PENGARUH VARIASI ARUS TERHADAP KEKUATAN IMPACT DAN KEKERASAN MATERIAL ST 37 MENGGUNAKAN PROSES PENGELASN GAS TUNGSTEN ARC WELDING (GTAW) Oleh

Transkripsi

1 PENGARUH VARIASI ARUS TERHADAP KEKUATAN IMPACT DAN KEKERASAN MATERIAL ST 37 MENGGUNAKAN PROSES PENGELASN GAS TUNGSTEN ARC WELDING (GTAW) Oleh Jaemi Martins Kolo 1 I Nyoman Pasek Nugraha 2 Gede Widayana 3 1 Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Kejuruan Universitas Pendidikan Ganesha 2 Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Kejuruan Universitas Pendidikan Ganesha 3 Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Kejuruan Universitas Pendidikan Ganesha emikajoes@gmail.com, paseknugraha@undiksha.ac.id, gedewidayana@gmail.com ABSTRAK Teknologi pengelasan memegang peranan penting dalam peroses penyambungan, dan hal ini tidak terlepas dari kuat arus listrik yang berperan penting dalam proses penyambungan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi arus pengelasan GTAW terhadap sifat mekanik material ST 37. Selanjutnya di lakukan Pengujian impact, kekerasan dan metalografi. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen. Adapun jenis variabel yang digunakan yaitu variabel bebas yang berupa variasi arus 90 Amper, 110 Amper dan 130 Amper dan variabel terikat berupa sifat mekanik hasil pengelasan. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dimana rata-rata ketangguhan impact pada variasi arus 90 Amper memperoleh nilai impact 0,481 J/mm 2, rata-rata ketangguhan impact pada varisai arus 110 Amper memperoleh nilai impact 0,482 J/mm 2 dan ratarata ketangguhan impact pada variasi arus 130 Amper memperoleh nilai impact 0,483 J/mm 2. Dari hasil penelitian kekerasan vickers pada daerah logam las dengan variasi arus 90 Amper memperoleh nilai ratarata sebesar 63,98 Kg/mm 2, variasi arus 110 Amper memperoleh nilai rata-rata sebesar 87,44 Kg/mm 2, dan variasi arus 130 Amper memperoleh nilai rata-rata sebesar 74,93 Kg/mm 2. Kekerasan pada daerah HAZ dengan variasi arus 90 Amper memperoleh nila rata-rata sebesar 54,58 Kg/mm 2, variasi arus 110 Amper memperoleh nilai rata-rata sebesar 80,74 Kg/mm 2 dan variasi arus 130 Amper memperoleh nilai rata-rata sebesar 70,61 Kg/mm 2. Kekerasan pada daerah logam induk dengan variasi arus 90 Amper memperoleh nilai rata-rata sebesar 59,66 Kg/mm 2, variasi arus 110 Amper memperoleh nilai rata-rata sebesar 89,94 Kg/mm 2 dan variasi arus 130 Amper memperoleh nilai rata-rata sebesar 78,91 Kg/mm 2. Sesuai hasil penelitian dapat disimpulkan variasi arus pengelasan berpengaruh terhadap ketangguhan impact dan kekerasan dari proses pengelasan Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). Kata kunci : variasi arus, ketangguhan impact dan Kekerasan, Material ST 37

2 EFFECT OF CURRENT VARIATIONS TO IMPACT STRENGTH AND MECHANICAL VIOLENCE OF ST 37 USING GAS TUNGSTEN ARC WELDING PROCESS (GTAW) By Jaemi Martins Kolo 1 I Nyoman Pasek Nugraha 2 Gede Widayana 3 1 Engineering department of education, Technical and Vocational faculty Education University of Ganesha 2 Engineering department of education, Technical and Vocational faculty Education University of Ganesha 3 Engineering department of education, Technical and Vocational faculty Education University of Ganesha emikajoes@gmail.com, paseknugraha@undiksha.ac.id, gedewidayana@gmail.com ABSTRACT Welding technology plays an important role in peroses grafting, and this is not independent of the electric currents that play an important role in the connection. This study aims to determine the effect of variations of GTAW welding current on mechanical properties of ST 37 material. Furthermore, in doing impact test, hardness and metallography. The method used in this research is experiment. The types of variables used are independent variables in the form of current variations of 90 Amper, 110 Amper and 130 Amper and the dependent variable in the form of mechanical properties of welding. From the results of research that has been done where the average impact toughness on current variations of 90 Amper get an impact value of J/mm 2, the average impact toughness on the current velocity 110 Amper get the impact value of J/mm 2 and the average impact toughness on variation Current of 130 Amper get impact value 0,483 J/mm 2. From the result of research of vickers hardness on weld metal area with variation of current of 90 Amper get average value equal to 63,98 Kg/mm 2, variation of 110 Amper current get average value equal to 87,44 Kg/mm 2, and variation current 130 Amper obtain Average value of Kg/mm 2. Hardness in the HAZ region with a current variation of 90 Amper obtains an average of Kg/mm 2, a variation of 110 Amper currents obtained an average value of Kg/mm 2 and a current variation of 130 Amper rated an average of 70,61 Kg/mm 2. Hardness in the parent metal region with a current variation of 90 Amper obtained an average value of Kg/mm 2, a variation of 110 Amper current obtained an average value of Kg/mm 2 and a variation of the current 130 Amper obtained an average value of Kg/mm 2. According to the results of the research can be concluded that the variation of welding current influence toughness impact and hardness of Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) welding process. Keywords: current variation, impact toughness and Hardness, Material ST 37

3 PENDAHULUAN Perkembangan zaman yang disertai oleh perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) yang pesat dewasa ini menciptakan era globalisasi dan keterbukaan yang menuntut setiap individu untuk ikut serta di dalamnya, sehingga sumber daya manusia harus menguasai ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) serta mampu mengaplikasikannya dalam setiap kehidupan. Salah satu contoh teknologi tersebut adalah teknologi pengelasan. Teknologi pengelasan memegang peranan penting dalam pertumbuhan industri karena teknologi pengelasan dapat mempengaruhi hasil dari suatu proses produksi dan khususnya proses dalam rekayasa penyambungan logam, sehingga proses permesinan yang di pergunakan untuk melakukan perbaikan baik mempertebal bagian yang aus dan macammacam reparasi lainnya (Wiryosumanto, 2000) Pengelasan (welding) adalah suatu cara untuk menyambung benda padat dengan jalan mencairkannya melalui pemanasan (Widharto, 2001). Pengelasan berdasarkan klasifikasi cara kerja dapat dibagi dalam tiga kelompok, yaitu pengelasan cair, pengelasan tekan dan pematrian. Pengelasan cair adalah suatu cara pengelasan dimana benda yang akan disambung dipanaskan sampai mencair dengan sumber energi panas. Cara pengelasan yang paling banyak digunakan adalah pengelasan cair dengan busur (las busur listrik) dan gas. Jenis dari las busur listrik ada 4 yaitu las busur dengan elektroda terbungkus, las busur gas (TIG/GTAW, MIG dan CO 2 ), las busur tanpa gas, las busur rendam. Jenis dari las busur gas salah satu nya adalah GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) adalah metode pengelasan dimana busur listrik terjadi diantara elektroda yang tidak leleh dengan benda kerja. Sekeliling elektrodanya disalurkan gas innert yang berfungsi sebagai pelindung terhadap kontaminasi udara dimana gas tersebut tidak bereaksi dengan zat apapun, sehingga tiap pencemaran terhadap pengelasan dapat dihindarkan. Penyetelan kuat arus pengelasan juga akan mempengaruhi hasil lasan. Bila arus yang digunakan untuk mengelas terlalu tinggi maka bahan tambah akan cepat mencair, permukaan hasil lasan melebar, penembusan yang dalam dan rentan akan lubang yang akan mengakibatkan ketangguhan dan kekerasan yang rendah dan menambah kerapuhan dari hasil pengelasan (Arifin, 1997). Sebaliknya bila arus pengelasan yang di pakai terlalu rendah maka elektroda las akan sukar untuk menyala. Busur listrik akan menjadi tidak stabil panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan bahan tambah las, arus las memberikan pengaruh yang terbesar pada penembusan dan penguatan (Wiryosumarto, 2000) Tidak semua logam memiliki sifat mampu las yang baik. Bahan yang mempunyai sifat mampu las yang baik diantaranya adalah baja karbon rendah. Baja ini dapat dilas dengan las busur elektroda terbungkus, las busur gas mulia dan las busur rendam. Baja karbon rendah biasanya digunakan untuk kontruksi umum (Wiryosumarto, 2000). Pengelasan Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Norman) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las merupakan sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energy panas. Mengelas menurut Alip (1989) adalah suatu aktifitas menyambung dua bagian benda atau lebih dengan cara memanaskan atau menekan atau gabungan dari keduanya sedemikian rupa sehingga menyatu seperti benda utuh. Penyambungan bisa dengan atau tanpa bahan tambah (filler metal) yang sama atau berbeda titik cair maupun strukturnya.

4 Pengelasan dapat diartikan dengan proses penyambungan dua buah logam sampai titik rekristalisasi logam, dengan atau tanpa menggunakan bahan tambah dan menggunakan energi panas sebagai pencair bahan yang dilas. Pengelasan juga dapat diartikan sebagai ikatan tetap dari benda atau logam yang dipanaskan. Mengelas bukan hanya memanaskan dua bagian benda sampai mencair dan membiarkan membeku kembali, tetapi membuat lasan yang utuh dengan cara memberikan bahan tambah atau elektroda pada waktu dipanaskan sehingga mempunyai kekuatan seperti yang dikehendaki. Kekuatan sambungan las dipengaruhi beberapa faktor antara lain: prosedur pengelasan, bahan, elektroda dan jenis kampuh yang digunakan. Tungsten Innert Gas (TIG) atau Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) adalah metode pengelasan dimana busur listrik terjadi diantara elektroda yang tidak leleh dengan benda kerja. Sekeliling elektrodanya disalurkan gas innert yang berfungsi sebagai pelindung terhadap kontaminasi udara dimana gas tersebut tidak bereaksi dengan zat apapun, sehingga tiap pencemaran terhadap pengelasan dapat dihindarkan. melelehkan logam dasar, sehingga menghasilkan bentuk rigi-rigi las yang kecil dan tidak rata serta penembusan kurang dalam. Jika arus terlalu besar, maka akan menghasilkan manik melebar, butiran percikan kecil, penetrasi dalam serta peguatan matrik las tinggi. Metode Tempat yang dipilih dalam penelitian ini adalah Universitas Udayana. Waktu penelitian ini adalah pada semester ganjil 2016/2017. Dalam penelitian ini secara sederhana prosedur penelitian ini dapat di diagramkan sebagai berikut : Besarnya Arus Besarnya arus pengelasan yang diperlukan tergantung pada diameter elektroda, tebal bahan yang dilas, jenis elektroda yang digunakan, geometri sambungan, diameter inti elektroda, posisi pengelasan. Daerah las mempunyai kapasitas panas tinggi maka diperlukan arus yang tinggi. Arus las merupakan parameter las yang langsung mempengaruhi penembusan dan kecepatan pencairan logam induk. Makin tinggi arus las makin besar penembusan dan kecepatan pencairannya. Besar arus pada pengelasan mempengaruhi hasil las bila arus terlalu rendah maka perpindahan cairan dari ujung elektroda yang digunakan sangat sulit dan busur listrik yang terjadi tidak stabil. Panas yang terjadi tidak cukup untuk Gambar 1. Diagram alir penelitian

5 Bahan dan alat Bahan yang digunakan pada penelitian yang akan dilaksanakan ini dapat dipaparkan sebagai berikut: a. Alat dan Bahan 1. Material uji (ST 37) 2. Arus Pengelasan (90 Amper, 110 Amper, 130 Amper) 3. Gerinda potong 4. Peralatan pengelasan (1 set mesin las TIG KEMPPI Master MLS 3500) 5. 1 tabung gas argon 6. Mesin uji impact, Mesin uji kekerasan, Mesin Uji metalografi. 7. Filler road (bahan tambah) berupa stainless steel. b. Alat bantu 1. Mistar baja, siku baja penggores dan sikat kawat baja 2. Gerinda, palu, dan ragum 3. Tang kombinasi 4. Kacamata pengaman, sarung tangan, dan pelindung kaki Hasil dan Pembahasan Dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan Impact maka data yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 1. Data uji impact Gambar 2. Perbandingan rata-rata hasil pengujian impact Dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan kekerasan vickers maka data yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel berikut :

6 Tabel 2. Data kekerasan vickers Gambar 3. Perbandingan kekerasan variasi arus 90 amper, 110 amper dan 130 amper Dapat dilihat dari gambar 3. Setelah melakukan pengujian kekerasan pada specimen dengan memvariasikan arus 90 amper, 110 amper dan 130 amper di ambil nilai rata-rata dari ketiga posisi titik pengujian tersebut. Nilai rata-rata kekerasan tertinggi pada Daerah Las terdapat pada dengan variasi arus 110 amper yang mempunyai nilai kekerasan 87,44 kg/mm 2, sedangkan untuk nilai rata-rata kekerasan tertinggi pada HAZ terdapat pada variasi arus 110 amper yang mempunyai nilai kekerasan 80,74 kg/mm 2, dan nilai rata-rata kekerasan tertinggi pada Logam Induk terdapat pada variasi 110 amper yang mempunyai nilai kekerasan 89,94 kg/mm 2. Hal ini menunjukan bahwa kekuatan kekerasan pada variasi arus 110 amper lebih besar dibandingkan dengan menggunakan variasi arus 90 amper dan variasi arus 130 amper.

7 Struktur Mikro 1. Struktur mikro variasi arus 90 amper namun dibandingkan perlit pada daerah daerah HAZ variasi arus 90 amper memiliki daerah perlit yang sedikit lebih sedikit dibandingkan dengan daerah las dan daerah HAZ pada variasi arus 90 amper. 2. Struktur mikro variasi arus 110 amper Gambar 4. Struktur mikro daerah logam las Foto struktur mikro daerah las variasi arus 90 amper terlihat pada gambar 4 mempunyai ferrit lebih mendominasi dibangdinkan dengan perlit dimana ferrit berwarna terang menandakan bahwa baja bersifat tidak keras namun ulet. Gambar 7. Struktur mikro logam las Foto struktur mikro daerah logam las variasi arus 110 amper terlihat pada gambar 7. mempunyai ferrit sedikit lebih mendominasi dibangdinkan dengan perlit dimana ferrit pada logam berwarna terang yang menandakan bahwa baja bersifat tidak keras namun ulet. Gambar 5. Struktur mikro daerah HAZ Foto struktur mikro daerah HAZ variasi arus 90 amper terlihat pada gambar 5. juga mempunyai ferrit lebih mendominasi dibandinkan dengan perlit. Gambar 8. Struktur mikro daerah HAZ Gamar 6. Struktur mikro logam induk Foto struktur mikro daerah logam induk variasi arus 90 amper terlihat pada gambar 6. mempunyai ferrit lebih mendominasi dibandinkan dengan perlit Foto struktur mikro daerah HAZ variasi arus 110 amper terlihat pada gambar 8. mempunyai ferrit sedikit lebih mendominasi dibandinkan dengan perlit namun dibandingkan perlit pada daerah HAZ variasi arus 110 amper memiliki daerah perlit yang lebih sedikit dibandingkan dengan daerah HAZ pada variasi arus 90 amper dan 130 amper.

8 Gambar 9. Struktur mikro logam induk Foto struktur mikro daerah logam induk variasi arus 110 amper terlihat pada gambar 9. mempunyai ferrit sedikit lebih mendominasi dibandinkan dengan perlit namun dibandingkan perlit pada daerah logam induk variasi arus 110 amper memiliki daerah perlit yang lebih sedikit dibandingkan dengan daerah logam las variasi arus 90 amper dan 130 amper. Gambar 11. Struktur mikro daerah HAZ Foto struktur mikro daerah HAZ variasi arus 130 amper terlihat pada gambar 11. mempunyai perlit lebih mendominasi dibandinkan dengan ferrit dimana perlit berwarna gelap. 3. Struktur mikro variasi arus 130 amper Gambar 12. Struktur mikro logam induk Gambar 10. Struktur mikro logam las Foto struktur mikro daerah logam las variasi arus 130 amper terlihat pada gambar 10. mempunyai ferrit lebih mendominasi dibangdinkan dengan perlit dan berwarna terang menandakan bahwa baja bersifat tidak keras namun ulet yang berarti baja dengan variasi arus 130 amper memiliki tingkat kekerasan yang rendah. Foto struktur mikro daerah logam induk variasi arus 130 amper terlihat pada gambar 12. mempunyai ferrit lebih mendominasi dibandinkan dengan perlit namun dibandingkan perlit pada daerah daerah logam las variasi arus 130 amper memiliki daerah perlit yang sedikit lebih banyak dibandingkan dengan daerah logam las dan daerah HAZ pada variasi arus 130 amper. Simpulan dan Saran Simpulan Berdasarkan hasil penelitian yang dibahas di atas maka dapat disimpulkan beberapa hal yaitu: 1. Dari hasil pengujian impact terdapat pengaruh variasi arus 90 amper, 110 amper dan 130 amper, Hal ini dapat dilihat dari nilai rata-rata impact pada spesiment dengan variasi 90 amper mempunyai nilai impact 0,481 J/mm 2, sedangkan untuk

9 nilai rata-rata impact pada spesiment dengan variasi arus 110 amper mempunyai nilai impact 0,482 J/mm 2, dan nilai rata-rata impact pada spesiment dengan variasi arus 130 amper mempunyai nilai impact 0,483 J/mm 2. Hal ini menunjukan bahwa kekuatan impact pada variasi arus 130 amper lebih besar kekuatan impactnya dari pada variasi arus 90 amper dan variasi arus 110 amper. 2. Dari hasil pengujian kekerasan pada specimen dengan memvariasikan arus 90 amper, 110 amper dan 130 amper di ambil nilai rata-rata dari ketiga posisi titik pengujian tersebut. Nilai rata-rata kekerasan tertinggi pada Daerah Las terdapat pada dengan variasi arus 110 amper yang mempunyai nilai kekerasan 87,44 kg/mm 2, sedangkan untuk nilai ratarata kekerasan tertinggi pada HAZ terdapat pada variasi arus 110 amper yang mempunyai nilai kekerasan 80,74 kg/mm 2, dan nilai rata-rata kekerasan tertinggi pada Logam Induk terdapat pada variasi 110 amper yang mempunyai nilai kekerasan 89,94 kg/mm 2. Hal ini menunjukan bahwa kekuatan kekerasan pada variasi arus 110 amper lebih besar dibandingkan dengan menggunakan variasi arus 90 amper dan variasi arus 130 amper. 3. Dari hasil pengamatan metalografi terdapat pengaruh variasi arus 90 amper, 110 amper dan 130 amper, Hal ini dapat dilihat dari hasil foto pengujian spesiment yang berbeda variasi arus yaitu struktur mikro dari ketiga variasi arus yang digunakan dimana struktur butir dengan variasi arus 90 amper mempunyai struktur butir yang lebih kasar, dibandingkan struktur butir dengan variasi arus 110 amper dan 130 amper, maka pada pengelasan TIG/GTAW dengan variasi arus 90 amper mempunyai sifat yang keras dan getas karena di pengaruhi oleh penetrasi yang kecil sehingga tidak sempat terjadi pertumbuhan batas butir. Untuk variasi arus 110 amper laju penetrasinya paling lambat dari variasi arus 90 amper dan 130 amper, sehingga pada pengelasan TIG dengan variasi arus 110 amper mempunyai sifat yang lunak dari variasi arus 90 amper dan 130 amper. Saran Adapun saran yang penulis dapat sampaikan sehubungan dengan pengembangan pengaruh variasi arus terhadap sifat mekanik hasil pengelasan TIG (Tungsten Inert Gas) atau GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) pada material ST 37 agar nantinya untuk para pengembang selanjutnya menggunakan variasi arus yang lebih besar dengan penelitian ini. Selain itu, saran yang dapat penulis sampaikan untuk masyarakat sehubungan dengan variasi arus pengelasan adalah sehingga mengetahui apa pengaruh variasi arus pengelasan terhadap hasil pengelasan dan nantinya sebagai panduan dalam praktek pengelasan oleh siswa SMK. Harapan terbesar dari penulis, semoga sebagian ataupun seluruh isi dari Skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis, lembaga, maupun masyarakat lainnya. DAFTAR PUSTAKA Arifin, S Las Listrik dan Otogen. Ghalia Indonesia: Jakarta. ASTM. A370 Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products Departemen Perindustrian RI Kualifikasi Las. Jakarta. Dieter, G.E Engineering design: A materials and processing approach. Tokyo: McGraw-Hill International Book Company. Gatot, Bintoro Dasar- Dasar Pekerjaan Las. Kanisius: Yogyakarta. Graham E Maintenance Welding, Prentice-Hall Inc: New Jersey. Kamenichny Heat Treatment. Moscow: Pervy Rizhsky Pereulok.

10 Prasetyo Bangun, Pengaruh Variasi Arus pada Proses Pengelasan Logam Berbeda Antara Logam Induk Baja Karbon Suheni dan Syamsuri Pengaruh Perubahan Arus Las TIG terhadap Kekuatan Impak pada Material yang Berbeda. SAINTEK Volume 11. No. 1. Hlm Smith, F.J.M Basic fabrication and welding engineering, Hong Kong: Wing Tai Cheung Printing Co. Ltd. Surdira, T, Saito, S. 1988, Pengetahuan Bahan Teknik. PT. Pradnya Paramita: Jakarta. Widharto, Sri Petunjuk Kerja Las. Penebar Swadnya: Jakarta. Wiryosumarto, Harsono & Okumura, Toshie Teknik Pengelasan Logam. Jakarta: PT. Pradya Paramita. W. Kenyon Dasar- Dasar Pengelasan. Erlangga: Jakarta.