AME(Aplikasi Mekanika Energ.
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 .
, pp 78-85 Volume 8 dan Nomor September 2022 Desmon, et.
, 2022
pp 78-85 Website: http://ejournal.
uika-bogor.
id/index.
php/ame/index Analisa Pengaruh Variasi Arus Pengelasan Kombinasi SMAW dan GTAW Terhadap Pengujian Kekerasan.
Kekuatan Impak serta Pengamatan Struktur Mikro pada Baja JIS
SS400
Semuel Desmon*1.
Iwan Nugraha1.
Ratna Dewi1 Fakultas Teknik.
Universitas Singaperbangsa.
Indonesia
ABSTRAK
Sambungan las merupakan bagian sangat penting dalam sebuah kontruksi material yang didalamnya terdapat parameter-parameter penentu kualitas kekuatan dan ketangguhan material dalam menerima pembebanan Untuk mendapatkan kualitas maksimal pengelasan, dilakukan kombinasi Shielded Metal Arc Welding (SMAW) dan Gas Tungsten Arc Welding (GTAW).
Variasi arus pada metode pengelasan SMAW yaitu 95 A .
rus renda.
, 110 A .
rus sedan.
, dan 125 A .
rus tingg.
Sedangkan pada metode pengelasan GTAW memakai arus 70 A.
Material yang digunakan pada penelitian ini adalah pelat baja JIS SS400 dengan tebal 10 Pengamatan struktur mikro dilakukan pada 4 titik bagian HAZ SMAW.
HAZ GTAW, weld metal SMAW, dan weld metal GTAW sebagai bagian yang terpengaruh panas terbesar.
Hasil uji kekerasan/hardness yang memiliki nilai kekerasan tertinggi pada based metal adalah pelat 1 dengan nilai 78,5 HRB, pada HAZ SMAW kiri adalah pelat 3 dengan nilai 78,66 HRB, pada HAZ GTAW kiri adalah pelat 3 dengan nilai 77,16 HRB.
Pada weld metal SMAW adalah pelat 1 dengan nilai 82,16 HRB, pada weld metal GTAW adalah pelat 1 dengan nilai 83,66 HRB, pada HAZ SMAW kanan adalah pelat 3 dengan nilai 78,33 HRB, dan pada HAZ GTAW kanan adalah pelat 3 dengan nilai 77,83 HRB.
Pada uji impak pelat 1 memiliki nilai kekuatan impak sebesar 130,8 J, pelat 2 sebesar 139,3 J, dan pelat 3 sebesar 103 J.
Kata kunci : pengelasan kombinasi.
struktur mikro.
uji impak.
uji kekerasan.
variasi arus
ABSTRACT
Welded joints are a very important part in a construction material in which there are parameters that determine the quality of strength and toughness of the material in accepting certain loads.
To get the maximum quality, combination welding of Shielded Metal Arc Welding (SMAW) and Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) has been done.
The current variations in the welding method SMAW are 95 A .
ow curren.
, 110 A .
edium curren.
, and 125 A .
igh curren.
In GTAW welding method uses a current of 70 A, on the JIS SS400 steel plate material with 10 mm thickness.
The microstructure observation was carried out at 4 points of HAZ SMAW.
HAZ GTAW, weld metal SMAW, and weld metal GTAW as the parts of heat affected zone.
The hardness test results that the highest hardness value on the based metal is plate 1 with a value of 78.
5 HRB, on the left HAZ SMAW is plate 3 with a value of 78.
66 HRB,
on the left HAZ GTAW is plate 3 with a value of 77.
16 HRB , on SMAW weld metal is plate 1 with a value of 82.
16 HRB, on GTAW weld metal is plate 1 with a value of 83.
66 HRB, on the right HAZ SMAW is plate 3 with a value of 78.
33 HRB, and on the right HAZ GTAW is plate 3 with a value of 77.
83 HRB.
In the impact test plate 1 has an impact strength value of 130.
8 J, plate 2 is 139.
3 J, and plate 3 is 103 Keywords : current variation.
hardness test.
impact test.
welding combination * Penulis korespondensi Email: semueldesmon1@gmail.
Diterima 07 Juni 2021.
Disetujui 25 Mei 2022 AME (Aplikasi Mekanika dan Energ.
: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 2022 AME(Aplikasi Mekanika dan Energ.
: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 .
, pp 78-85 Desmon, et.
, 2022
PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi kemaritiman di era ini, memaksa para pelaku industri untuk menemukan suatu formula penting dalam proses penyambungan dua buah baja dengan metode pengelasan (Hery dan Prihatno, 2.
Sambungan las merupakan bagian sangat penting dalam sebuah kontruksi material yang didalamnya terdapat parameter-parameter penentu kualitas kekuatan dan ketangguhan material dalam menerima pembebanan tertentu (Awali dan Choiron.
Untuk mendapatkan kualitas maksimal perlu dilakukan kombinasi pada proses pengelasan.
Kombinasi tersebut antara lain yaitu Shielded Metal Arc Welding (SMAW) dan Gas Tungsten Arc Welding (GTAW).
Pengelasan bukan tujuan utama dari kontruksi, tetapi merupakan sarana untuk mencapai pembuatan yang lebik baik, karena itu rancangan las dan cara pengelasan harus betul-betul memperhatikan kesesuaian antara sifat-sifat las dengan kegunaan kontruksi serta keadaan sekitarnya (Wiryosumarto, 2.
Metode pengelasan kombinasi merupakan sebuah metode pengembangan baru dalam penyambungan dua material baja sebagai alternatif untuk mendapatkan suatu sifat tertentu yang diharapkan memberikan efek baik terhadap industri penyambungan dua buah material baja dengan metode pengelasan.
Pengaplikasian pengelasan metode kombinasi ini pada umumnya digunakan untuk penyambungan baja yang membutuhkan tingkat kekuatan dan ketangguhan yang tinggi dalam menopang pembebanan tertentu dalam suatu Berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian experimental ini menganalisa efek variasi arus pengelasan kombinasi metode pengelasan SMAW dan GTAW pada baja jenis JIS SS400 dengan menggunakan 3 klasifikasi jenis arus yang dipilih untuk merepresentasikan sifat-sifat mekanik yang terdapat pada material tersebut.
METODE PENELITIAN
dalam penelitian.
Berikut merupakan gambar diagram alir pada penelitian.
Gambar 1.
Diagram alir penelitian Skema Pengelasan Pengelasan dilakukan pada pelat baja jenis JIS SS400 dengan ukuran panjang 200 mm, lebar 200 mm dan tebal 10 mm.
Bagian root akan memakai metode pengelasan GTAW sedangkan bagian filler menggunakan metode las SMAW dengan penerapan kampuh single v-groove.
Diagram Alir Penelitian Penelitian dilakukan dalam beberapa tahap.
Tahap pertama merupakan tahap observasi jenis material berserta penentuan logam pengisi yang digunakan .
, penentuan welder yang berpengalaman dan bersertifikat, proporsi mesin las yang digunakan berserta penetapan besaran klasifikasi arus pengelasan yang akan dipakai AME(Aplikasi Mekanika dan Energ.
: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 .
, pp 78-85 Desmon, et.
, 2022
diterapkan pada penelitian ini adalah DCEP .
eserve polarit.
dengan besar tegangan arus di kisaran 11,1 V-12,7 V dan dengan jenis arus DC .
irect curren.
, kecepatan pengelasan dikisaran waktu 200 mm/4 menit untuk 3 layer pengelasan.
Tabel 2 berisi arus pengelasan metode SMAW.
Tabel 2.
Variasi arus pengelasan SMAW Layer Plate 1 Plate 2 Plate 3 Gambar 2.
Skema letak logam pengisi pengelasan Filler Filler Caving Proses dan Parameter Pengelasan HASIL DAN PEMBAHASAN Proses metode pengelasan yang dilakukan pertama kali sebagai logam akar/root pada material baja adalah GTAW.
Kemudian pengaturan mesin las Miller Maxstar XMT 350cc CC GTAW dan tekanan gas pada regulator yang terpasang pada tabung, penyesuaian nozzle dengan tungsten, mengatur elektroda pengisi ER70SG (Familiarc Filler/Rods TG-S51T) dan socket massa dan polaritas.
Berikut merupakan parameter-parameter pengelasan yang dipakai pada metode GTAW yaitu : welding process GTAW .
as tungsten arc weldin.
, joint design yang dipakai adalah butt joint dengan kampuh single vgroove, kode klasifikasi AWS (ER 7038 T1-MH.
dengan diameter elektroda 2,4 mm dan posisi pengelasan .
elding positio.
3G .
ertical positio.
, jenis polaritas yang dipakai adalah DCEN .
traight polarit.
dengan besar tegangan arus dikisaran angka 11,1 V-12,7 V dan dengan jenis arus AC .
lternating curren.
, kecepatan pengelasan dikisaran waktu 200 mm/4 menit untuk 2 layer pengelasan.
Tabel 1 berisi arus pengelasan dengan metode GTAW.
Data Hasil Pengelasan Pengamatan struktur makro dilakukan tiga kali dengan lokasi acak pada ketiga pelat baja.
Hal ini bertujuan untuk mengetahui daerah-daerah spesifik untuk kemudian menentukan daerah pengujian hardness, mikrostruktur dan mendeteksi cacat yang terjadi pada bagian dalam sambungan pengelasan.
Standar yang dipakai pada pengujian ini adalah E 18 Ae 08 (Standar Test Method for Macroetching Metal and Alloy.
Gambar 3 hingga 5 merupakan hasil pengujian struktur makro.
Gambar 3.
Hasil pengamatan struktur makro pelat 1 Tabel 1.
Arus pengelasan GTAW Layer Plate 1 Plate 2 Plate 3 Root Caving Setelah pengelasan GTAW selesai, alur pengelasan GTAW tersebut dibersihkan dan diratakan menggunakan gerinda sampai flux-flux sisa pengelasan GTAW hilang.
Lanjut dengan mengatur arus, polaritas dan kabel massa mesin las POWCON Inverter AC/DC 200P beserta elektroda SMAW E7018 (Kobe Steel Familiarc LB-52-.
Parameterparameter metode pengelasan SMAW yang dipakai pada penelitian yaitu : welding process SMAW .
hielded metal arc weldin.
, dengan diameter elektroda 2,6 mm dan posisi pengelasan .
elding positio.
3G .
ertical positio.
, polaritas yang Gambar 4.
Hasil pengamatan struktur makro pelat 2 Gambar 5.
Hasil pengamatan struktur makro pelat 3 Dari foto pengujian diatas menggambarkan hasil yang sama dari ketiga pelat.
Dapat ditarik kesimpulan bahwasannya hasil pengujian bisa dikatakan sangat baik karena tidak didapati cacat-cacat seperti cacat pembakaran .
, cacat tembusan .
, cacat kantong gas .
as pocke.
, cacat undercut dan AME(Aplikasi Mekanika dan Energ.
: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 .
, pp 78-85 Desmon, et.
, 2022
cacat retakan .
Filler maupun root dalam kondisi sangat baik tepat seperti posisi yang diharapkan pada skema penelitian.
Analisa Pengamatan Struktur Mikro Pengujian struktur mikro sangat diperlukan guna menentukan sifat alami yang dimiliki suatu material setelah diberlakukan treatment pada material tersebut.
Pengelasan yang dilakukan pada pengujian ini memakai konsentrasi HNO3 sebesar 2%.
Pengujian menggunakan Microscop Metalurgy Olympus BX53M dengan standart uji E 407 Ae 07, pembesaran yang digunakan 50 yuNyco dan 100 yuNyco setiap spesimen Setiap foto yang tertangkap mikroskop pada titik pengujian akan diolah kembali pada aplikasi image j untuk mencari persetase komposisi unsur yang terdapat didalamnya.
Gambar 7.
Struktur mikro pada bagian HAZ root/ titik
SMAW
Gambar 8.
Struktur mikro pada bagian HAZ root / GTAW Gambar 6.
Struktur mikro based metal baja JIS SS400 Bagian based metal tidak mendapat perlakuan langsung dari proses pengelasan, melainkan lewat rambatan panas yang diterima saat proses pengelasan didaerah sambungan kedua material yang membentuk struktur mikro seperti pada Gambar 6.
Fasa yang terbentuk pada baja SS 400 yang terpengaruh panas hasil pengelasan adalah ferrit dan pearlite dengan persentase ferrit yang lebih mendominasi.
Keduanya memiliki angka perbandingan fasa pada perbesaran 50yuNyco didapati ferrit 58% sedangkan pearlite 42%.
Ferrit berwarna putih terang berbentuk butir kristal padat sedangkan pearlite berwarna kehitaman berbentuk pipih.
Gambar 7 hingga 10 merupakan hasil pengamatan struktur mikro pada pelat 1.
Gambar 9.
Struktur mikro pada bagian weld metal GTAW AME(Aplikasi Mekanika dan Energ.
: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 .
, pp 78-85 Desmon, et.
, 2022
Gambar 10.
Struktur mikro pada bagian weld metal SMAW Gambar 12.
Struktur mikro pada bagian HAZ root/GTAW Jenis fasa yang terbentuk dalam keseluruhan bagian pengamatan adalah ferrite dan pearlite.
Adanya fasa widmanstatten pada weld metal SMAW pelat 1 (Gambar .
disebabkan oleh besarnya distribusi panas dan waktu pendinginan yang relative lebih lambat, semakin besar distribusi panas maka jumlah ferrite akan mulai mengalami penurunan dan mulai peningkatan ferrit widmanstatten.
Hal ini disebabkan karena pada laju pendinginan yang agak tinggi ferrite sulit tumbuh sehingga mempercepat terbentuknya widmanstatten (Suharno, 2.
Gambar 11 sampai 14 merupakan hasil pengamatan struktur mikro pada pelat 2.
Gambar 13.
Struktur mikro pada bagian weld metal GTAW Gambar 11.
Struktur mikro pada bagian HAZ filler/titik SMAW Gambar 14.
Struktur mikro pada bagian weld metal SMAW Gambar 15 sampai 18 merupakan hasil pengamatan struktur mikro pada pelat 3.
AME(Aplikasi Mekanika dan Energ.
: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 .
, pp 78-85 Desmon, et.
, 2022
Gambar 15.
Struktur mikro pada bagian HAZ filler/ titik
SMAW
Gambar 16.
Struktur mikro pada bagian HAZ root/ GTAW Gambar 18.
Struktur mikro pada bagian weld metal SMAW Pada pengamatan struktur mikro diatas membuktikan bahwasannya semakin besar kuat arus berbanding lurus dengan terbentuknya fasa pearlite pada metode pengelasan kombinasi yang terlampir pada Gambar 15 sampai 18 struktur mikro pelat 3.
Dapat dilihat fasa pearlite terbentuk lebih banyak dan menyeluruh dibandingkan dengan pelat yang dilas dengan arus dibawahnya.
Hal ini terjadi akibat besarnya masukan panas dari arus yang tinggi membuat reaksi eutectoid .
embentukan perli.
semakin berkembang, yang didukung oleh tingkat pendinginan yang relativ rendah .
A/suhu ruanga.
Berikut merupakan komposisi kandungan fasa ferrite dan pearlite yang didapat dari gambar diatas dengan perangkat aplikasi image j yang merupakan sebuah perangkat yang sering digunakan untuk menganalisa partikel menggunakan metode SEM (Scanning Electron Microscop.
dengan perbesaran Tabel 3.
Persentase komposisi kandungan fasa Fasa Gambar 17.
Struktur mikro pada bagian weld metal GTAW
Weld
Metal
SMAW
Weld
Metal
GTAW
HAZ
Filler
HAZ
Root Plate 1 (%) Ferrit Perlit Plate 2 (%) Ferrit Perlit Plate 3 (%) Ferit Perlit Hasil Pengujian Kekerasan/Hardness Pengujian dilakukan di laboratorium B4T menggunakan alat uji kekerasan Rockwell dengan spesifikasi indentor B yaitu inderter bola 1/16 inch beban minor 10 kg dan beban mayor 100 kg (Wilson Hardnes Teste.
Berikut merupakan bagian-bagian titik pembebanan.
- 1 = (Based Meta.
- 2 = (HAZ Filler/SMAW kir.
AME(Aplikasi Mekanika dan Energ.
: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 .
, pp 78-85 Desmon, et.
, 2022
- 3 = (HAZ Root/GTAW kir.
- 4 = (Weld Metal SMAW) - 5 = (Weld Metal GTAW) - 6 = (HAZ Filler/SMAW kana.
- 7 = (HAZ Root/GTAW kana.
Gambar 20.
Diagram nilai kekerasan/hardness Gambar 19.
Titik pengujian/pembebanan hardness Rockwell B Tabel 4.
Hasil keseluruhan nilai kekerasan Nilai Kekerasan Rockwell-B.
Satuan HRB Lokasi Uji Pelat Dari data keseluruhan pengujian kekerasan/hardness yang didapatkan (Tabel .
dapat disimpulkan bahwasanya bagian based metal .
paling keras dimiliki oleh pelat 1, bagian HAZ filler/SMAW kiri .
paling keras dimiliki oleh pelat 3, bagian HAZ root/GTAW .
kiri paling keras dimiliki oleh pelat 3, bagian weld metal SMAW .
paling keras dimilik oleh pelat 1, bagian weld metal GTAW .
paling keras dimiliki oleh pelat 1, bagian HAZ filler/SMAW kanan .
paling keras dimiliki oleh pelat 3, bagian HAZ root/GTAW kanan paling keras dimiliki oleh pelat 3.
Ditinjau dari besaran angka kekerasan total yang didapat dari percobaan, terlihat pada weld metal pelat 2 dan pelat 3 memiliki nilai kekerasan yang sama antara filler dan root yang diisi dengan 2 metode pengelasan yang berbeda.
Hal ini dikarenakan sifat kekerasan pengelasan SMAW mengikuti nilai kekerasan logam akar/root yang mengunakan metode pengelasan GTAW.
Namun pada baja pelat 1 menunjukkan perbedaan nilai kekerasan yang terdapat pada weld metal antara keduanya.
Ini membuktikan bahwasannya terdapat korelasi secara langsung dari besaran nilai kekuatan material tertentu dengan bentuk struktur mikro yang dimilikinya (Gambar .
, dimana pada weld metal SMAW fasa ferrit widmastatten sangat dominan terbentuk sehingga memiliki bentuk struktur mikro yang sangat berbeda dengan bagian weld metal GTAW pada pelat tersebut (Trinova dan Prihanto, 2.
Pada diagram, pelat 2 menunjukkan nilai kekerasan terkecil dibandingkan yang lain.
Ini menunjukkan bahwasannya pelat 2 memiliki angka ketangguhan terkecil untuk menopang deformasi plastis diantara pelat percobaan yang lain.
Namun hasil ini belum merupakan hasil akhir dari penentuan performa material terhadap sifat-sifat mekanis yang terkandung dalam suatu material.
Pada bagian HAZ filler/root baja pelat 3 yang mempunyai keunggulan nilai kekerasan.
Based metal/raw material menjadi penting pada penelitian ini, walaupun bagian ini tidak mendapat kontak langsung terhadap panas.
Namun pada praktiknya base metal mendapat perlakuan panas dari rambatan panas logam sambungan yang dapat mengubah struktur mikro pada daerah tersebut.
Hasil Pengujian Impak Charpy Pada penelitian ini pengujian dilakukan dengan uji impak metode impak charpy dengan standart ASTM E23-18 (Standart Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Material.
, suhu yang dipakai adalah suhu standar ruangan 26AC.
AME(Aplikasi Mekanika dan Energ.
: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 .
, pp 78-85 Desmon, et.
, 2022
Tabel 5.
Hasil pengujian impak charpy Pelat dan Nomor Energi Impak Spesimen (Joul.
Spesimen 1
133,37 J
Pelat
Spesimen 2
129,45 J
Spesimen 3
129,45 J
Spesimen 1
136,31 J
Pelat
Spesimen 2
139,25 J
Spesimen 3
143,18 J
Spesimen 1
129,45 J
Pelat
Spesimen 2
66,68 J
Spesimen 3
111,8 J
Energi Impak rata-rata (Joul.
130,75 J
139,58
102,64 J
Gambar 21.
Diagram nilai ketangguhan impak Dari diagram tersebut, dapat dilihat pelat 3 memiliki nilai ketangguhan 103 J yang berarti nilai terendah untuk menerima beban tiba-tiba dan tidak stabil pada 3 bagian spesimen baja yang dipilih secara acak dikarenakan hasil yang didapat dari 3 percobaan menunjukkan hasil yang sangat variatif dengan perbedaan angka yang cukup signifikan.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berikut merupakan kesimpulan yang telah dirangkum dalam penelitian ini yaitu :
Semakin besar tingkat arus yang digunakan lurus dengan persentase pertumbuhan fasa pearlite yang semakin besar dan menyeluruh yang diakibatkan dari rambatan pertumbuhan karbon akibat besaran suhu yang tinggi.
Hal ini berhubungan secara langsung dengan hasil nilai kekuatan impak yang cenderung dan mengakibatkan material logam menjadi semakin keras dan getas.
Arus tinggi juga sangat berguna untuk materialmaterial logam dengan pengaplikasian di dunia industri yang membutuhkan tingkat kekerasan yang cukup tinggi.
Nilai ketangguhan impak sangat berpengaruh terhadap kuat arus yang dipakai pada suatu proses pengelasan.
Penetapan arus harus pengaplikasian material tersebut.
Arus sedang .
memiliki nilai kekuatan impak tertinggi .
J), walaupun pada kenyataannya arus sedang memiliki nilai Ini menentukan suatu material sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan tidak cukup hanya dengan 1 metode pengujian saja.
Perlu dilakukan pengujian lebih mendalam untuk menentukan sifat pada material logam.
Pemilihan standar arus pengelasan harus berkesesuaian dengan peforma mesin las yang dipakai karena mesin las yang berumur tua mempengaruhi laju distribusi pada mesin las yang akan berdampak langsung terhadap hasil pengelasan.
Pemilihan metode pendinginan yang harus menyesuaikan kuat arus pada pengelasan, agar nilai heat input sesuai dengan apa yang REFERENSI