPa and thickness 12 mm. Joint design is butt joint with 30-degree single v-groove and 5 mm root gap. The plates are welded with the heat input variable (2,2 kJ dan 3 kJ), using three different electrodes which have different nickel content (0%, 1%, dan 2.1%). Microstructures were observed using optical microscope and scanning electron microcopy (SEM). Microstructure in weld metal consist of polygonal ferrite (PF), side plate ferrite (SPF), grain boundary ferrite (GBF) and acicular ferrite (AF). HAZ microstructure is coarser than weld metal and base metal due to grain growth. In high heat input welding, HAZ grain size is higher than HAZ in low heat input joint. Tensile test, Impak test and hardness test were utilized to measure the mechanical properties of welded joint. Impact tests were done in weld metal and HAZ area at temperature of 25oC, 0oC and -20oC.

Abstrak :
Baja SM570-TMC untuk aplikasi struktural membutuhkan kekuatan, ketangguhan, dan umur fatik tinggi. Namun pengelasan fusi pada baja ini dapat menyebabkan ketangguhan turun dan muncul tegangan sisa yang disinyalir sebagai salah satu penyebab kegagalan pada sambungan las. Beberapa hasil penelitian menunjukkan penambahan sedikit nikel dapat meningkatkan ketangguhan impak weld metal (WM) namun sifatnya kondisional sehingga masih perlu penelitian lebih lanjut. Disisi lain, untuk mengantisipasi kegagalan akibat tegangan sisa maka penting mendeteksi keberadaan tegangan sisa dan mengukur nilainya meskipun tidak mudah. Difraksi neutron adalah metode pengukuran tegangan sisa yang paling maju, namun teknik ini belum banyak dieksplorasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh nikel terhadap struktur mikro, ketangguhan impak dan tegangan sisa pada hasil pengelasan multi-pass baja SM570-TMC. Metode pengelasan busur inti fluks (FCAW) dan kawat las mengandung nikel 0,4%, 1%, dan 1,5% digunakan untuk fabrikasi sampel las LNi-04, LNi-10 dan LNi-15. Struktur mikro diobservasi menggunakan mikroskop optik, scanning electron microscope (SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS), dan electron probe micro analyzer (EPMA). Ketangguhan impak diuji pada temperatur 25 °C, 0 °C, dan -20 °C. Tegangan sisa di sekitar sambungan las diukur menggunakan teknik difraksi neutron di kedalaman 3 mm dan 8 mm pada tiga arah sumbu: normal, transversal dan longitudinal. Hasil pengamatan struktur mikro menunjukkan kehadiran acicular ferrite (AF) di LNi-10 lebih dominan dibandingkan LNi-04 dan LNi-15. AF ditemukan ternukleasi pada oksida kompleks yang tersusun atas Ti-Si-Al-Mn-Mg-O berukuran 1-2 μm. Keberadaan AF berperan menghasilkan ketangguhan impak tinggi pada sampel LNi-10. Ketangguhan impak LNi-04 sedikit lebih rendah dari LNi-10, sedangkan ketangguhan impak LNi-15 paling rendah karena sedikitnya AF dan segregasi mikro. Hasil pengukuran tegangan sisa pada LNi-10 dan LNi-04 menunjukkan tegangan sisa di WM LNi-10 lebih tinggi daripada LNi-04. Penambahan nikel hingga 1% di WM meningkatkan kekuatan dan ketangguhan, namun tegangan sisa naik karena meningkatnya solid solution strengthening. Kedua sampel LNi-04 and LNi-10 menunjukkan tegangan sisa longitudinal lebih tinggi dibandingkan normal dan transversal. Tegangan sisa longitudinal maksimum LNi-10 ditemukan di WM, sementara pada LNi-04 terdeteksi di HAZ. Tegangan sisa longitudinal pada kedalaman 8 mm dari permukaan lebih rendah dibandingkan pada kedalaman 3 mm karena efek tempering dari pengelasan multi-pass. Dengan demikian, tegangan sisa kritis terdapat di dekat permukaan atas WM dan HAZ pada arah longitudinal. ......SM570-TMC steel for structural application needs excellent impact toughness, strength and fatigue life. However, fusion welding on this steel may affect to decrease impact toughness and initiate residual stresses which contribute to the failure of welded joints. Based on reports from the earlier studies, the toughness of weld metal (WM) can be improved by adding small amount of nickel, but it’s conditionally so that further investigation still required. On the other hand, the residual stress and its value need to be detected in regard to anticipate the failure, however it’s not easy. Neutron diffraction is the advance method for residual stress measurement, but this technique is not much to be explored. The purpose of this study is to evaluate effect of nickel on the microstructure, impact toughness and residual stresses of the multi-pass welding of SM570-TMC steel. The flux-cored arc welding (FCAW) and wires containing 0.4%, 1% and 1.5% Ni were employed to fabricate the welded samples of LNi-04, LNi-10, and LNi-15. Microstructure was observed using optical microscopy, scanning electron microscope (SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS), and electron probe micro analyzer (EPMA). Impact toughness was measured at temperature of 25 °C, 0 °C, and -20 °C. The residual stresses around welded joint were measured using neutron diffraction technique at 3 mm and 8 mm depth and three directions: normal, transverse, and longitudinal. Microstructure observation results showed the acicular ferrite (AF) was much found in LNi-10 compared to LNi-04 and LNi-15. AF was nucleated at complex oxydes which consist of Ti-Si-Al-Mn-Mg-O with diameter of 1-2 μm. Impact toughness of LNi-10 is superior to the other as AF present. Impact toughness of LNi-04 is a bit lower than LNi-10, however impact toughness of LNi-15 is the lowest due to less AF and microsegregation present. Residual stress measurement result at LNi-04 and LNi-10 revealed residual stresss of WM at LNi-10 was higher than LNi-04. It seems that 1% of nickel addition in WM has increased strength and toughness, but the residual stress was also increased as effect of solid solution strengthening. Both LNi-04 and LNi-10 demonstrated the longitudinal residual stress was higher than normal and transverse. Maximum longitudinal residual stress of LNi-10 was found in WM, while maximum longitudinal residual stress of LNi-04 was detected in HAZ. Longitudinal residual stresses at 8 mm depth were lower than 3 mm depth due to tempering effect of multi-pass welding. It can be concluded that critical residual stresses were around WM and HAZ near top surface at longitudinal direction.

Abstrak :
Sebuah studi dilakukan untuk mengetahui hubungan struktur mikro dan ketangguhan impak dengan berbagai kandungan unsur nikel di dalam elektroda pada pengelasan baja SM570-TMC dengan multi-pass flux-cored arc welding. Logam induk yang digunakan adalah plat baja SM570-TMC dengan ketebalan 16 mm. Pengelasan dilakukan dengan metode flux-cored arc welding (FCAW) dengan posisi datar (1G). Tiga buah plat SM570-TMC dilas dengan elektroda-eletroda yang memiliki kandungan nikel yang bervariasi: 0,4%, 0,8%, dan 1,4% nikel. Efek dari kandungan nikel terhadap plat hasil pengelasan dipelajari pada studi ini. Inverstigasi terdiri dari observasi struktur mikro dan pengujian mekanik. Hasilnya menunjukkan pada temperatur 25 dan 0 oC tidak ada perbedaan kekuatan impak logam las yang signifikan antara 0,4% Ni dan 0,8% Ni. Akan tetapi pada -20 oC, logam las dengan elektroda 0,8% Ni menunjukkan kekuatan impak yang jauh lebih baik. Hal ini karena pembentukan ferit asikular (AF) pada logam las 0,8% Ni mampu meningkatkan ketangguhan impaknya pada temperatur rendah. Di satu sisi, logam las dengan 1,4% Ni menunjukkan ketangguhan impak yang rendah pada semua temperatur pengujian. Adanya segregasi mikro akibat tingginya konsentrasi Ni mampu menurunkan ketangguhan impaknya. A study was carried out to evaluate the relationship of microstructure and impact toughness for different nickel level of electrodes in multi-pass flux-cored arc welded SM570-TMC steel joint. The base metal used in this study was SM570-TMC plate with 16 mm thickness. The multi-pass welds were run by using flux-cored arc welding (FCAW) with the flat position (1G). Three SM570-TMC welded plates were fabricated with varying amount of nickel content of electrodes, 0.4%, 0.8% and 1.4% nickel. The effects of nickel were studied on the weld metals. The investigations consist of observation on the microstructure and mechanical tests. The results showed that there are no significant differences of impact energy at 25 and 0 oC between weld metal using 0.4% Ni and 0.8% Ni electrode. However, at -20 oC, the impact energy of 0.8% Ni weld metal is far more superior than the other. The formation of acicular ferrite (AF) on 0.8% Ni weld metal seems effetively improve its low temperature impact toughness. On the other hand, 1.4% Ni weld metal has the lowest impact toughness at all temperature. The higher Ni content caused microsegregation and significantly lower its impact toughness.

Abstrak :
Pembangunan infrastruktur yang masif yang dilakukan pada akhir ini membuat banyak membutuhkan berbagai jenis baja sebagai penopang dari struktur infrastruktur tersebut. Salah satu jenis baja yang digunakan adalah high strength steel. Baja SM570 yang merupakan jenis high strength steel cocok digunakan sebagai material pada struktur jalan layang karena sifatnya yang kuat dan tangguh. Namun sifat mekanik baja ini jika dilakukan pengelasan akan menurun. Sehingga perlu dilakukan penelitian agar sifat mekanik dari baja SM570 tetap terjaga. Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh heat input terhadap mikrostruktur, distribusi panas dan tegangan sisa dengan pengalasan menggunakan metode Flux-Cored Arc Welding (FCAW) pada baja SM570-TMC. Pengelasan dilakukan menggunakan metode FCAW dengan gas pelindung CO₂ dan menggunakan empat variabel yang terdiri dari variabel kawat las dan arus. Kawat las yang digunakan adalah Primeweld E71 LT H4 (Ni=0,4%) dan Primeweld E81-K2 (Ni=1,5%). Arus yang digunakan adalah low heat input (0,9 kJ/mm) dan high heat input (1,4 kJ/mm). Terdapat pula pengujian yang dilakukan sebagai penunjang data dalam analisa yaitu pengujian kekerasan untuk mengetahui kekerasan di daerah hasil las, HAZ dan logam induk dengan metode vickers (ASTM E92-82), pengujian EPMA untuk mengukur unsur nikel pada daerah weld metal, pengamatan makro, pengamatan metalografi (ASTM E3-11) untuk melihat struktur mikro pada daerah logam induk, HAZ dan weld metal, pengamatan accicular ferrite dan inklusi pada hasil las menggunakan pengujian SEM/EDS. Selain pengujian diatas dilakukan pula simulasi distribusi panas dan tegangan sisa menggunakan ANSYS serta membandingkannya dengan pengujian menggunakan difraksi neutron.

---

The massive development of infrastructure that being worked recently needed appropriate steel types as structure cantiveler. One of them is a high strength steel. SM570-TMC steel is a type of high strength steel that suitable for used as overpass road structure because of it's strength and toughness. However, the steel mechanical properties became lower after weld process. Research for this problem is important due to increasing the mechanical properties of SM570-TMC after welding process. This research is aim to investigate the effect of heat input of FCA welded steel SM570-TMC on microstructure, hardness and residual stress. FCAW was used for weld method with CO₂ as shield gas and used four variables consist of filler and current. Type of filler metal in this research is Primeweld E71 LT H4 (Ni = 0.4%) and Primeweld E81-K2 (Ni = 1.5%). Moreover, the weld parameter was used low heat input (0.9 kJ/mm) and the high heat input (1.4 J/mm). There are also testing to support data in the analysis, such as hardness testing, macro and micro structure observation. In addition, a simulation of heat distribution and residual stress is also carried out using ANSYS compared with residual stress using neutron diffraction.