Top Banner
PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK SAMBUNGAN LAS BAJA KARBON RENDAH (MILD STEEL) AISI 1008 PADA PENGELASAN GTAW (GAS TUNGSTEN ARC WELDING) Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Oleh: BENO ILHAM RAMADHAN D200150272 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2020
39

PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

Aug 04, 2020

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

1

PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK

SAMBUNGAN LAS BAJA KARBON RENDAH (MILD STEEL) AISI 1008 PADA

PENGELASAN GTAW (GAS TUNGSTEN ARC WELDING)

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh:

BENO ILHAM RAMADHAN

D200150272

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2020

Page 2: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

2

Page 3: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

3

Page 4: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

4

Page 5: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

1

PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK

SAMBUNGAN LAS BAJA KARBON RENDAH (MILD STEEL) AISI 1008 PADA

PENGELASAN GTAW (GAS TUNGSTEN ARC WELDING)

Abstrak

Pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) adalah salah satu jenis pengelasan busur listrik

dengan pelindung gas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat mekanik baja karbon rendah

/ mild steel AISI 1008 setelah mengalami proses pengelasan GTAW dengan menggunakan variasi

arus 100 A, 120 A, dan 140 A pada polaritas AC dan DCEN. Pengelasan ini menggunakan

elektroda tungsten AWS A5. 12-98 dan kawat las atau filler ER70S-G. Jenis penyambungan yang

digunakan adalah butt joint dengan jenis kampuh adalah single v groove dengan sudut 30o. Standar

yang digunakan untuk pembuatan spesimen uji tarik dan pengujiannya adalah ASME IX, untuk

pengujian komposisi kimia menggunakan standar ASTM A751-01. Untuk uji kekerasan

menggunakan standar ASTM E92 dan uji metalografi menggunakan standar ASTM E407-07. Hasil

pengujian tarik menghasilkan nilai rata – rata tegangan tertinggi terdapat pada polaritas DCEN

dengan arus 140 A sebesar 370,102 Mpa, dan nilai rata – rata regangan tertinggi juga terdapat pada

polaritas DCEN arus 140 A sebesar 19,070 %. Untuk uji kekerasan daerah logam las menghasilkan

nilai kekerasan dengan rata – rata tertinggi terdapat pada polaritas DCEN dengan arus 140 A

sebesar 226,2 VHn, sedangkan pada daerah HAZ nilai kekerasan tertinggi terdapat pada polaritas

DCEN dengan arus 140 A sebesar 122,7 VHn. Dilihat dari foto mikro menunjukkan perubahan

fasa yang mencolok, seiring dengan kenaikan arus mempengaruhi perubahan fasa. Jika semakin

besar arus yang diberikan, nampak daerah yang terpengaruh panas fasa yang terbentuk didominasi

dengan perlite, sedangkan daerah yang terpengaruh panas dengan arus yang kecil fasa yang

terbentuk didominasi dengan ferrite.

Kata kunci : Pengelasan GTAW, Mild Steel, filler, tungsten.

Abstract

GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) welding is a type of electric arc welding with a gas shield.

This study aims to determine the mechanical properties of low carbon / mild steel AISI 1008 after

undergoing the GTAW welding process by using a current variation of 100 A, 120 A, and 140 A

on the polarity of AC and DCEN. This welding uses AWS A5 tungsten electrodes. 12-98 and

ER70S-G welding or filler wire. The type of joint used is butt joint with the type of seam is single

v groove with an angle of 30o. The standard used for the manufacture of tensile test specimens and

testing is ASME IX, for testing chemical compositions using the ASTM A751-01 standard. For

hardness tests using the ASTM E92 standard and metallographic tests using the ASTM E407-07

standard. The results of tensile tests produce the highest average voltage values found in the DCEN

polarity with a current of 140 A of 370,102 MPa, and the highest average strain value also exists

Page 6: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

2

at the DCEN polarity of a current of 140 A of 19.070%. For the hardness test the weld metal area

produces the hardness value with the highest average in the DCEN polarity with a current of 140

A of 226.2 VHn, while in the HAZ region the highest hardness value is in the DCEN polarity with

a current of 140 A of 122.7 VHn. Seen from micro photographs shows a striking phase change,

along with the increase in current affect the phase change. If the greater the current is given, it

appears that the area affected by the heat of the phase formed is dominated by perlite, while the

area affected by heat with a small current formed is dominated by ferrite.

Keywords: GTAW Welding, mild steel, filler, tungsten

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengelasan merupakan proses pengerjaan yang memegang peranan sangat penting dalam dunia

rancang bangun. Pengelasan didefinisikan sebagai penyambungan dua logam atau paduan logam

dengan memanaskan diatas batas cair atau dibawah batas cair disertai penetrasi maupun tanpa

penetrasi serta diberi logam pengisi atau tanpa logam pengisi (Howard, 1989).

Pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) atau sering juga disebut Tungsten Inert

Gas (TIG) merupakan proses pengelasan menggunakan panas dari busur listrik yang terbentuk

antara elektroda tungsten yang tidak terumpan dengan menggunakan gas pelindung, umumnya

argon atau helium sebagai pelindungan terhadap pengaruh udara luar, sehingga tidak menghasilkan

terak (kotoran las) dan bebas dari terbentuknya percikan las (spatter). Elektroda menggunakan

batang wolfram yang dapat menghasilkan busur listrik tanpa ikut mencair, kecepatan

pengumpanan logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus listrik sehingga penetrasi

pengelasan akan dapat dikendalikan dengan baik. Cara pengaturan ini memungkinkan las GTAW

cocok digunakan baik untuk plat baja tipis maupun plat baja tebal. (Mr. A. D. Sarolkar dan Dr. K.

P.Kolhe, 2017)

Baja karbon rendah (mild steel) merupakan baja karbon yang memiliki kandungan karbon

dibawah 0,3 %,merupakan baja yang banyak digunakan dan memiliki aplikasi yang luas seperti

pada konstruksi bangunan dan rangka baja, konstruksi jembatan, untuk pipa, dan banyak juga

digunakan dalam bidang otomotif sebagai body dari kendaraan terutama banyak digunakan di

kendaraan mobil. Hal ini disebabkan selain mudah dikerjakan dengan proses pemesinan dan mudah

dibentuk, baja karbon rendah ini juga memiliki sifat mampu las yang cukup baik (Sack, 1997)

Page 7: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

3

Polaritas arus listrik merupakan parameter las yang langsung mempengaruhi penetrasi dan

kecepatan pencairan logam induk, makin tinggi arus las maka semakin besar pula penembusan dan

kecepatan pencairannya. Sumber listrik GTAW dapat menggunakan generator AC maupun DC.

Ciri khas generator jenis AC yaitu merupakan kombinasi antara cleaning dengan penetrasi medium

dan mencegah elektrode tungsten overheating. Penggunaan arus DC dibedakan menjadi dua yaitu

polaritas lurus (Direct Current Straight Polarity) atau DCEN (Direct Current Electrode Negative)

dan polaritas balik (Direct Current Reserve Polarity) atau DCEP (Direct Current Electrode

Positive).

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh perbedaan polaritas arus listrik AC dan

DCEN terhadap sifat mekanik pada sambungan las baja karbon rendah (mild steel) AISI 1008,

meliputi kekuatan tarik, kekerasan , dan metalografi pada pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc

Welding).

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh perbedaan polaritas arus listrik AC dan DCEN pada sambungan las baja

karbon rendah (Mild Steel AISI 1008) pada pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) dengan

menggunakan filler AWS A5. 18 ER70S-G, dilihat dari uji tarik, uji kekerasan, dan uji metalografi?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:

1. Mengidentifikasi komposisi kimia dari material logam yang digunakan

2. Mendeskripsikan pengaruh penggunaan polaritas arus listrik pengelasan GTAW dengan

DCEN dan AC terhadap kekuatan sambungan las.

3. Mendeskripsikan pengaruh penggunaan polaritas arus listrik pengelasan GTAW dengan

DCEN dan AC terhadap nilai kekerasan pada sambungan las.

4. Mendeskripsikan struktur mikro dan makro pada daerah HAZ, Logam Las, dan Base Metal

Baja Karbon Rendah.

1.4 Batasan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah diatas, penelitian ini berkonsentrasi pada:

1. Spesimen bersih dari korosi

2. Material yang digunakan sebagai filler adalah mild steel seri AWS A5. 18 ER70S-G.

3. Suhu ruangan pada saat melakukan pengujian dianggap konstan.

Page 8: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

4

4. Proses pengelasan manual dengan kecepatan pengelasan dianggap konsten.

5. Kondisi peralatan pengujian dianggap dalam telah sesuai dan sudah terkalibrasi dengan baik.

6. Pengujian berupa uji tarik, uji kekerasan dan uji metalografi.

7. Pembuatan specimen menggunakan standar ASME IX

1.5 Manfaat Penelitian

Beberapa manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini antara lain:

1. Memberikan ilmu pengetahuan umum dalam bidang pengelasan.

2. Memberikan referensi mengenai pengelasan GTAW sebagi salah satu metode pengelasan

baja karbon rendah/ mild steel yang efektif dan efisien.

3. Memberikan informasi mengenai pengaruh perbedaan polaritas arus listrik terhadap kualitas

sambungan las baja karbon rendah/ mild steel.

4. Dapat digunakan sebagai referensi untuk penelitian lain yang juga berkaitan dengan metode

pengelasan GTAW.

1.6 Tinjauan Pustaka

P. Paulraj dan R. Garg (2015), melakukan penelitian dengan judul Effect of Welding parameters

on Mechanichal properties of GTAW of UNS S31803 and UNS S32750. Hasil penelitian

menunjukkan analisis struktur mikro mengungkapkan adanya fase intermetalik (senyawa yang

terbentuk dari logam-logam yang memiliki struktrur kristal yang berbeda) di wilayah akar lasan.

Semua sifat mekanik ditingkatkan pada input panas yang lebih rendah dan laju pendinginan yang

tinggi karena penyempurnaan butir dan struktur mikro seimbang [ferit dan austenit]. Semua lasan

menunjukkan kekuatan yang lebih tinggi dari bahan dasar.

Despa Wandri, Waskito, dan Purwanto (2016), melakukan penelitian tentang pengaruh arus

AC dan DC terhadap hasil pengelasan pada las busur listrik, dari hasil penelitian yang telah

dilakukan maka didapat hasil pengukuran kedalaman penetrasi, lebar jalur pengelasan dengan

menggunakan polaritas arus AC jauh berbeda dengan hasil pengelasan menggunakan arus DC. Hal

ini membuktikan bahwa hasil penetrasi, lebar dan tinggi jalur pengelasan las DC lebih baik

dibandingkan las AC .

Galih Pamungkas (2016), meneliti tentang pengaruh variasi kuat arus (160 A, 180 A, dan

200 A) pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG) terhadap kekuatan tarik dan struktur mikro baja

Page 9: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

5

karbon medium, kemudian diperoleh hasil kekuatan tarik tertinggi terdapat pada material hasil

pengelasan dengan arus 200 A dengan nilai rata- rata kekuatan tarik sebesar 680 Mpa. Sedangkan

kekuatan tarik terendah terdapat pada material hasil pengelasan 160 A dengan nilai rata – rata

kekuatan tarik sebesar 573,33 Mpa. Hasil foto mikro menunjukkan adanya perbedaan antara logam

dasar (raw material) dengan logam hasil pengelasan, pada logam hasil pengelasan semakin kecil

dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

Mawan Hermawan (2016). Melakukan penelitian tentang Pengaruh Arus Terhadap Struktur

Mikro dan Sifat Mekanik Produk Las Tembaga dan Baja Karbon dengan Metode Tungsten Inert

Gas (TIG), kemudian diperoleh kesimpulan bahwa proses pengelasan akan mempengaruhi

terbentuknya struktur mikro logam baru. Hasil uji mikro baja menunjukkan daerah logam las terdiri

dari fasa ferrit dan perlite (Fe + Fe3C), semakin besar arus yang diberikan ukuran butir perlit

semakin besar dibandingkan butir ferrite.

Awal Syahrani, Mustafa, Oktavianus (2017). Meneliti pengaruh variasi arus (90 A, 110 A,

dan 130 A) pengelasan Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) terhadap sifat mekanis pada pipa baja

karbon ASTM A 106, kemudian diperoleh hasil uji tarik pengelasan dengan variasi kuat arus 90 A

mempunyai nilai tegangan tertinggi sebesar 573,61 MPa dan terendah pada kuat arus 130 A sebesar

555,60 MPa untuk kekuatan tarik, dan untuk perpanjangan atau regangan tarik nilai tertinggi

sebesar 23,04 % dan terendah 20,12 %. Kemudian untuk nilai kekerasan tertinggi terdapat pada

spesimen variasi arus pengelasan 90 A sebesar 151,55 kg/mm² terletak pada daerah logam las, dan

nilai terendah pada kelompok variasi arus 130 A sebesar 125,33 kg/mm² terletak pada daerah HAZ.

Chauhan Abhimanyu, Abdul Samad, Dr. Y. B. Mathur (2017), melakukan penelitian dengan judul

Experimental Study on Autogenous TIG Welding of Mild Steel Material Using Lathe Machine.

Dalam penelitian ini menggunakan pelat baja karbon rendah AISI 1020 dengan tebal 5 mm tanpa

menggunakan logam pengisi. Dari penelitian tersebut menunjukkan bahwa kedalaman penetrasi

maksimum diperoleh dengan kombinasi parametrik arus maksimum dan kecepatan pengelasan

yang minimum.

Jun Du, Guangxi Zhao, Zhengying Wei (2019), melakukan penelitian dengan judul Effect

of Welding Speed and pulse. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu fluida maksimum

berkolerasi erat dengan kecepatan pengelasan dan frekuensi penetrasi. Peningkatan kecepatan

pengelasan akan menyebabkan peningkatan manik las, tetapi sebaliknya berlaku dalam frekuensi

penetrasi. Dari penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya, adapun perbedaan yang terdapat pada

Page 10: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

6

penelitian kali ini, yaitu menggunakan arus AC dan DCEN dengan perbedaan kuat arus sebesar

100 A, 120 A, dan 140 A.

2. METODE

2.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Page 11: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

7

2.2 Langkah-langkah Penelitian

1. Mencari referensi mengenai pengelasan, mencari bahan mild steel (baja karbon rendah)

kemudian mencari serinya, filler/ kawat las, pengujian tarik, pengujian kekerasan, dan

pengujian struktur mikro dari buku, jurnal-jurnal, situs internet, maupun dari tugas akhir dan

tesis terdahulu.

2. Menyiapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian ini.

3. Pengujian kimia bertujuan untuk mengetahui unsur kimia yang terkandung didalam material

yang akan digunakan.

4. Pemilihan standart sebagai acuan dalam penelitian ini yang meliputi ukuran spesimen, proses

penelitian dan proses pengujian. Standart yang digunakan untuk ukuran pembuatan spesimen

adalah ASME IX.

5. Melakukan proses pengelasan dengan menggunakan alat yang ada.

6. Setelah melakukan pengelasan, spesimen yang sudah dilas kemudian di uji dengan

menggunakan alat uji tarik, uji kekerasan mikro vickers , dan uji metalografi pada sambungan

las, HAZ dan Base Metal.

7. Hasil pengujian yang sudah didapat dianalisa dan kemudian diberikan kesimpulan dari apa

yang didapat dari pengujian spesimen ini.

2.3 Alat dan Bahan Pengujian

Alat yang digunakan dalam penelitian antara lain:

Mesin las GTAW, Tungsten, penggaris, gerinda potong, tang, gergaji besi, mesin amplas, amplas,

sarung tangan, resin dan katalis, cetakan specimen, kain bludru, autosol, isolasi kertas,

Bahan yang digunakan dalam penelitian antara lain:

Baja karbon rendah (Mild Steel) AISI 1008, Filler / kawat las AWS A5. 18 ER70S-G.

Alat uji yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

Alat Uji Tarik Standar ASTM E8, alat Uji Kekerasan Standar ASTM E92, alat Uji Struktur

Mikro, alat Uji Komposisi Kimia (Spectrometer)

Page 12: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

8

2.4 Spesimen

Gambar 2. Plat Mild Steel setelah dipotong sesuai standart ASME IX (ASME Handbook)

Gambar 3. Bentuk plat sambungan butt joint type single v groove

Gambar 4. Spesimen Uji Tarik

125 mm

31 mm

5 mm

Page 13: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

9

Gambar 5. Ukuran Spesimen Uji Tarik Sesuai Standar ASME IX (ASME Handbook)

Gambar 6. Spesimen Uji Kekerasan dan Uji Metalografi

Page 14: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

10

2.5 Proses Pengelasan

Gambar 7. Skema Proses Pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)

Berikut adalah tahapan proses pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) sesuai standar

ASME IX QW-490:

a. Permukaan benda kerja dibersihkan dengan cara di amplas, yang berguna untuk menghilangkan

oksida pada baja karbon rendah.

b. Mempersiapkan semua peralatan yang akan digunakan, seperti bahan tambah (filler) yang sesuai

dengan bahan induknya. Untuk baja karbon rendah filler yang digunakan yaitu AWS A5. 18

ER70S-G.

c. Kemudian setelah semua bahan dan alat sudah disiapkan, letakkan bahan material ke meja kerja

dan posisikan benda kerja dengan posisi sambungan butt joint dan kampuh pengelasan Single

V-groove tersebut. Kemudian menyalakan mesin pengelasan dan atur pengeluaran konsumsi gas

argon yang akan digunakan.

d. Pada waktu akan dilakukan pengelasan polaritas arus yang digunakan berbeda, yakni AC dan

DCEN dengan masing – masing arus sebesar 100 Ampere, 120 Ampere, dan 140 Ampere.

e. Mengulangi tahap a-d sesuai dengan variable arus dan polaritas yang ditentukan dalam

penelitian.

Page 15: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

11

2.6 Proses Pengujian Tarik Standar ASME IX

1) Memotong benda uji menggunakan gerinda potong sesuai standart ASME IX.

2) Pasang specimen uji tarik pada cekam universal testing machine lalu setting mesin sesuai

dengan ukuran specimen kemudian posisikan tampilan control panel pada posisi nol.

3) Aktifkan motor pada universal testing machine, maka spesimen uji tarik akan mulai mendapat

beban tarik menggunakan tenaga motor diawali 0 kN hingga spesimen putus pada beban

maksimal yang dapat ditahan spesimen tersebut.

4) Tegangan maksimum ditandai dengan putusnya spesimen uji terdapat pada dial gauge yang

ditunjukkan pada monitor dan dicatat sebagai data.

5) Lepas spesimen uji tarik yang sudah patah dari penjepit universal testing machine.

6) Selama uji tarik berlangsung, mencatat hasil dengan teliri setiap specimen.

2.7 Pengujian Foto Mikro dan Makro (Metalografi) Standar ASTM E407-07

Tahapan pada pengamatan foto mikro adalah sebagai berikut :

1) Mengikat spesimen dan memberi jarak pada spesimen yang akan dilakukan proses pengujian

foto mikro dan makro dengan memasukan resin yang telah dicampur dengan catalyst dan

dibiarkan selama 2-3 jam sampai mengeras (Mounting)

2) Setelah spesimen uji metalografi mengeras, lakukan pengamplasan dengan nomor amplas 100,

180, 400, 600, 800, 1000 (pengamplasan)

3) Memoles spesimen dengan menggunakan autosol dan kain bludru untuk mendapatkan

permukaan yang benar-benar halus dan mengkilap agar memudahkan pengamatan

menggunakan mikroskop (Polishing)

4) Mengetsa spesimen atau mengikis (korosi) dengan menggunakan HNO3 2,5% untuk

menampilkan batas butir antar struktur mikro dari logam pada saat diamati dengan mikroskop

(Etsa)

5) Menyiapkan spesimen yang telah dipreparasi sebelumnya (mounting, polishing, etsa).

6) Memasang dan menyalakan semua peralatan pendukung dan menghubungkan dengan arus

listrik.

7) Meletakan spesimen pada dudukan mikroskop.

8) Memilih dan mengatur lensa obyektif sesuai dengan kebutuhan penelitian.

Page 16: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

12

9) Menaikan dan menurunkan dudukan spesimen pada mikroskop untuk mencapai fokus yang

diinginkan.

10) Mengambil foto pada bagian yang ditentukan.

11) Pengamatan foto mikro selesai.

12) Mematikan dan melepas semua peralatan yang terhubung dengan mikroskop dan komputer

dan melepas alat yang terhubung dengan arus listrik.

Tahapan untuk pengamatan foto makro adalah sebaga berikut :

1) Menyiapkan spesimen yang sudah dipreparasi (mounting, polishing, etsa)

2) Menghubungkan semua peralatan dengan arus listrik (mikroskop, kamera, komputer dll)

3) Menghidupkan komputer

4) Menyalakan semua panel pada mikroskop optik

5) Meletakan spesimen pada dudukan mikroskop

6) Mengatur perbesaran lensa obyektif sesuai penelitian

7) Mengatur pencahayaan

8) Menaikan dan menurunkan lensa obyektif untuk mendapatkan fokus sesuai dengan keinginan

9) Mengambil foto pada bagian yang diinginkan

10) Mengulangi langkah 5-8 secara berurutan

11) Pengambilan foto makro selesai

12) Mematikan dan melepas semua peralatan yang terhubung dengan mikroskop dan komputer

dan melepas alat yang terhubung dengan arus listrik.

2.8 Proses Pengujian Kekerasan (Micro Vickers)

Gambar 8. Posisi titik pengujian kekerasan sesuai

standar ASTM E92

Logam Las HAZ

Base Metal

Page 17: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

13

Pengujian kekerasan dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1) Memotong spesimen untuk mendapatkan bidang permukaan daerah logam induk sehingga

bisa membedakan nilai kekerasan.

2) Mounting (pembingkaian) untuk memudahkan benda uji untuk dipegang saaat proses uji

kekerasan.

3) Setelah proses mounting (pembingkaian) permukaan benda uji di amplas sehingga mendapat

permukaan yang halus dan rata.

4) Permukaan benda uji yang sudah di amplas di poles menggunakan autosol dan kain bludru

untuk mendapatkan permukaan benda uji yang tidak ada goresan dan untuk mendapatkan

permukaan yang mengkilat.

5) Specimen ditempatkan pada cekam mesin uji kekerasan

6) Hidupkan mesin uji kekerasan

7) Masukkan data standar pengujian pada program mesin uji kekerasan sesuai standar ASTM

E92.

8) Pengujian mikro vickers menggunakan pembebanan 200 gf dengan 3 titik per spesimen. Hasil

pengujian berupa nilai kekerasan VHN.

Page 18: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

14

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Analisa Pengujian Komposisi

Pengujian komposisi kimia dilakukan di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper (Polman

Ceper). Hasil Uji Komposisi kimia seperti terlihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 1. Hasil Pengujian Komposisi kimia Baja Karbon Rendah

No Unsur Kandungan (%)

1 Fe 98,7

2 C 0,0509

3 Si 0,0208

4 Mn 0,262

5 P <0,0005

6 S 0,0402

7 Cr 0,0631

8 Mo 0,0926

9 Ni 0,168

10 Al 0,0725

11 Co <0,0050

12 Cu 0,0167

13 Nb 0,0663

14 Ti 0,0108

15 V 0,0302

16 W <0,0250

17 Pb 0,0990

18 Ca 0,0006

19 Zr 0,0232

Page 19: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

15

3.1.1 Pembahasan Komposisi Kimia

Dilihat dari unsur yang ada pada material ini menurut klasifikasi standar buku “Handbook

of Comparative World Steel Standards” paduan ini dikategorikan kedalam baja karbon rendah

(mild steel AISI 1008) dengan komposisi paduan 0,05-0,09% C, <0,30% Si, 0,30-0,60% Mn, dan

0,035% S.

Tabel 2. Komposisi Kimia Mild Steel AISI 1008

C Mn Si P S Cr W Ni Cu

Standar

ASTM

<0,1 0,3-0,5 - <0,4 <0,5 - - - -

Hasil Uji

komposisi

kimia

0,0509 0,262 0,0208 <0,0005 0,0402 0,0631 <0,0250 0,1

68

0,0167

Berdasarkan tabel 2, material baja karbon rendah AISI 1008 unsur yang dominan adalah: (ASTM

DS67B, Third Edition).

a. Unsur Karbon ( C )

Baja karbon rendah memiliki kandungan karbon kurang dari 0,25%. Dengan jumlah kadar karbon

yang sedikit inilah baja ini disebut dengan baja karbon rendah.

b. Unsur Mangan (Mn)

Unsur Mangan dalam proses pembuatan baja berfungsi sebagai deoxider (pengikat O2) sehingga

proses peleburan dapat berlangsung baik. Kadar Mn yang rendah dapat menurunkan kecepatan

pendinginan kritis.

c. Unsur Silikon (Si)

Silikon merupakan unsur paduan yang ada pada setiap baja dengan jumlah kandungan kurang dari

0,30% yang mempunyai pengaruh kenaikan tegangan tarik dan menurunkan kecepatan

pendinginan kritis (laju pendinginan minimal yang dapat menghasilkan 100% martensit).

Page 20: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

16

3.2 Pengujian Tarik

3.2.1 Hasil Pengujian tarik untuk Sambungan Baja karbon rendah dengan polaritas AC dan DCEN

arus 100 Ampere

Gambar 9. Grafik rata-rata hasil pengujian tarik polaritas AC dan DCEN dengan arus 100

Ampere

Gambar 9, menunjukkan hasil analisa grafik rata-rata tegangan dan regangan pengujian

tarik, peneliti mendapatkan hasil pengujian tarik pada sambungan butt joint single v groove dengan

polaritas AC dan DCEN dengan arus sebesar 100 Ampere dengan material baja karbon rendah

AISI 1008 dan tebal 5 mm. Pada polaritas AC dengan arus 100 Ampere didapatkan heat input

sebesar 5.280 Joule dan menghasilkan rata – rata tegangan tarik tertinggi sebesar 338,856 MPa dan

rata – rata regangan sebesar 13,537 %, sedangkan pada polaritas DCEN dengan arus 100 Ampere

didapatkan heat input sebesar 4.620 Joule dan menghasilkan rata – rata tegangan tarik tertinggi

sebesar 306,151 MPa dan rata – rata regangan sebesar 12,072 %. Dan untuk kekuatan luluh nya/

yield strength, pada polaritas AC arus 100 A sebesar 6,498 Mpa, dan pada polaritas DCEN arus

100 A sebesar 8,426 Mpa.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

TEG

AN

GA

N (

MP

A)

REGANGAN (%)

AC 100 Ampere DCEN 100 Ampere

Page 21: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

17

Gambar 10. Hasil pengujian tarik sambungan mild steel dengan polaritas ( a) AC 100 A dan (b)

DCEN 100 A

Seperti yang ditunjukkan gambar 10, spesimen yang telah dilakukan pengujian tarik, spesimen AC

100 A mengalami putus pada bagian logam las. Hal ini terjadi karena base metal lebih kuat

dibandingkan logam las. Sedangkan untuk spesimen DCEN 100 A mengalami putus pada bagian

base metal, hal ini terjadi karena logam las lebih kuat dibandingkan dengan base metal. Dan dilihat

dari fenomena putusnya, kedua spesimen uji tarik yang sudah dilakukan pengujian mengalami

necking / pengecilan penampang, bedanya pada polaritas AC necking terjadi pada daerah logam

las, sedangkan pada polaritas DCEN necking terjadi pada daerah base metal. Dan dilihat dari jenis

patahannya, untuk sambungan las baja karbon rendah AISI 1008 tebal 5 mm dengan polaritas AC

100 A diatas merupakan jenis patah getas, sedangkan untuk sambungan las baja karbon polaritas

DCEN arus 100 A merupakan jenis patah ulet.

Page 22: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

18

3.2.2 Hasil Pengujian tarik untuk Sambungan Baja karbon rendah dengan polaritas AC dan DCEN

arus 120 Ampere

Gambar 11. Grafik rata-rata hasil pengujian tarik polaritas AC dan DCEN dengan arus 120

Ampere

Gambar 11, menunjukkan hasil analisa grafik rata-rata tegangan dan regangan pengujian

tarik, peneliti mendapatkan hasil pengujian tarik pada sambungan butt joint single v groove dengan

polaritas AC dan DCEN dengan arus sebesar 120 Ampere dengan material baja karbon rendah

AISI 1008 dan tebal 5 mm. Pada polaritas AC dengan arus 120 Ampere didapatkan heat input

sebesar 8.712 Joule dan menghasilkan rata – rata tegangan tarik tertinggi sebesar 333,353 MPa dan

rata – rata regangan sebesar 8,811 %, sedangkan pada polaritas DCEN dengan arus 120 Ampere

didapatkan heat input sebesar 5.940 Joule dan menghasilkan rata – rata tegangan tarik tertinggi

sebesar 312,618 MPa dan rata – rata regangan sebesar 11,333 %. Dan untuk kekuatan luluh nya/

yield strength, pada polaritas AC arus 120 A sebesar 3,469 Mpa, dan pada polaritas DCEN arus

120 A sebesar 8,301 Mpa.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

TEG

AN

GA

N (

MP

A)

REGANGAN (%)

AC 120 Ampere DCEN 120 Ampere

Page 23: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

19

Gambar 12. Hasil pengujian tarik sambungan mild steel dengan polaritas ( a) AC 120 A dan (b)

DCEN 120 A

Seperti yang ditunjukkan gambar 12, spesimen yang telah dilakukan pengujian tarik, spesimen AC

120 A mengalami putus pada bagian logam las. Hal ini terjadi karena base metal lebih kuat

dibandingkan logam las. Sedangkan untuk spesimen DCEN 120 A mengalami putus pada bagian

base metal, hal ini terjadi karena logam las lebih kuat dibandingkan dengan base metal. Dan dilihat

dari fenomena putusnya, kedua spesimen uji tarik yang sudah dilakukan pengujian mengalami

necking/ pengecilan penampang, bedanya pada polaritas AC necking terjadi pada daerah logam las,

sedangkan pada polaritas DCEN necking terjadi pada daerah base metal. Dan dilihat dari jenis

patahannya, untuk sambungan las baja karbon rendah AISI 1008 tebal 5 mm dengan polaritas AC

120 A diatas merupakan jenis patah getas, sedangkan untuk sambungan las baja karbon polaritas

DCEN arus 120 A merupakan jenis patah ulet.

Page 24: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

20

3.2.3 Hasil Pengujian tarik untuk Sambungan Baja karbon rendah dengan polaritas AC dan DCEN

arus 140 Ampere

Gambar 13. Grafik rata-rata hasil pengujian tarik polaritas AC dan DCEN dengan arus 140

Ampere

Gambar 13, menunjukkan hasil analisa grafik rata-rata tegangan dan regangan pengujian tarik,

peneliti mendapatkan hasil pengujian tarik pada sambungan butt joint single v groove dengan

polaritas AC dan DCEN dengan arus sebesar 140 Ampere dengan material baja karbon rendah

AISI 1008 dan tebal 5 mm. Pada polaritas AC dengan arus 140 Ampere didapatkan heat input

sebesar 10.526 Joule dan menghasilkan rata – rata tegangan tarik tertinggi sebesar 326,067 MPa

dan rata – rata regangan sebesar 10,108 %, sedangkan pada polaritas DCEN dengan arus 140

Ampere didapatkan heat input sebesar 7.854 Joule dan menghasilkan rata – rata tegangan tarik

tertinggi sebesar 370,102 MPa dan rata – rata regangan sebesar 19,070 %.Dan untuk kekuatan luluh

nya/ yield strength, pada polaritas AC arus 140 A sebesar 7,189 Mpa, dan pada polaritas DCEN

arus 140 A sebesar 9,49 Mpa.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

TEG

AN

GA

N (

MP

A)

REGANGAN (%)

AC 140 Ampere DCEN 140 Ampere

Page 25: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

21

Gambar 14. Hasil pengujian tarik sambungan mild steel dengan polaritas ( a) AC 140 A dan (b)

DCEN 140 A

Seperti yang ditunjukkan gambar 14, Seperti yang ditunjukkan gambar 14, spesimen yang telah

dilakukan pengujian tarik, spesimen AC 140 A mengalami putus pada bagian logam las. Hal ini

terjadi karena base metal lebih kuat dibandingkan logam las. Sedangkan untuk spesimen DCEN

140 A mengalami putus pada bagian base metal, hal ini terjadi karena logam las lebih kuat

dibandingkan dengan base metal. Dan dilihat dari fenomena putusnya, kedua spesimen uji tarik

yang sudah dilakukan pengujian mengalami necking/ pengecilan penampang, bedanya pada

polaritas AC necking terjadi pada daerah logam las, sedangkan pada polaritas DCEN necking

terjadi pada daerah base metal. Dan dilihat dari jenis patahannya, untuk sambungan las baja karbon

rendah AISI 1008 tebal 5mm dengan polaritas AC 140 A diatas merupakan jenis patah getas,

sedangkan untuk sambungan las baja karbon polaritas DCEN arus 140 A merupakan jenis patah

ulet.

Page 26: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

22

Tabel 3. Data Hasil rata-rata Pengujian Tarik

Berdasarkan hasil pengujian tarik diatas, dapat disimpulkan bahwa pada polaritas AC, semakin

besar arus maka nilai tegangan rata-rata yang dihasilkan semakin kecil. Sebaliknya, pada polaritas

DCEN semakin besar arus maka semakin besar pula nilai tegangan rata-rata yang dihasilkan.

Dari hasil pengujian tarik diatas didapatkan nilai rata – rata tegangan tertinggi pada polaritas AC

adalah pada arus 100 A sebesar 205,663 Mpa, dan untuk nilai rata-rata regangan tertinggi terdapat

pada arus 120 A sebesar 15,164%. Sedangkan, untuk nilai rata – rata tegangan tertinggi pada

polaritas DCEN adalah pada arus 140 A sebesar 213,839%, dan untuk nilai rata – rata regangan

tertinggi terdapat pada arus 100 A sebesar 15,996%.

Data Uji Tarik

Polaritas &

Arus

Tegangan rata-

rata (Mpa)

Regangan rata-

rata (%)

Modulus

Elastisitas

(Mpa)

Yield

Strength

(Mpa)

AC 100 A 338,856 13,537 25,032 6,498

AC 120 A 333,353 8,811 37,835 3,469

AC 140 A 326,067 10,108 32,257 7,189

DCEN 100 A 306,151 12,072 25,361 8,426

DCEN 120 A 312,618 11,333 20,188 8,301

DCEN 140 A 370,102 19,070 19,408 9,49

Page 27: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

23

Tabel 4. Masukan Panas (Heat Input) Pengelasan GTAW dengan polaritas AC dan DCEN

Polaritas Kuat Arus (A) Tegangan listrik

(v) Speed (mm/s)

Masukan

panas (joule)

AC

100 16 3,3 5.280

120 22 3,3 8.712

140 23 3,3 10.626

DCEN

100 14 3,3 4.620

120 15 3,3 5.940

140 17 3,3 7.854

Dari analisis data diperoleh bahwa terjadi peningkatan total heat input. Dari tabel 4, dapat diketahui

bahwa heat input dipengaruhi oleh tegangan listrik dan kuat arus pengelasan, sedangkan untuk

kecepatan pengelasan dianggap konstan.

Berdasarkan tabel 4 diatas, dapat disimpulkan bahwa pada polaritas AC, semakin besar arus maka

masukan panas (heat input) yang dihasilkan juga semakin besar, mengakibatkan kekuatan tarik dan

kekerasan pada sambungan las semakin kecil. Sedangkan pada polaritas DCEN, semakin besar

kuat arus yang diberikan maka masukan panas (heat input) yang dihasilkan juga semakin besar,

mengakibatkan kekuatan dan kekerasan sambungan las semakin besar.

Page 28: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

24

3.3 Analisa Pengujian Kekerasan

Hasil nilai pengujian kekerasan daerah logam las, base metal, dan HAZ.

3.3.1 Harga Kekerasan Micro Vickers

Tabel 5. Hasil pengujian kekerasn micro Vickers pada material dengan metode pengelasan

GTAW.

No Spesimen Daerah D1 D2 Drata-rata Kekerasan Rata2

(mm) (mm) (mm) (VHN) (VHN)

1

AC 100A

LAS 47.0 47.0 47.0 167.9

171,5 2 46.0 46.0 46.0 175.2

3 HAZ

56.0 56.0 56.0 118.2 116,2

4 57.0 57.0 57.0 114.1

5

AC 120A

LAS 51.0 51.0 51.0 142.6

151,4 6 51.5 51.5 51.5 139.8

7 HAZ

55.0 55.0 55.0 122.6 121,5

8 55.5 55.5 55.5 120.4

9

AC 140A

LAS 49.0 49.0 49.0 154.4

141,2 10 50.0 50.0 50.0 148.3

11 HAZ

57.0 57.0 57.0 114.1 112,2

12 58.0 58.0 58.0 110.2

13

DC 100A

LAS 52.0 52.0 52.0 137.1

138,5 14 51.5 51.5 51.5 139.8

15 HAZ

56.0 56.0 56.0 118.2 119,3

16 55.5 55.5 55.5 120.4

17

DC 120A

LAS 40.0 40.0 40.0 231.8

217,9 18 41.0 41.0 41.0 220.6

19 HAZ

56.0 56.0 56.0 118.2 122,7

20 54.0 54.0 54.0 127.2

21

DC 140A

LAS 41.0 41.0 41.0 220.6

226,2 22 41.5 41.5 41.5 215.3

23 HAZ

56.0 56.0 56.0 118.2 120,4

24 55.0 55.0 55.0 122.6

25 BASE METAL

60.0 60.0 60.0 103.0 104.8

26 59.0 59.0 59.0 106.5

Page 29: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

25

Data hasil uji kekerasan micro Vickers diubah dalam grafik perbandingan dari setiap variasi

metode sebagai berikut:

Gambar 15. grafik perbandingan kekerasan micro Vickers di daerah Las polaritas AC Dan DCEN

Gambar 16. grafik perbandingan kekerasan micro Vickers di daerah HAZ polaritas AC Dan

DCEN

171.5151.4

141.2138.5

217.9 226.2

0

50

100

150

200

250

1 2 3

KEK

ERA

SAN

(V

HN

)

ARUS (A)

UJI KEKERASAN (MICRO VICKERS HARDNESS) DAERAH LAS

AC DCEN

116.2

121.5112.2

119.3 122.7120.4

0

25

50

75

100

125

150

1 2 3

KEK

ERA

SAN

(V

HN

)

ARUS (A)

UJI KEKERASAN (MICRO VICKERS HARDNESS) DAERAH HAZ

AC DCEN

100 120 140

100 120 140

Page 30: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

26

3.3.2 Pembahasan Pengujian Kekerasan micro Vickers

Dari gambar 15 dan 16 diatas menunjukkan bahwa hasil uji kekerasan menunjukkan bahwa

kekerasan paling tinggi terdapat pada daerah logam las (weld metal) dengan polaritas AC dan

DCEN dari benda uji yang telah mengalami proses pengelasan gtaw dengan tiga variasi kuat arus

( 100 A, 120 A dan 140 A), telihat nilai rata – rata kekerasan tertinggi terdapat pada daerah logam

las benda uji dengan variasi kuat arus 100 A pada polaritas AC dengan nilai kekerasan 171,5 VHn,

dan dengan kuat arus 140 A pada polaritas DCEN dengan nilai kekerasan 226,2 VHn.

Tingginya nilai kekerasan pada daerah logam las disebabkan karena pada daerah ini merupakan

daerah yang paling besar menerima masukan panas (heat input) kemudian disusul daerah HAZ dan

daerah induk logam yang tidak menerima panas sama sekali. Daerah yang menerima panas tinggi

dan pendinginan cepat akan mengalami perubahan fasa dan struktur mikro.

Page 31: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

27

3.4 Analisa pengujian metalografi (makro dan mikro)

3.4.1 Foto Makro

Gambar 17. Foto makro pembesaran 25x daerah HAZ, logam las, dan base metal

Arus

(A) AC DCEN

100

120

140

Gambar 18. hasil foto makro pembesaran 25x spesimen AC dan DCEN

Dari gambar 18, terlihat perbedaan lebar logam las (weld metal) di setiap variasi arus 100 A, 120

A, dan 140 A. Logam las (weld metal) terjadi akibat dari kawat las (filler) dan base metal yang

9,5 mm

10,2 mm

11 mm

8,2 mm

8,7 mm

9 mm

Logam las

HAZ Base Metal

Logam las

HAZ Base Metal

Logam las HAZ Base Metal Logam las HAZ Base Metal

Logam las HAZ Base Metal

Logam las HAZ Base Metal

Incomplete Penetration

Incomplete Fusion

HAZ

Logas las Base metal

Incomplete Fusion

Incomplete Fusion

Page 32: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

28

melebur karena menerima masukan panas (heat input) sangat tinggi. Semakin besar arus yang

diberikan maka semakin lebar pula logam las yang terbentuk.

Pada pengamatan foto makro juga terdapat beberapa hasil pengelasan yang mengalami cacat las.

Incomplete Penetration (IP) adalah sebuah cacat pengelasan yang terjadi pada daerah root atau

akar las, sebuah pengelasan dikatakan IP jika pengelasan pada daerah root tidak tembus atau

reinforcemen pada akar las berbentuk cekung. Selain Incomplete Penetration, ada juga Incomplete

Fusion (Lack of Fusion), yakni cacat las yang disebabkan karena posisi sudut kawat las yang salah,

selain itu permukaan kampuh yang kotor juga dapat mempengaruhi terjadinya cacat las seperti ini.

3.4.2 Foto Mikro

Dalam pengujian foto mikro pengelasan terdapat beberapa daerah las. Menurut Wiryosumarto, H.

T. Okumora, 2000 terdapat tiga bagian yaitu logam las (weld metal), daerah terpengaruh panas

(Heat Affective Zone) biasa disebut HAZ, dan logam induk (base metal).

a. Logam Induk (Base Metal)

Gambar 19. logam induk Baja Karbon rendah AISI 1008(AISI Handbook)

Gambar 19, memperlihatkan struktur mikro dari logam induk, dimana struktur mikro berupa

ferrite dan perlite

perlite

ferrite

Page 33: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

29

Gambar 20. Logam Induk (base metal) spesimen uji

Gambar 20, merupakan gambar yang diambil pada spesimen uji dengan pembesaran 200x. Struktur

mikro pada specimen mendekati dan sesuai dengan AISI Handbook.

b. Daerah Terpengaruh Panas (Heat Affective Zone)

Daerah HAZ merupakan logam dasar (base metal) yang terpengaruh panas namun tidak melebur

dan selama proses pengelasan mengalami pemanasan dan pendinginan secara cepat. Berikut adalah

data dari HAZ baja karbon rendah AISI 1008

perlite

ferrite

Page 34: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

30

Polaritas

& Arus Base Metal HAZ Logam las

AC

100 A

DCEN

100 A

Gambar 21. Hasil foto mikro 200x baja karbon rendah AISI 1008 AC dan DCEN arus

100 A

ferrite

perlite

perlite

ferrite

perlite

ferrite

ferrite

perlite

ferrite

perlite

ferrite

perlite

Page 35: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

31

Polaritas

& Arus Base Metal HAZ Logam las

AC

120 A

DCEN

120 A

Gambar 22. Hasil foto mikro 200x baja karbon rendah AISI 1008 AC dan DCEN arus

120 A

ferrite

perlite

ferrite

perlite

perlite

perlite

perlite

perlite

ferrite

ferrite

ferrite

ferrite

Page 36: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

32

Polaritas

& Arus Base Metal HAZ Logam las

AC

140 A

DCEN

140 A

Gambar 23. Hasil foto mikro 200x baja karbon rendah AISI 1008 AC dan DCEN arus

140 A

Gambar 21-23, menunjukkan perubahan fasa yang mencolok. Seiring dengan kenaikan arus akan

mempengaruhi perubahan fasa. Jika semakin besar arus yang diberikan, nampak daerah yang

terpengaruh panas fasa yang terbentuk didominasi dengan perlite , menyebabkan kekuatan pada

logam las semakin besar, sedangkan daerah yang terpengaruh panas dengan arus yang kecil fasa

yang terbentuk didominasi dengan ferrite, menyebabkan kekuatan pada logam las semakin kecil.

Berdasarkan masukan panas (heat input), pada polaritas AC semakin besar kuat arus yang

diberikan maka heat input yang dihasilkan juga semakin besar, mengakibatkan kekuatan dan

kekerasan pada sambungan las semakin kecil. Sebaliknya, pada polaritas DCEN, semakin besar

kuat arus yang diberikan maka heat input yang dihasilkan juga semakin besar pula dan

mengakibatkan kekuatan dan kekerasan pada sambungan las juga semakin besar.

ferrite ferrite

ferrite

ferrite

ferrite ferrite

perlite

perlite

perlite

perlite

perlite

perlite

Page 37: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

33

IV. PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisa data dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

a. Hasil uji komposisi kimia pada baja karbon rendah menunjukkan bahwa baja karbon rendah

tersebut merupakan seri AISI 1008.

b. Semakin besar arus listrik pada polaritas AC maka nilai tegangan rata-rata yang dihasilkan

semakin kecil. Sebaliknya, pada polaritas DCEN semakin besar arus maka semakin besar pula

nilai tegangan rata-rata yang dihasilkan.

c. Semakin besar arus yang diberikan pada polaritas AC nilai kekerasan pada logam las semakin

kecil, dan pada polaritas DCEN semakin besar arus listrik yang diberikan maka kekerasan

logam las semakin besar.

d. Pada daerah logam las polaritas AC fasa yang terbentuk didominasi dengan ferrite, sedangkan

daerah logam las pada polaritas DCEN didominasi dengan perlite.

4.2 Saran

Dari hasil pengelasan ada beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu sebagai berikut:

a. Untuk mendapatkan hasil uji tarik yang sama rata setiap variasi sangat perlu memperhatikan

proses pengelasan dan prosedur yang berlaku.

b. Pastikan dalam proses pembuatan spesimen dan pengujian spesimen harus sesuai dengan

standard dan prosedur yang berlaku.

c. Sebelum melakukan proses pengelasan, diusahakan material bersih dari kotoran maupun

kerak.

d. Untuk mendapatkan hasil penelitian yang optimal, alat – alat pendukung, alur pembuatan

spesimen dan cara pengujian harus lebih teliti dan lebih baik.

Page 38: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

34

DAFTAR PUSTAKA

Agustriyana Lisa. (2018). Karakterisasi Hasil Pengelasan GTAW pada Baja Karbon Rendah

Dengan Variasi Sudut Geometri Elektrode dan Besar Arus Pengelasan. Malang: Jurusan

Teknik Mesin, Politeknik Negeri Malang.

Anwar, Badaruddin. (2016). Analis Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG)

Kampuh V Ganda Pada Baja Kabron Rendah ST 37. Makassar: Pendidikan Teknik Mesin,

Universitas Negeri Makassar

ASM Handbook Vol 7. 8th Edition. Atlas of Microstructures of Indsutrial Alloys. ASM Handbook

Commite. United State

ASME IX 2010, Welding and Brazing Qualification. American Society Mechanical Engineering,

Three Park Avenue, New York, 10016 USA.

Cary, B. Howard. (1989). Modern Technology, second edition, Prentice Hall International, Inc.

Engewood. New Jersey.

Chauhan Abhimanyu, Abdul Samad, Dr. Y. B. Mathur. (2017). Experimental Study on Autogenous

TIG Welding of Mild Steel Material Using Lathe Machine. India: Production Engineering,

Marudhar Engineering College.

Dani, Rahmad. (2016). Pengaruh Variasi Kecepatan Pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG)

Terhadap Kekuatan Tarik Hasil Sambungan Las Pada Baja Karbon Rendah (ST 41). Bandar

Lampung : Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

Du Jun, Guangxi Zhao dan Zhengying Wei. (2019). Effect of Welding Speed and Pulse Frequency

on Surface Depression in Variable Polarity Gas Tungsten Arc Welding of Alumunium

Alloy. China : State key Laboratory of Manufacturing System Engineering, Xi’an Jiaotong

University.

Hermawan, Mawan. (2016). Pengaruh Arus Terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanik Produk

Las Tembaga dan Baja Karbon dengan Metode Tungsten Inert Gas (TIG). Surakarta:

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Page 39: PENGARUH POLARITAS ARUS LISTRIK TERHADAP SIFAT …eprints.ums.ac.id/79909/11/naskah publikasi .pdf · dan halus struktur mikro nya menghasilkan nilai kekuatan tarik yang semakin tinggi.

35

Parekke, Simon., Johannes Leonard., Abdul Hay Muchsin. (2014). Pengaruh Pengelasan Logam

Berbeda (AISI 1045) dengan AISI 316L) Terhadap Sifat Mekanis dan Struktur Mikro. J.

Sains & Teknologi, 191-198.

P. Paulraj dan R. Garg. (2015). Effect of Welding parameters on Mechanichal properties of GTAW

of UNS S31803 and UNS S32750. Uttarakhand, India: University of Petroleum & Energy

Studies.

Sarolkar Mr. Ashish Dattatray dan Dr. K. P. Kolhe. (2017). Effect of Process Parameters On Weld

Bead Geometry and Microhardness of welding AA 6082 Using GTAW Process. India:

Affiliated to Savitribai Phule Pune University.

Surdia Tata dan Shinroku Saito. (1999). Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita.

Wandri Despa, Waskito, dan Purwanto. (2016). Pengaruh Arus AC dan DC Terhadap Hasil

Pengelasan Pada Las Busur Listrik. Padang: Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang.

Widharto, Sri. (2006). Petunjuk Kerja Las. Cetakan ke 6. Pradyana Paramita. Jakarta

Wiryosumarto, H. (2004). Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta: PT. Pradya Paramita.