BAB IV DATA DAN ANALISA

BAB IV DATA DAN ANALISA Pengelasan plug welding pada material tak sejenis antara logam tak sejenis antara baja tahan karat 304L dan baja karbon SS400 dilakukan untuk mengetahui pengaruh arus pengelasan dan penambahan komposisi CO 2 dalam gas pelindung terhadap sifat fisik dan mekanik sambungan las. Data-data yang telah didapat dari hasil pengujian kemudian dianalisa dan dibahas untuk menghasilkan kesimpulan sesuai dengan tujuan penelitian yang sudah ditentukan. 4.1. Hasil Pengujian Metalografi 4.1.1. Struktur Makro Pengujian foto makro digunakan untuk melihat penampang besar daerah lasan (weld metal). Foto makro menggunakan mikroskop optik dengan pembesaran 5 kali. Besarnya arus pengelasan dan komposisi gas pelindung sangat berpengaruh terhadap hasil sambungan las GMAW. Berdasarkan pengamatan pada Gambar 4.1, Gambar 4.2, Gambar 4.3, Gambar 4.4, Gambar 4.5, dan Gambar 4.6 menunjukkan bahwa ukuran daerah las semakin besar seiring dengan meningkatnya arus pengelasan dan kandungan CO 2 pada gas pelindung. Peningkatan arus pengelasan dan kandungan CO 2 pada gas pelindung, menyebabkan masukan panas (heat input) semakin besar. Masukan panas yang besar menyebabkan semakin banyak terjadi peleburan logam, maka ukuran daerah lasan akan membesar (Ebrahimnia, dkk, 2009). Hasil pengamatan struktur makro pada Gambar 4.1, menunjukkan foto makro variasi gas pelindung 100% Ar dengan besar arus 80 A, 100 A, dan 120 A masing-masing menghasilkan diameter sebesar 5,30 mm; 5,42 mm; dan 6,83 mm, semakin meningkatnya arus listrik ukuran nugget yang dihasilkan juga semakin besar. Foto makro dengan variasi 80 A, 100 A, dan 120 A terdapat cacat yang terbentuk pada daerah lasan. Cacat tersebut berupa lubang pada tepi daerah lasan atau dasar daerah lasan, cacat tersebut dapat disebut dengan cacat incomplete fusion (). Incomplete fusion adalah cacat yang terjadi akibat cairan las tidak dapat menyatu sempurna dengan bahan dasar, sehingga terbentuk lubang. 21

22 Arus Listrik Foto Weld Metal 80 A 100 A 120 A Gambar 4.1. Foto makro nugget gas pelindung 100% Ar

23 Arus Listrik Foto Weld Metal 80 A 100 A 120 A Gambar 4.2. Foto makro nugget gas pelindung 92,5% Ar-7,5% CO 2

24 Arus Listrik Foto Weld Metal 80 A 100 A 120 A Gambar 4.3. Foto makro nugget gas pelindung 85% Ar-15% CO 2

25 Arus Listrik Foto Weld Metal 80 A 100 A 120 A Gambar 4.4. Foto makro nugget gas pelindung 77,5% Ar-22,5% CO 2

26 Arus Listrik Foto Weld Metal 80 A 100 A 120 A Gambar 4.5. Foto makro nugget gas pelindung 100% CO 2

Diameter nugget (mm) 27 12 10 8 6 4 2 0 80 100 120 Arus (A) 100% Ar 92,5% Ar-7,5% 85% Ar-15% 77,5% Ar-22,5% 100% Gambar 4.6. Grafik perbandingan arus pengelasan terhadap diameter nugget untuk setiap variasi jenis gas pelindung Incomplete fusion dibagi menjadi dua macam, yaitu incomplete fusion pada daerah pengaruh panas yang terjadi pada suhu 500 700 o C dan cacat yang terjadi pada foto makro diatas adalah incomplete fusion yang terjadi pada suhu diatas 900 o C. Cacat incomplete fusion diatas suhu 900 o C ini terjadi saat peristiwa pengendapan logam las. Incomplete fusion panas sering terjadi pada logam karena pembekuan, cacat berbentuk kawah antara base metal dan logam las. Kawah ini terjadi karena pembebasan tegangan pada daerah kaki dekat daerah terpengaruh panas. Kawah panas ini terjadi pada waktu logam mendingin setelah pembekuan dan terjadi karena adanya tegangan yang timbul, yang disebabkan oleh penyusutan (Sahlan, 2015). Gambar 4.2 menunjukkan variasi 92,5% Ar-7,5% CO 2 dengan variasi arus 80 A, 100 A, dan 120 A memiliki ukuran nugget sebesar 6,32 mm; 7,77 mm; dan 8,54 mm. Foto makro variasi 92,5% Ar-7,5% CO 2 pada semua variasi arus pengelasan terdapat cacat incomplete fusion. Foto makro pada Gambar 4.3 menunjukkan variasi gas pelindung 85% Ar-15% CO 2 dengan variasi arus 80 A, 100 A, dan 120A menghasilkan diameter sebesar 6,64 mm; 8,10 mm; dan 9,76 mm. Gambar 4.3 pada variasi arus 80 A dan 100 A terdapat cacat incomplete fusion, sedangkan pada variasi arus 120 A spesimen tersambung dengan baik,

28 tidak terjadi cacat. Gambar 4.4 menunjukkan variasi 77,5% Ar-22,5% CO 2 dengan variasi arus 80 A, 100 A, dan 120 A memiliki besar nugget 6,93 mm; 8,72 mm; dan 9,84 mm, selain itu pada variasi 100 A terdapat cacat incomplete fusion. Gambar 4.5 menunjukkan variasi gas pelindung 100% CO 2 dengan variasi arus 80 A, 100 A, dan 120 A memiliki besar nugget 7,50 mm; 9,80 mm; dan 10,5 mm. Variasi 100% CO 2 pada semua variasi arus pengelasan terdapat cacat incomplete fusion. Cacat-cacat tersebut akan mempengaruhi nilai kekuatan yang didapatkan saat pengujian dilakukan. Cacat akan menurunkan kekuatan lasan karena adanya pembagian tegangan yang tidak merata yang terkonsentrasi pada bagian tertentu (Wiryosumarto dan Okumura, 2000). Penambahan gas CO 2 pada gas pelindung juga berpengaruh terhadap hasil sambungan las. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa penambahan CO 2 mempengaruhi luasan dari nugget, semakin meningkatnya CO 2 dalam gas pelindung akan membuat semakin besar luasan nugget. Hal ini dikarenakan meningkatnya CO 2 dalam gas pelindung akan menghasilkan panas yang tinggi sehingga akan menghasilkan nugget yang lebar (Ebrahimnia, dkk, 2009). Gas CO 2 yang terkandung dalam gas pelindung saat proses pengelasan terurai menjadi CO dan O 2. Gas O 2 tersebut akan membantu proses pembakaran (Wiryosumarto dan Okumura, 2000). Hasil pengamatan pada Gambar 4.6 menunjukkan variasi gas 100% Ar pada semua variasi arus listrik memiliki luasan nugget paling kecil dibanding dengan variasi gas pelindung lainnya. Gambar 4.6 juga menunjukkan variasi gas 100% CO 2 pada semua variasi arus listrik memiliki luasan nugget yang cenderung lebih besar dari variasi gas pelindung lainnya. 4.1.2. Struktur Mikro Pengujian struktu mikro dilakukan pada tiap spesimen yang telah dilas. Spesimen dipotong melintang ditengah lasan, lalu diamplas, dipoles, kemudian dietsa menggunakan 30ml HCl, 10ml asam nitrit dan 10ml asam nitrit, 20ml alkohol. Pengambilan foto mirko dilakukan pada 5 daerah yaitu pada bagian logam induk baja tahan karat, HAZ baja tahan karat, logam las, HAZ baja karbon, dan logam induk baja karbon dengan perbesaran 10x. Base metal merupakan daerah logam dasar, dimana panas dan suhu pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan struktur dan sifat

29 (Wiryosumarto dan Okumura, 2000). Gambar 4.7 menunjukkan bahwa logam induk baja karbon SS400 terdiri dari dan (Fe + Fe 3 C). Butir yang berwarna terang mempunyai sifat lebih halus dan lunak, sedangkan butir yang berwarna gelap mempunyai sifat lebih kasar dan keras karena adalah gabungan antara dan sementit. Untuk semua varisi struktur logam induk baja karbon SS400 sama. FERIT PERLIT Gambar 4.7. Struktur mikro logam induk baja karbon SS400 AUSTENIT Gambar 4.8. Struktur mikro logam induk baja tahan karat 304L Hasil pengamatan pada Gambar 4.8 menunjukkan bahwa struktur mikro pada logam induk baja tahan karat terdiri dari dan. Secara umum berwarna lebih gelap dari. Struktur mikro logam induk pada semua variasi arus dan gas pelindung memiliki struktur yang sama. Logam induk yang tidak terpengaruh panas adalah logam dasar dimana panas dan suhu

92,5% Ar-7,5% 77,5% Ar-22,5% 100% Ar 30 pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan struktur dan sifat (Saga, dkk, 2011). 80 A 100 A 120 A 85% Ar-15% 100% Gambar 4.9. Struktur mikro daerah las

77,5% Ar-22,5% 92,5% Ar-7,5% 100% Ar 31 Logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair dan kemudian membeku (Wiryosumarto dan Okumura, 2000). Struktur mikro daerah logam las ditunjukan Gambar 4.9 80 A 100 A 120 A 85% Ar-15% 100% Gambar 4.10. Struktur mikro HAZ baja karbon SS400

32 Struktur mikro daerah las pada Gambar 4.9 menunjukkan bahwa struktur mikro tetap terdiri dari dan δ-. Struktur inti berbentuk dendritik merupakan karakteristik dari pembekuan cepat fasa pada saat proses peleburan (Hidayat, 2012). Bentuk butir pada daerah logam las cenderung lebih halus daripada bentuk butir pada daerah HAZ, hal tersebut disebabkan karena pendinginan terjadi lebih lambat saat masuk daerah logam las. Semakin besar arus pengelasan dan komposisi CO 2 dalam gas pelindung ukuran butir tidak terjadi perubahan. Gambar 4.9 juga menunjukan semakin meningkatnya arus pengelasan dan komposisi CO 2 dalam gas pelindung jumlah mengalami pengurangan dan jumlah semakin meningkat. Daerah pengaruh panas atau daerah HAZ adalah logam dasar yang bersebelahan dengan logam las yang selama proses pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat (Wiryosumarto dan Okumura, 2000). Struktur mikro daerah HAZ ditunjukan Gambar 4.10 dan 4.11. Pengamatan mikro pada Gambar 4.10 menunjukkan daerah HAZ baja karbon SS400 terdiri dari dan α-. HAZ baja karbon memiliki butir-butir yang lebih kasar daripada butir di daerah logam induk baja karbon. Pengasaran butir terjadi pada HAZ karena dekat dengan nugget. Faktor utama yang mempengaruhi lebarnya HAZ adalah heat input yang diterima oleh logam tersebut. Gambar 4.10 juga menunjukkan perubahan butir pada setiap variasinya. Ukuran butir menjadi bertambah besar dengan bertambah besarnya arus dan prosentase gas CO 2 dalam gas pelindung. Variasi arus 120 A dan gas pelindung 100% CO 2 memiliki butir yang paling besar dari semua variasi, karena semakin meningkatnya arus pengelasan dan kandungan CO 2 pada gas pelindung menyebabkan meningkatnya heat input, sehingga pendinginan berjalan pelan dan butir yang terbentuk berukuran besar (Nurhidayat, 2012). Gambar 4.11 menunjukkan struktur mikro pada HAZ baja tahan karat. Hasil pengamatan menunjukkan struktur mikro pada HAZ baja tahan karat terdiri dari dan δ- yang mempunyai butir lebih kecil daripada struktur mikro pada logam induk. Struktur mikro HAZ stainless steel banyak terdapat butir yang kasar (Umar, dkk, 2014).

77,5% Ar-22,5% 92,5% Ar-7,5% 100% Ar 33 80 A 100 A 120 A 85% Ar-15% 100% Gambar 4.11. Struktur mikro HAZ baja tahan karat 304L Besarnya masukan panas mempengaruhi warna batas butir pada struktur mikro HAZ baja tahan karat 304L. Semakin tinggi masukan panas semakin gelap warna batas butir struktur mikro. Hal ini disebabkan karena terbentuknya endapan karbida krom (Cr 23 C 6 ) pada batas butir yang terjadi pada temperatur 450-850 o C. Atom karbon akan bergerak dalam matriks logam dari logam las dan logam induk

34 menujuu daerah HAZ dan menyebabkan unsur krom di daerah sekitar batas butir akan berkurang sehingga akan menurunkan ketahanan korosi logam tersebut, terutama korosi batas butir. Semakin cepat laju pendinginan maka kemungkinan terbentuknya karbida krom akan semakin kecil karena tidak cukup waktu untuk pembentukan endapan ini (Nurhidayat, 2012). Gambar 4.11 juga menunjukkan adanya perbedaan besar butir pada variasi arus listrik dan gas pelindung yang digunakan saat pengelasan. Semakin tinggi arus listrik yang digunakan maka butir yang terbentuk semakin besar. Penambahan kadar CO 2 pada gas pelindung juga menyebabkan peningkatan ukuran butir yang terbentuk. Besar butir pada gambar-gambar tersebut tidak bisa ditentukan hanya dengan kasat mata, maka dari itu dilakukan perhitungan ukuran butir untuk mendapatkan angka yang menunjukkan besar butir yang terbentuk. 4.1.3. Ukuran Butir Struktur mikro dari suatu material memiliki besar yang berbeda. Menghitung besar butir dapat dilakuakn dengan beberapa metode salah satunya dengan metode Planimetrik yang dikembangkan oleh Jeffries. Dimana metode ini cukup sederhana untuk menentukan jumlah butir persatuan luas pada bagian bidang yang dapat dihubungkan pada standar ukuran butir ASTM E112. Metode Planimetric ini melibatkan jumlah butir yang terdapat dalam suatu area tertentu yang dinotasikan dengan N A. Secara skematis proses perhitungan menggunakan metode ini seperti pada Gambar 4.12. Gambar 4.12. Pola perhitungan besar butir dengan metode Planimetrik

35 Gambar 4.12 memperlihatkan pengeplotan lingkaran ke foto mikro daerah HAZ baja SS400 dengan arus listrik 80 A dan komposisi gas pelindung 85% Ar- 15% CO 2 dengan diameter lingkaran 79,8 mm. Jumlah butir bagian dalam lingkaran (N inside ) ditambah sejumlah butir yang bersinggungan (N intercepted ) dengan lingkaran dikalikan oleh pengali Jeffries (f) dapat dituliskan dalam persamaan 4.1 (Murtiono, 2012). Dimana pengali Jeffries yang dipergunakan tergantung pada perbesaran yang digunakan pada saat melihat struktur mikro dan dapat ditentukan melalui Tabel 4.1. Tabel 4.1. Hubungan antara perbesaran yang digunakan dengan pengali Jeffries Perbesaran (M) Pengali Jefrries ( f) untuk menetukan butiran/mm 2 1 0,0002 10 0,02 25 0,125 50 0,5 75 1,125 100 2,0 150 4,5 200 8,0 250 12,5 300 18,0 500 50,0 750 112,5 1000 200,0 ( ) Dari Gambar 4.12 dapat diperoleh nilai N inside sebesar 85 dan N intercepted sebesar 31, kemudian dengan perbesaran 200 nilai f dapat diperoleh dari Tabel 4.1 yaitu 8.0. Dengan menggunakan persamaan 4.1 jumlah butir N A dapat diperoleh. ( ) Hasil perhitungan jumlah butir dapat digunakan untuk menghitung ukuran butir (G) dengan persamaan 4.2 sebagai berikut.

Diameter Butir (µm) 36 [ ] [ ] Nilai besar butir (G) untuk mencari nilai diameter butir pada tabel ASTM E112. Dengan melihat tabel diperoleh nilai D sebesar 34,21 μm. Dengan menggunakan perhitungan yang sama digunakan untuk menghitung diameter butir HAZ pada semua variasi gas pelindung dan arus pengelasan pada baja karbon SS400 dan baja tahan karat 304L. 60 50 40 30 20 100% Ar 92,5% Ar-7,5% 85% Ar-15% 77,5% Ar-22,5% 100% Gas pelindung 80 A 100 A 120 A Gambar 4.13. Grafik perbandingan komposisi gas pelindung terhadap diameter butir rata-rata pada HAZ baja karbon SS400 untuk setiap variasi arus Gambar 4.13 dan 4.14 menunjukkan bahwa terjadi pengkasaran butir pada HAZ baja karbon SS400 dan baja tahan karat 304L, sehingga ukuran butir semakin besar seiring peningkatan arus listrik dan kandungan CO 2 pada gas pelindung. Semakin besar arus pengelasan dan kandungan CO 2 pada gas pelindung yang digunakan maka masukan panas akan menjadi besar, sehingga pendinginan akan berjalan pelan. Selama solidifikasi dengan laju pendinginan lambat, inti pertama bertambah besar akibat kepindahan atom dari cairan ke bahan padat. Akhirnya semua cairan bertransformasi dan butiran bertambah besar (Yudhyadi, 2007).

Diameter Butir (µm) 37 140 120 100 80 60 100% Ar 92,5% Ar-7,5% 85% Ar-15% Gas pelindung 77,5% Ar-22,5% 100% 80 A 100 A 120 A Gambar 4.14. Grafik perbandingan komposisi gas pelindung terhadap diameter butir rata-rata pada HAZ baja tahan karat 304L untuk setiap variasi arus 4.2. Pengujiaan Kekerasan Mikro (Vikers Microhardness) Pengujian kekerasan vickers microhardness dilakukan untuk menguji kekerasan pada logam induk, HAZ dan weld metal. Pengujian vickers menggunakan beban 100 kgf (HV), lama penekanan 15 detik. Uji kekerasan dilakukan dengan pola diagonal seperti ditunjukan pada Gambar 4.15. - + 0 Gambar 4.15. Distribusi penitikan uji keras Grafik data kekerasan vickers dengan variasi arus 80 A, 100 A, 120 A dapat dilihat pada gambar 4.16, 4.17, 4.18.

Nilai Kekerasan vickers (HV) 38 300 250 200 BM HAZ WM HAZ BM 304L 304L SS400 SS400 150 100-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Titik Indentasi 100% Ar 92,5% Ar-7,5% 85% Ar-15% 77,5% Ar-22,5% 100% Gambar 4.16. Grafik nilai kekerasan dengan komposisi gas pelindung pada variasi arus 80 A Gambar 4.16 menunjukkan hubungan nilai kekerasan dengan prosentae gas pelindung pada variasi arus 80 A. Hasil penelitian menunjukkan daerah logam las dengan variasi 100% Ar memiliki nilai kekerasan paling tinggi yaitu 214,1 HV, 214,6 HV, 230,3 HV, 208,4 HV, 207,5 HV, dan variasi gas pelindung 100% CO 2 memiliki nilai kekerasan paling rendah yaitu 168 HV, 172,4 HV, 175,2 HV, 173,5 HV, 166,3 HV. Gambar 4.17 menunjukkan hubungan nilai kekerasan dengan prosentase gas pelindung pada variasi 100A. Hasil penelitian menunjukkan daerah logam las dengan variasi gas pelindung 100% Ar memiliki nilai kekerasan paling tinggi yaitu 202,7 HV, 204,9 HV, 212,2 HV, 200,5 HV, 194,2 HV, dan variasi gas pelindung 100% CO 2 memiliki nilai kekerasan paling rendah yaitu 176,9 HV, 178,6 HV, 179,7 HV, 169,1 HV, 160,5 HV. Gambar 4.18 menunjukkan hubungan nilai kekerasan dengan prosentase gas pelindung pada variasi arus 120 A. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada daerah logam las dengan variasi 100% Ar memiliki nilai kekerasan paling tinggi yaitu 183,3 HV, 188,2 HV, 199,2 HV, 176,8 HV, 172,1 HV, dan variasi 100% CO 2 memiliki nilai kekerasan paling rendah yaitu 164 HV, 164,1 HV, 169 HV, 159,9 HV, 149,4 HV.

Nilai Kekerasan vickers (HV) Nilai Kekerasan vickers (HV) 39 300 250 200 BM HAZ WM HAZ BM 304L 304L SS400 SS400 150 100-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Titik Indentasi 100% Ar 92,5% Ar-7,5% 85% Ar-15% 77,5% Ar-22,5% 100% Gambar 4.17. Grafik nilai kekerasan dengan komposisi gas pelindung pada variasi arus 100 A 300 250 200 BM HAZ WM HAZ BM 304L 304L SS400 SS400 150 100-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Titik Indentasi 100% Ar 92,5% Ar-7,5% 85% Ar-15% 77,5% Ar-22,5% 100% Gambar 4.18. Grafik nilai kekerasan dengan komposisi gas pelindung pada variasi arus 120 A Hasil dari pengujian kekerasan pada Gambar 4.16, Gambar 4.17, dan Gambar 4.18 menunjukkan bahwa semakin tinggi kandungan CO 2 pada gas pelindung maka semakin menurun nilai kekerasannya. meningkatnya CO 2 pada gas pelindung akan meningkatkan heat input, sehingga pendinginan akan berjalan pelan. Selama solidifikasi dengan laju pendinginan lambat, inti pertama

Nilai Kekerasan vickers (HV) 40 bertambah besar akibat kepindahan atom dari cair ke bahan padat. Semua cairan bertransformasi dan butiran bertambah besar. Butiran besar inilah yang menyebabkan kekerasan menurun (Yudhyadi, 2007). Berdasarkan pengujian vickers didapat nilai kekerasan tertinggi adalah pada logam las, kemudian baja tahan karat lalu baja karbon. Hal ini disebabkan karena struktur mikro yang terdapat pada logam las terdiri dari dan δ- yang halus, sedangkan baja tahan karat lebih keras dari baja karbon disebabkan karena baja tahan karat terdiri dari dan δ-, sedangkan baja karbon terdiri dari dan α- (Nurhidayat, 2012). Hasil kekerasan pada pengelasan material baja tahan karat 304L dan baja karbon rendah SS400 dengan arus pengelasan pada tiap komposisi gas pelindung dapat dilihat pada Gambar 4.19, Gambar 4.20, Gambar 4.21, Gambar 4.22, dan Gambar 4,23. 300 BM HAZ WM HAZ BM 250 304L 304L SS400 SS400 200 150 100-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Titik Indentasi 80 A 100 A 120 A Gambar 4.19. Grafik nilai kekerasan dengan arus pengelasan pada komposisi gas pelindung 100% Ar

Nilai Kekerasan vickers (HV) Nilai Kekerasan vickers (HV) 41 300 BM HAZ WM HAZ BM 250 304L 304L SS400 SS400 200 150 100-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 TItik Indentasi 80 A 100 A 120 A Gambar 4.20. Grafik nilai kekerasan dengan arus pengelasan pada komposisi gas pelindung 92,5% Ar-7,5% CO 2 300 BM HAZ WM HAZ BM 250 304L 304L SS400 SS400 200 150 100-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Titik Indentasi 85% Ar-15% 85% Ar-15% 85% Ar-15% Gambar 4.21. Grafik nilai kekerasan dengan arus pengelasan pada komposisi gas pelindung 85% Ar-15% CO 2

Nilai Kekerasan vickers (HV) Nilai Kekerasan vickers (HV) 42 300 BM HAZ WM HAZ BM 250 304L 304L SS400 SS400 200 150 100-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Titik Indentasi 80 A 100 A 120 A Gambar 4.22. Grafik nilai kekerasan dengan arus pengelasan pada komposisi gas pelindung 77,5% Ar-22,5% CO 2 300 BM HAZ WM HAZ BM 250 304L 304L SS400 SS400 200 150 100-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Titik Indentasi 80 A 100 A 120 A Gambar 4.23. Grafik nilai kekerasan dengan arus pengelasan pada komposisi gas pelindung 100% CO 2 Nilai kekerasan hasil las terlihat adanya kecenderungan penurunan seiring dengan bertambah besarnya arus pengelasan yang digunakan. Gambar 4.19, Gambar 4.20, Gambar 4.21, Gambar 4.22, dan Gambar 4.23 menunjukan pada semua variasi komposisi gas pelindung dengan variasi arus pengelasan 80 A

Beban tarik-geser (kn) 43 memiliki nilai kekerasan tertinggi diantara variasi arus 100 A dan 120 A. Hal tersebut dikarenakan pada arus pengelasan 80 A memiliki heat input yang paling rendah diantara variasi arus pengelasan lainnya, sehingga laju pendinginan berlangsung cepat. Semakin cepat laju pendinginan atau penurunan suhu maka pertumbuhan butir dapat berhenti dangan semakin cepat. Pertumbuhan butir berhenti dengan cepat menyebabkan terbentuknya ukuran butir yang kecil (Nurhidayat, 2012). Ukuran butir yang kecil memiliki nilai kekerasan yang tinggi. Pengelasan dengan variasi arus 120 A pada semua variasi gas pelindung memiliki kekerasan yang paling rendah diantara semua variasi arus, hal tersebut menunjukan bahwa meningkatnya arus pengelasan meningkatkan heat input dan akan menyebabkan laju pendinginan menjadi lambat, sehingga terbentuk butir yang besar yang menyebabkan nilai kekerasan menurun (Hidayat, 2012) 4.3. Hasil Pengujian Tarik-Geser Pengujian tarik geser dilakukan untuk mengetahui kemampuan sambungan las menahan beban. Pengujian dilakukan dengan menggunakan standard AWS D8.9-97. Nilai hasil uji tarik ditunjukan pada gambar 4.24. 30 25 20 15 80 100 120 Arus (A) 100% Ar 92,5% Ar-7.5% 85% Ar-15% 77,5% Ar-22,5% 100% Gambar 4.24. Grafik hasil uji tarik Gambar 4.24 menunjukkan hubungan pengaruh arus pengelasan dan gas pelindung terhadap beban tarik-geser. Nilai hasil uji tarik pada Gambar 4.24

44 menunjukkan bahwa semakin meningkatnya arus pengelasan maka menghasilkan kekuatan tarik yang semakin tinggi, dapat dilihat pada tiap variasi gas pelindung semakin meningkatnya arus pengelasan beban tarik-geser cenderung semakin meningkat. Arus pengelasan sangat mempengaruhi heat input pengelasan. Heat input yang tinggi menyebabkan laju pendinginan setelah pengelasan menjadi lebih lambat, sehingga terbentuk butir-butir yang besar. Semakin besar ukuran butir maka semakin meningkat keuletan material tersebut (Callister, 2007). Hasil pengujian tarik pada Gambar 4.24 menunjukkan kekuatan tarik terhadap variasi gas pelindung. Gambar 4.24 juga menunjukan semakin tinggi kandungan CO 2 pada gas pelindung maka meningkat kapasitas beban tarik gesernya. Kekuatan tarik sangat dipengaruhi oleh luasan nugget, ketika luas daerah nugget meningkat maka nilai kekuatan tarik las juga meningkat (Torkamany, dkk, 2011). Hal ini menunjukkan semakin naik heat input, semakin besar pula daya tembusnya dan kemampuan meleburkan logam. Hal ini menyebabkan logam yang melebur dan menyatu menjadi semakin banyak, setelah mengalami pendinginan akan menjadi daerah sambungan las yang semakin kuat. Foto makro dilakukan untuk mengetahui perbandingan ukuran diameter nugget. Hasil pengamatan tersebut didapatkan gas pelindung argon murni memiliki ukuran luasan nugget yang kecil, sehingga memiliki kapasitas beban tarik-geser yang rendah. Beban tarik-geser tertinggi didapatkan dengan gas pelindung 77,5% Ar-22,5% CO 2, namun hasil ini kurang tepat dengan penilitian yang pernah dilakukan oleh Nusantara (2012) yang menyebutkan bahwa semakin luas nugget semakin meningkat kekuatan tariknya, karena pada variasi tersebut didapatkan ukuran nugget terbesar pada variasi gas pelindung 100% CO 2. Hal tersebut dimungkinkan karena pada variasi gas pelindung 100% terdapat cacat-cacat yang dapat menurunkan nilai kekuatannya (Wiryosumarto dan Okumura, 2000). Pengujian tarik-geser mempunyai 2 jenis kegagalan yaitu berupa kegagalan interfacial dan kegagalan pullout. Jenis kegagalan yang terjadi pada pengujian tarik-geser penglasan MIG dapat dilihat pada Gambar 4.25. Hasil uji tarik pada Gambar 4.25 menunjukkan bahwa kegagalan yang terjadi pada pengelasan MIG antara baja tahan karat 304L dan baja karbon SS400 pada setiap

92,5% Ar-7,5% 100% Ar 45 variasi arus, yaitu 80A, 100A, 120A dan variasi gas pelindung 100% Ar; 92,5% Ar- 7,5% CO 2 ; 85% Ar-15% CO 2 ; 77,5% Ar-22,5% CO 2 ; 100% CO 2 adalah jenis kegagalan pullout. 80 A 100 A 120 A 100% 85% Ar-15% 77,5% Ar-22,5% Gambar 4.25. Spesimen hasil uji tarik Kegagalan ini dapat terjadi karena kekuatan lasan lebih tinggi dibanding daerah sekitarnya, sehingga saat dilakukan pengujian tarik yang mengalami sobek di

46 daerah sekitar lasan. Pullout failure merupakan tipe kegagalan yang diharapkan oleh engineer karena memiliki kemampuan menahan beban geser lebih besar dibandingakan interfacial failure (Haikal, 2013). Pengujian mekanik kekerasan mikro dan tarik geser berhubungan dengan pengujian fisik struktur mikro dan makro. Foto struktur mikro menunjukan semakin meningkatnya arus pengelasan dan komposisi CO 2 dalam gas pelindung menyebabkan semakin meningkatnya ukuran butir. Ukuran butir semakin besar maka nilai kekerasan semakin menurun. Foto mikro juga menunjukan pada daerah lasan memiliki fasa yang lebih halus dari daerah HAZ baja tahan karat, hal ini menyebabkan daerah lasan mempunyai nilai kekerasan paling tinggi dan HAZ baja tahan karat mempunyai nilai kekerasan lebih tinggi dari pada HAZ baja karbon. Foto struktur makro menunjukan semakin meningkat arus pengelasan dan komposisi CO 2 dalam gas pelindung menyebabkan ukuran nugget semakin besar. Ukuran nugget yang semakin besar mempunyai nilai kapasitas beban tarik geser yang besar, selain itu dari foto makro juga menunjukan terjadinya cacat incomplete fusion. Cacat incomplete fusion menyebabkan terjadinya retak saat proses pengujian tarik geser yang menyebabkan nilai kapasitas beban tarik gesernya menurun. Foto struktur mikro menunjukan semakin meningkat arus pengelasan dan komposisi CO 2 dalam gas pelindung menyebabkan ukuran butir semakin besar. Ukuran butir yang semakin besar menyebabkan keuletan material meningkat. Ukuran butir yang besar menyebabkan nilai kapasitas beban tarik geser meningkat.