analisa pengaruh pengelasan listrik terhadap sifat mekanik …

12
Vol. 2, No. 1 Maret 2017 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin 1 ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON RENDAH DAN BAJA KARBON TINGGI Yuspian Gunawan 1 , Nanang Endriatno 2 , Bayu Hari Anggara 3 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo 2’3 Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jln. H.E.A Mokodompit, Kampus Bumi Tridarma Andonohu, Kendari 93232 Email : [email protected] Abstrak Proses pengelasan yang pada prinsipnya adalah menyambungkan dua atau lebih komponen, lebih tepat ditujukan untuk merakit ( assembly) beberapa komponen menjadi satu bentuk mesin. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan mekanik baja karbon rendah dan baja karbon tinggi. Bahan yang di gunakan adalah baja karbon rendah berupa plat setebal 10 mm dan baja karbon tinggi berupa pegas setebal 10 mm. Proses pengelasan menggunakan elektroda E6013 dan E7016 dengan media kampuh V. Pengujian yang di lakukan adalah pengujian tarik dan pengujian kekerasan brinell. Dimana pada pengujian tarik, kekuatan tarik tertinggi pada baja karbon rendah terdapat pada spesimen 2 yaitu 44,92 kg/mm 2 . Sedangkan pada pengujian tarik baja karbon tinggi kekuatan tarik tertinggi terdapat pada spesimen Row material yaitu 91,35 kg/mm 2 . Untuk pengujian kekerasan brinell, nilai kekerasan HAZ tertinggi untuk baja karbon rendah terdapat pada titik 1 dan 3 yaitu 104,53 kg/mm 2 . Sedangkan nilai kekerasan HAZ tertinggi untuk baja karbon tinggi terdapat pada titik 1 yaitu 201,03 kg/mm 2 . Kata kunci : Pengelasan, kekuatan kekuatan tarik dan kekerasan. Abstract The process welding which in principle is connecting two or more components, more rightly aimed to assemble ( assembly ) several components into one form of machine. The purpose of this research is to find the mechanical force low carbon steel and high carbon steel. Material of this research is low carbon steel plate thick of 10 mm and high carbon steel of a spring thick 10 mm. the process welding use electrodes E6013 and E7016 by the angle v . Test in do is testing pull and testing hardness brinell .Where testing pull , tensile strength on the highest low carbon steel found in specimens 2 namely 44,92 kg/mm 2 .While in testing pul high carbon steel tensile strength is highest in specimens column material that is 91,35 kg /mm 2 . For Brinell Hardness Test, the highest hardness HAZ to low carbon steel is on a point of 1 and 3 namely 104,53 kg/ mm 2 . While highest hardness HAZ to high carbon steel is at that point 1 namely 201,03 kg / mm 2 . Keywords: welding, tensile strength and hardness 1. Latar Belakang Teknik pengelasan semakin banyak dipergunakan secara luas dalam proses penyambungan plat-plat besi, kontruksi bangunan dan konstruksi mesin. Penggunaan teknik pengelasan dalam konstruksi sangat luas meliputi konstruksi perkapalan, jembatan, rangka, bejana tekan, pipa saluran, kendaraan, rel dan lain sebagainya. Mengelas merupakan salah satu cara menyambung dua buah bagian logam secara permanen dengan menggunakan tenaga panas. Tenaga panas ini di perlukan untuk mencairkan bahan dasar yang akan disambung dan kawat las sebagai bahan pengisi. Setelah dingin dan membeku, terbentuklah ikatan yang kuat dan permanen. Dalam kontruksi yang menggunakan bahan baku logam, hampir semua sambungan-sambungannya dikerjakan dengan cara pengelasan. Sebab dengan cara ini dapat diperoleh sambungan yang lebih kuat dan lebih ringan dibanding dengan keeling. Disamping itu proses pembuatannya lebih sederhana.

Upload: others

Post on 16-Oct-2021

11 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

1

ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIKBAJA KARBON RENDAH DAN BAJA KARBON TINGGI

Yuspian Gunawan1, Nanang Endriatno2, Bayu Hari Anggara3

1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo2’3 Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo

Jln. H.E.A Mokodompit, Kampus Bumi Tridarma Andonohu, Kendari 93232

Email : [email protected]

Proses pengelasan yang pada prinsipnya adalah menyambungkan dua atau lebih komponen, lebih tepatditujukan untuk merakit (assembly) beberapa komponen menjadi satu bentuk mesin. Tujuan penelitian iniadalah untuk mengetahui kekuatan mekanik baja karbon rendah dan baja karbon tinggi. Bahan yang digunakan adalah baja karbon rendah berupa plat setebal 10 mm dan baja karbon tinggi berupa pegas setebal10 mm. Proses pengelasan menggunakan elektroda E6013 dan E7016 dengan media kampuh V. Pengujianyang di lakukan adalah pengujian tarik dan pengujian kekerasan brinell. Dimana pada pengujian tarik,kekuatan tarik tertinggi pada baja karbon rendah terdapat pada spesimen 2 yaitu 44,92 kg/mm2. Sedangkanpada pengujian tarik baja karbon tinggi kekuatan tarik tertinggi terdapat pada spesimen Row material yaitu91,35 kg/mm2. Untuk pengujian kekerasan brinell, nilai kekerasan HAZ tertinggi untuk baja karbon rendahterdapat pada titik 1 dan 3 yaitu 104,53 kg/mm2. Sedangkan nilai kekerasan HAZ tertinggi untuk baja karbontinggi terdapat pada titik 1 yaitu 201,03 kg/mm2.

Kata kunci : Pengelasan, kekuatan kekuatan tarik dan kekerasan.Abstract

The process welding which in principle is connecting two or more components, more rightly aimed toassemble ( assembly ) several components into one form of machine. The purpose of this research is to findthe mechanical force low carbon steel and high carbon steel. Material of this research is low carbon steelplate thick of 10 mm and high carbon steel of a spring thick 10 mm. the process welding use electrodesE6013 and E7016 by the angle v . Test in do is testing pull and testing hardness brinell .Where testing pull ,tensile strength on the highest low carbon steel found in specimens 2 namely 44,92 kg/mm2 .While in testingpul high carbon steel tensile strength is highest in specimens column material that is 91,35 kg /mm2. ForBrinell Hardness Test, the highest hardness HAZ to low carbon steel is on a point of 1 and 3 namely 104,53kg/ mm2. While highest hardness HAZ to high carbon steel is at that point 1 namely 201,03 kg / mm2.

Keywords: welding, tensile strength and hardness

1. Latar BelakangTeknik pengelasan semakin banyak

dipergunakan secara luas dalam prosespenyambungan plat-plat besi, kontruksibangunan dan konstruksi mesin.Penggunaan teknik pengelasan dalamkonstruksi sangat luas meliputi konstruksiperkapalan, jembatan, rangka, bejana tekan,pipa saluran, kendaraan, rel dan lainsebagainya.

Mengelas merupakan salah satu caramenyambung dua buah bagian logamsecara permanen dengan menggunakantenaga panas. Tenaga panas ini di perlukan

untuk mencairkan bahan dasar yang akandisambung dan kawat las sebagai bahanpengisi. Setelah dingin dan membeku,terbentuklah ikatan yang kuat danpermanen.

Dalam kontruksi yang menggunakanbahan baku logam, hampir semuasambungan-sambungannya dikerjakandengan cara pengelasan. Sebab dengan caraini dapat diperoleh sambungan yang lebihkuat dan lebih ringan dibanding dengankeeling. Disamping itu prosespembuatannya lebih sederhana.

Page 2: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

2

Dalam kerjaan konstruksi pengelasanbukan tujuan utamanya melainkan saranauntuk mencapai tujuan yang lebih sempurna( baik ). Dalam pengerjaan pengelasan kitaharus memperhatikan kesesuaian padakonstruksi las agar tercapai hasil yangmaksimal. Untuk itu pengelasan harusdiperhatikan beberapa hal yang penting,diantaranya efisiensi pengelasan,penghematan tenaga, penghematan energi,dan tentunya dengan biaya yang murah.Karena didalam pengelasan, pengetahuanharus turut serta mendampingi praktek,secara lebih terperinci dapat dikatakanbahwa, perencanaan tentang cara-carapengelasan, cara-cara pemeriksaan, bahanlas, dan jenis las yang akan digunakan.Mutu dari pengelasan di sampingtergantung dari pengerjaan lasnya sendiridan juga sangat tergantung dari persiapansebelum pelaksanaan pengelasan, karenapengelasan adalah proses penyambunganantara dua bagian logam atau lebih denganmenggunakan energi panas, secara umumpengelasan dapat diartikan sebagai suatuikatan metalurgi pada sambungan logamatau logam paduan yang dilaksanakan saatlogam dalam keadaan cair. Pada penelitianini pengelasan yang digunakan adalah lasbusur listrik. Hal ini sangat erathubungannya dengan arus listrik,ketangguhan, cacat las, serta retak yangpada umumnya mempunyai pengaruh yangfatal terhadap keamanan dari konstruksiyang dilas.

Fungsi pengelasan diantaranya adalahsebagai penyambung dua komponen yangberbahan logam. Selain itu fungsipengelasan adalah sebagai media atau alatpemotongan. Kelebihan lain daripengelasan diantaranya biaya murah, prosesrelatif lebih cepat, lebih ringan, dan bentukkonstruksi lebih variatif.. Faktor-faktorpertimbangan dalam pengelasan adalahjadwal pembuatan, proses pembuatan, alatdan bahan yang diperlukan, urutan

pelaksanaan, persiapan pengelasan(pemilihan mesin las, penunjukan juru las,pemilihan elektroda, penggunaan jeniskampuh).

Berdasarkan klasifikasi kerjanya prosespengelasannya dapat dibagi dalam tigakelompok yaitu pengelasan cair, pengelasantekan dan pematrian. Namun prosespengelasan yang paling banyak digunakanadalah pengelasan cair dengan busurShielding Metal Arc Welding (SMAW) dangas. Proses ini juga tergantung dari materialyang akan dilas, dimana tidak semua logammemiliki sifat mampu las yang baik. Bahanyang mempunyai sifat mampu las yang baikdiantaranya adalah baja paduan rendah.Baja ini dapat dilas dengan las busurelektroda terbungkus, las busur rendam danlas Metal Inert Gas (MIG).

Mutu pengelasan tergantung daripengerjaan dan proses pengelasan. Secaraumum pengelasan dapat diartikan sebagaisuatu ikatan metalurgi pada sambunganlogam atau logam paduan yangdilaksanakan saat logam dalam keadaancair.

Pada penelitian ini, variabel yang akanditeliti adalah pengaruh Sifat mekanik bajakarbon dari hasil pengelasan listrik. Dan halini dapat diketahui dari hasil pengujiankekuatan tarik dan kekerasan dari hasilpengelasan pada baja karbon rendah danbaja karbon tinggi.

2. Tinjauan PustakaFenoria(2012) meneliti pengaruh

variasi kuat arus dan jarak pengelasanterhadap kekerasan pada sambungan lasbaja karbon rendah dengan elektroda E6013dengan metoda Avana. Pengujian kekerasandengan metoda Brinnel. Hasil penelitianmenunjukan bahwa semakin besar arus,semakin tinggi kekerasannya. Kekerasantinggi di alami oleh daerah las, sedangkanterendah di daerah logam induk. Pengelasandengan jarak lebih dekat menghasilkan

Page 3: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

3

kekerasan yang lebih tinggi dari padapengelasan dengan jarak lebih jauh.

Bramono dkk (2010) melakukanpenelitian pengaruh masukan panaspengelasan baja karbon rendah terhadapkekerasan dan struktur mikro. Obyek dalampenelitian ini adalah daerah di sekitarsambungan, meliputi logam induk, HAZ,dan logam las. Hasil dalam penelitian inimenunjukkan bahwa pada material induk,perubahan kekerasannya tidak terlalu besar.Pada HAZ, semakin besar masukkan panas,semakin kecil kekerasannya. Pada daerahlas, semakin besar masukkan panas,semakin besar kekerasannya. Hasil daripengujian mikro menunjukan bahwamasukan panasnya, mak a laju pendinginansemakin lambat,mengakibatkan butiran-butiran relative lebih halus di bandingkanmasukkan panas kecil.

Teori DasarDefinisi Pengelasan

Pengelasan merupakan salah satubagian yang tak terpisahkan dari prosesmanufaktur. Proses pengelasan yang padaprinsipnya adalah menyambungkan duaatau lebih komponen, lebih tepat ditujukanuntuk merakit (assembly) beberapakomponen menjadi satu bentuk mesin.Mengelas tidak lain adalah pekerjaanpenyambungan dua logam atau logampaduan dengan cara memberikan panas baikdiatas atau dibawah titik cair logam.

Las listrikLas listrik atau las busur adalah cara

pengelasan dengan menggunakan tenagalistrik sebagai sumber panasnya. Beberapamacam proses las yang termasuk padakelompok las listrik adalah:a. Las listrik elektroda kabonb. Las listrik elektroda berselaputc. Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas)d. Las listrik MIG (Metal Inert Gas)e. Las listrik busur rendam (Submerged)

Macam-Macam Proses Las Busur ListrikPanas yang di gunakan pada las busur

listrik di peroleh dari busur api listrik antaraelektroda las dan benda kerja. Elektrodasebagai bahan pengisi, mencair bersama-sama dengan benda kerja dan setelah dinginmenjadi satu kesatuan yang sukar dipisahkan

Beberapa macam proses pengelasanyang dapat di golongkan pada las busurlistrik yang banyak di gunakan dalampraktek, antar lain:1. Las listrik dengan elektroda karbon (arc

welding)Busur listrik yang terjadi diantara

ujung elektroda karbon dan logam ataudiantara dua ujung elektroda karbon akanmemanaskan dan mencairkan logam yangakan dilas. Sebagai bahan tambah dapatdipakai elektroda dengan fluksi atauelektroda yang berselaput fluksi.

Gambar. 1 Arc Welding2. Las Listrik dengan ekktroda berselaput

Las Listrik ini menggunakan elektrodaberselaput sebagai bahan tambah. Busurlistrik yang terjadi diantara ujung elektrodadan bahan dasar akan mencairkan ujungelektroda dan sebagian bahan dasar. Selaputelektroda yang turut terbakar akan mencairdan menghasilkan gas yang melindungiujung elektroda, kawat Ias busur Iistrik dandaerah Ias di sekitar busur listrik terhadappengaruh udara luar. Cairan selaputelektroda yang membeku akan menutupi

Page 4: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

4

permukaan Ias yang juga berfungsi sebagaipelindung terhadap pengaruh luar.

Sirkuit Ias listrik dengan elektrodaberselaput dimana G adalah sumber tenagaarus searah dan elektroda dihubungkan keterminal negetif sedang bahan ke terminalpositif seperti gambar berikut.

Gambar 2. Sirkuit Las Listrik

Pada gambar. dibawah ini ditunjukkanpemindahan cairan logam dari elektroda kebahan dasar dimana gas dari pembakaranselaput elektroda melindungi daerah ini.

Gambar 3. Pemindahan cairan logam darielektroda ke base metal

Las Iistrik TIG menggunakan elektrodawolfram yang bukan merupakan bahantambah. Busur listrik yang terjadi antaraujung elektroda wolfram dan bahan dasaradalah marupakan sumber panas untukpengelasan. Titik cair dari alektrodawolfram sedemikian tingginya sampai3410o sehingga tidak ikut mencair pada saatterjadi busur listrik. Tangkai Ias dilengkapidangan nosel keramik untuk penyembur gaspelindung yang melindungi daerah Ias daripengaruh luar pada saat pangelasan.

Sebagai bahan tambah dipakaielektroda tanpa selaput yang digerakkandan didekatkan ke busur lirtrik yang terjadiantara elektroda wolfram dengan bahandasar. Sebagai gas pelindung dipakai argon,helium ateau campuran dari kedua gastersebut yang pemekaiannya tergsntung darijenis logem yang akan dilas. Tangkai lasTIG biasanya didinginkan dengan air yangbersirkulasi. Proses Ias listrik TIGditunjukkan pada Gbr dibawah ini

Gambar 4. Las SMAW

Posisi PengelasanPosisi mengelas terdiri dari empat macamyaitu:1. Posisi di bawah tangan

Posisi di bawah tangan yaitu suatu carapengelasan yang dilakukan pada permukaanrata/datar dan dilakukan dibawah tangan.Kemiringan elektroda las sekitar 10º-20ºterhada garis vertikal dan 70º-80º terhadapbenda kerja.

Gambar 5. Posisi di dawah tangan

2. Posisi tegak (Vertikal)Mengelas posisi tegak adalah apabila

dilakukan arah pengelasannya keatas ataukebawah. Pengelasan ini termasukpengelasan yang paling sulit karena bahancair yang mengalir atau menumpuk diarah

Page 5: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

5

bawah dapat diperkecil dengan kemiringanelektroda sekitar 10º-15º terhada garisvertikal dan 70º-85º terhadap benda kerja.

Gambar 6. Posisi tegak (Vertikal)

3. Posisi datar (Horisontal)Mengelas dengan horisontal biasa

disebut juga mengelas merata dimanakedudukan benda kerja dibuat tegak danarah elektroda mengikuti horisontal.Sewaktu mengelas elektroda dibuat miringsekitar 5º-10º terhada garis vertikal dan 70º-80º kearah benda kerja.

Gambar 7. Posisi datar (Horisontal)

4. Posisi diatas kepala (Over Head)Posisi pengelasan ini sangat sukar dan

berbahaya karena bahan cair banyakberjatuhan dapat mengenai juru las, olehkarena itu diperlukan perlengkapan yangserba lengkap antara lain: Baju las, sarungtangan, sepatu kulit dan sebagainya.Mengelas dengan posisi ini benda kerjaterletak pada bagian atas juru las dankedudukan elektroda sekitar 5º-20º terhadagaris vertikal dan 75º-85º terhadap bendakerja.

Gambar 8. Posisi diatas kepala (Over Head)

Jenis-Jenis Sambungan DalamPengelasan

Harsono & Thoshie (2000) sambunganlas dalam konstruksi baja pada dasarnyadibagi dalam sambungan tumpul,sambungan T, sambungan sudut dansambungan tumpang”.

Gambar 9. Jenis-jenis sambungan

Pada proses pengelasan terdapat limajenis desain dasar sambungan las. Kelimajenis dasar sambungan tersebut adalahsambungan Tumpul (Butt), Sudut (Corner),T (Tee), Tumpang (Lap), dan Sisi (Edge),seperti terihat Gambar 9. Lima jenis dasarsambungan las dapat dibuat dalam empatposisi pengelasan yang berbeda, yaituposisi flat (datar), vertikal, horizontal, dandiatas kepala seperti ditunjukkan padagambar diatas.

Gambar 10. Posisi pengelasan pada kelimajenis sambungan las

Dalam merencanakan konstruksi yangmemiliki sambungan pengelasan, harusdipilih secara benar dan tepat mengenaijenis-jenis sambungan las, yang disesuaikandengan fungsi dan kegunaannya. Yangperlu dipertimbangkan bahwa sambunganpengelasan harus mampu menerima bebandinamis maupun beban statis.

Page 6: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

6

Jenis-jenis Alur PengelasanSetelah penentuan jenis pengelasan dan

jenis sambungan pengelasan, makapersiapan selanjutnya adalahmempersiapkan sisi yang akan dilas.Apakah pada sisi tersebut dibuat alur V atauX dan lain sebagainya.

Gambar 11. Alur sambungan las tumpul,(Sumber : Harsono & Toshie, 2000)

Dalam pemilihan jenis bentuk alurharus menuju kepada penurunan masukanpanas dan penurunan logam las sampaikepada harga terendah yang tidakmenurunkan mutu pengelasan. Untuk ituperlunya kemampuan dan pengalaman yangluas dalam pemilihan bentuk alur.

Gambar 12. Alur sambungan T(Sumber : Harsono & Toshie, 2000)

Sambungan tumpang jarang sekalidigunakan untuk pelaksanaanpenyambungan konstruksi utama, karenasambungan ini efisiensinya rendah.Sambungan tumpang biasa dilaksanakandengan las sudut dan las isi.

Gambar 13. Alur sambungan tumpang(Sumber : Harsono & Toshie, 2000)

Arus PengelasanBesarnya aliran listrik yang keluar dari

mesin las disebut dengan arus pengelasan.Arus las harus disesuaikan dengan jenisbahan dan diameter elektroda yang digunakan dalam pengelasan. Untukelektroda standart American WeldingSociety (AWS), dengan contoh AWSE6013 untuk arus pengelasan yangdigunakan sesuai dengan diameter kawatlas yang dipakai dapat dilihat pada Tabel 1.Penggunaan arus yang terlalu kecil akanmengakibatkan penembusan atau penetrasilas yang rendah, sedangkan arus yangterlalu besar akan mengakibatkanterbentuknya manik las yang terlalu lebardan deformasi dalam pengelasan sepertiditunjukan pada Gambar 14.

Gambar 14. Pengaruh arus las pada bentukmanik

Page 7: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

7

Tabel 1 Hubungan diameter elektrodadengan arus pengelasan (Howard, 1998)

Elektroda LasPada penelitian ini elektroda yang di

gunakan adalah elektroda E6013 danE7016. Pada dasarnya bila di tinjau darilogam yang di las kawat elektroda dibedakan menjadi lima, yaitu : bajalunak, baja karbon tinggi, baja paduan,besi tuang dan logam non ferro. Karenafiller metal harus mempunyai kesamaansifat dengan logam induk, makasekaligus ini berarti bahwa tiadaelektroda yang dapat dipakai untuksemua jenis dari pengelasan. Elektrodaterbungkus sudah banyak yangdistandarkan penggunaannya, standarisasielektroda berdasarkan JIS didasarkanpada jenis fluks, posisi pengelasan dan aruslas.Tabel 2 Spesifikasi Elektroda Terbungkus

dari Baja Lunak

Tabel 3 Komposisi elektroda E6013 danE7016

Dari tabel diatas diperoleh databahwa persentase komposisi Mn (mangan)dan Si (silikon) pada elektroda E7016lebih tinggi dibandingkan elektrodaE6013, dimana komposisi Mn dan Sidapat meningkatkan kekuatan dankekerasan sambungan las. Dengan kadarMn yang lebih banyak pada elektrodaE7016 maka unsur karbida mangan(Mn3C) yang terbentuk akan lebihbanyak jika dibandingkan dengan elektrodaE6013. Sedangkan untuk persentasekomposisi P (fosfor) dan S (sulfur) padaelektroda E6013 lebih tinggi dibandingkanE7016 dimana komposisi P dan S yangtinggi dapat menimbulkan kecenderunganretak lebih tinggi dan menurunkan mampulas. Persentase komposisi C (karbon) padakedua jenis elektroda sama.

Jenis fluks yang digunakan padaelektroda E 6013 berbeda dengan yangdigunakan pada E 7016. Elektroda E6013 menggunakan tipe high cellulosesebagai bahan fluks dengan bahan utamaadalah zatorganik sedangkan elektroda E7016 menggunakan tipe low hydrogensebagai bahan fluks dengan bahan utamaadalah kapur dan fluorat. Kedua jenisfluks ini memiliki fungsi utama yang samayaitu sebagai pelindung selama prosespengelasan agar tidak ada reaksi denganudara luar seperti hidrogen dan oksigenyang masuk ke dalam proses pengelasandikarenakan menyebabkan cacat sepertiterjadinya retak (cracking) pada sambunganlas.

Daerah Pengaruh PanasLogam akan mengalami pengaruh

pemanasan akibat pengelasan danmengalami perubahan struktur mikro

Page 8: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

8

disekitar daerah lasan. Bentuk strukturmikro bergantung pada temperatur tertinggiyang dicapai pada pengelasan, kecepatanpengelasan dan laju pendinginan daerahlasan. Daerah logam yang mengalamiperubahan struktur mikro akibat mengalamipemanasan karena pengelasan disebutdaerah pengaruh panas (DPP), atau HeatAffected Zone (HAZ) yang ditunjukan padaGambar 15.

Gambar 15. Daerah pengaruh panas padasambungan las (Ahmad, 1994)

Keterangan :1. Logam Las (Weld Metal) adalah daerah

dimana terjadi pencairan logam dandengan cepat kemudian membeku.

2. Fusion Line Merupakan daerahperbatasan antara daerah yangmengalami peleburan dan yang tidakmelebur. Daerah ini sangat tipis sekalisehingga dinamakan garis gabunganantara weld metal dan H A Z.

3. H A Z merupakan daerah yangdipengaruhi panas dan juga logam dasaryang bersebelahan dengan logam lasyang selama proses pengelasanmengalami siklus termal pemanasan danpendinginan cepat, sehingga terjadiperubahan struktur akibat pemanasan.

4. Logam Induk (Parent Metal) merupakanlogam dasar dimana panas dan suhupengelasan tidak menyebabkanterjadinya perubahan struktur dan sifat.

Daerah (Heat Affected Zone) HAZmerupakan daerah paling kritis darisambungan las, karena selain mengalamiperubahan struktur mikro juga mengalami

perubahan sifat mekanik pada daerah itukarena dipengaruhi lamanya pendinginandan komposisi kimia logam induk itusendiri.

Baja KarbonBaja karbon adalah baja paduan yang

mempunyai kadar karbon ditambah dengansedikit unsur-unsur paduan. Penambahanunsur ini dapat meningkatkan kekuatan bajatanpa mengurangi keuletannya, untukklasifikasi jenis baja karbon sesuai dengankadar karbon ditunjukan pada Tabel 2.2.material ini digunakan untuk kapal,jembatan, roda kereta api, ketel uap, tangki-tangki dan dalam permesinan. Baja karbonadalah baja yang mengandung karbonantara 0,1% - 1,7%. Berdasarkan tingkatanbanyaknya kadar karbon, baja digolongkanmenjadi tiga tingkatan :a. Baja karbon rendah yaitu baja yang

mengandung karbon kurang dari 0,30%.Baja karbon rendah dalam perdagangandibuat dalam bentuk pelat, profil,batangan untuk keperluan tempa,pekerjaan mesin, dan lain-lain.

b. Baja karbon sedang adalah baja yangmengandung karbon antara 0,30% – 0,60%. Didalam perdagangan biasanyadipakai sebagai alat-alat perkakas, baut,poros engkol, roda gigi, ragum danpegas.

c. Baja karbon tinggi ialah baja yangmengandung karbon antara 0,6% –1,5%. Baja ini biasanya digunakan untukkeperluan alat-alat konstruksi yangberhubungan dengan panas yang tinggiatau mengalami panas, misalnyalandasan, palu, gergaji, pahat, kikir, bor,bantalan peluru, dan sebagainya(Amanto,1999).

Sifat MekanikSifat mekanik didefinisikan sebagai

ukuran kemampuan suatu bahan untukmembawa atau menahan gaya atau

Page 9: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

9

tegangan yang diberikan padanya. Pada saatmenahan beban, atom-atom atau strukturmolekul berada dalam kesetimbangan.Gaya ikatan pada struktur menahan setiapusaha untuk mengganggu kesetimbanganini, misalnya gaya luar atau beban. Sifatmekanik terdiri dari kekuatan tarik,bending, impak, fatik, creep, kekerasan danlain sebagainya.

Uji Kekerasan (Hardness Test) Proses pengujian kekerasan dapat

diartikan sebagai kemampuan suatu bahanterhadap pembebanan dalam perubahanyang tetap. Besar tingkat kekerasan daribahan dapat diananlisis melalui besarnyabeban yang diberikan terhadap luas bidangyang menerima pembebanan tersebut.Pengujian yang banyak dipakai adalahdengan cara menekankan penekanantertentu kepada benda uji dengan bebantertentu dan mengukur bekas hasilpenekanan yang terbentuk diatasnya (Surdiadan Saito, 1992).

Kekerasan didefinisikan Sebagai ketahanansuatu material terhadap identasi/penetrasipermanen akibat beban dinamis atau statis.Sifat kekerasan dapat diuji dengan berbagaimetode seperti Vickers, Rockwell, Brinnelldan Knoop.

Pengujian ini dapat dikategorikanberdasarkan sasaran material yang akandiuji, yaitu.a) Mengukur kekerasan suatu material

digunakan pengujian kekerasan brinell,Rockwell dan Vickers.

b) Untuk mengukur kekerasan fasa padastruktur mikro atau lapisan tipis darisuatu material digunakan micro hardnesstest.

BrinnellPengujian kekerasan dengan metode

Brinnel bertujuan untuk menentukankekerasan suatu material dalam bentuk dayatahan material terhadap bola baja (identor)yang ditekankan pada permukaan material

uji tersebut (spesimen). Idealnya, pengujianBrinnel diperuntukan untuk material yangmemiliki permukaan yang kasar dengan ujikekuatan berkisar 500-3000 kgf. Identor(Bola baja) biasanya telah dikeraskan dandiplating ataupun terbuat dari bahanKarbida Tungsten.

Uji kekerasan brinnel dirumuskandengan :

Gambar. 16. Pengujian brinnell

Dimana : D = Diameter bola (mm) d = Impression diameter (mm) F = Load (beban) (kgf) HB = Brinell result (HB)

Gambar. 17. Perumusan pengujian Brinell

26

Page 10: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

10

Kekuatan Tarik

Gambar 18. Mesin uji tarikSalah satu cara untuk mengetahui sifat

mekanik lain adalah dengan cara uji tarik ,dengan mengunakan bentuk specimenseperti tulang (standar ASTM) Prosespengujian tarik bertujuan untuk mengetahuikekeuatan tarik benda uji . pengujian tarikuntuk kualitas kekuatan tarik dimaksudkanuntuk mengetahui berapa nilai kekuatanyadan dimana letak putusnya sambungan las .pembebanan tarik adalah pembebanan yangdiberikan pada benda dengan memberikangaya tarik berlawanan arah pada salah satuujung benda.

Penarikan gaya terhadap beban akanmengakibatkan terjadinya (deformasi)bahan tersebut. Proses terjadinya deformasipada bahan uji adalah proses pergeseranbutiran Kristal logam yang mengakibatkanmelemahnya gaya electro magnetic setiapatom logam hingga terlepas ikatan tersebutoleh penarikan gaya maksimum.

Pada pengujian tarik beban diberikansecara continyu dan pelan-pelan bertambahbesar, bersamaan dengan itu dilakukanpengamatan mengenai perpanjangan yangdialami benda uji dan di hasilkan kurvategangan-regangan.

Gambar 19. Kurva tegangan-regangan Baja(Wiryosumarto , 2000).

3. Metode PenelitianWaktu dan Tempat

Adapun waktu dan tempatpelaksanaan penelitian adalah sebagaiberikut :a. Proses pengelasan dilakukan di

laboratorium teknologi mekanik FakultasTeknik Universitas Halu Oleo.

b. Proses pengujian kekerasan dilakukan diLaboratorium Metalurgi FisikUniversitas Hasanuddin..

c. Proses pengujian tarik dilakukan diLaboratorium Metalurgi FisikUniversitas Hasanuddin.

4. Hasil dan PembahasanPengujian Material

Pengujian material yang digunakandalam penelitiian analisis pengaruhpengelasan listrik terhadap sifat mekanikbaja karbon rendah dan baja karbontinggi,digunakan dengan beberapa jenispengujian baik dengan pengujian tarik danpengujian kekerasan brinell yang di lakukandalam proses pengambilan data danpengolahan data.

Pengujian TarikPengujian tarik dilakukan untuk

mengetahui kekuatan tarik dari materialbaja karbon rendah dan baja karbon tinggi

Page 11: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

11

sebagai material uji dalam penelitian ini.pengujian dengan mengunakan mesinUniversal testing machine type UPHdilengkapi dengan DIN 51221.Adapun hasildari pengujian tarik dari hasil pengelasandengan menggunakan baja karbon rendahdan baja karbon tinggi dapat di lihat dengangrafik batang berikut ini.

Gambar 20. Nilai kekuatan tarik berbandingjenis baja.

Dilihat pada grafik 4.1 bahwa nilaikekuatan tarik tertinggi untuk baja karbonrendah terdapat pada spesimen 2 yaitu44,92 kg/mm2. Tetapi untuk keseluruhanspesimen perbedaan hasilnya tidak begitujauh. Untuk hal ini dapat di artikan bahwabaja karbon rendah masih memilikikekuatan tarik yang relatif sama baiksebelum di lakukan pengelasan maupunsesudah di lakukan pengelasan. Bedahalnya yang terjadi pada baja karbon tinggi,di mana kekuatan tarik tertinggi terdapatpada Row material yaitu 91,35 kg/mm2.Sedangkan pada spesimen yang telah dilakukan pengelasan mengalami penurunanyang lumayan jauh.

Pengujian Kekerasan BrinellProses pengujian kekerasan dapat

diartikan sebagai kemampuan suatu bahanterhadap pembebanan dalam perubahanyang tetap. Pengujian kekerasan denganmetode Brinnel bertujuan untukmenentukan kekerasan suatu material dalambentuk daya tahan material terhadap bola

baja (identor) yang ditekankan padapermukaan material uji tersebut (spesimen).Adapun hasil dari pengujian kekerasandengan metode Brinell dari hasilpengelasan dengan menggunakan bajakarbon rendah dan baja karbon tinggi dapatdi lihat dengan grafik batang berikut ini.

Grafik 21. Nilai kekerasan berbanding jenisbaja

Di lihat pada grafik 4.2 bahwa nilaikekerasan HAZ tertinggi pada baja karbonrendah terdapat pada titik 1 dan 3 yaitu104,53 kg/mm2. Sedangkan pada titik 2adalah 113,08 kg/mm2. Sehingga dapat disimpulkan bahwa dari hasil pengelasanyang telah di lakukan tidak begitu banyakmerubah sifat–sifat dari baja karbon rendah.Karena baja karbon rendah memilikikeuletan yang tinggi tetapi kekerasannyarendah dan tidak tahan aus. Sedangkan nilaikekerasan tertinggi pada baja karbon tinggiterdapat pada titik 1 yaitu 213.03 kg/mm2.Karena baja karbon tinggi memangmemiliki sifat kekerasan yang tinggi, baiksesudah di lakukan pengelasan maupunsebelum pengelasan.

KesimpulanBerdasarkan hasil penelitian analisa

kekuatan tarik dan uji kekerasan dapat disimpulkan sebagai berikut1. Dari hasil penelitian analisa pengaruh

pengelasan listrik terhadap sifat mekanikbaja karbon rendah dan baja karbontinggi dapat di simpulkan bahwa

Page 12: ANALISA PENGARUH PENGELASAN LISTRIK TERHADAP SIFAT MEKANIK …

Vol. 2, No. 1 Maret 2017e-ISSN: 2502-8944ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

12

kekuatan tarik baja karbon rendah tidakmengalami begitu banyak perubahan.Tetapi beda halnya yang terjadi padabaja karbon tinggi yang mengalamipenurunan setelah di lakukanpengelasan.

2. Dari hasil pengujian kekerasan HAZbaja karbon rendah dan baja karbontinggi, dapat di simpulkan bahwakekerasan daerah pengaruh panas daribaja karbon rendah tidak banyakmengalami perubahan baik titikpengujian 1 sampai titik pengujian 3memiliki kekerasan yang hampir sama.Tetapi lain yang terjadi dengankekerasan HAZ pada baja karbon tinggiyang memiliki kekerasan yang bervariasitiap titiknya.

SaranBerdasarkan hasil penelitian analisis

kekuatan tarik dan kekerasan maka sayamenyarankan sebaiknya :1. Dalam proses awal sebaiknya di lakukan

uji komposisi.2. Di lakukan uji struktur mikro untuk

mengetahui perubahan yang terjadi padastruktur baja setelah pengelasan.

Daftar PustakaBramono. 2010. Pengaruh Masukan Panas

Pebgelasan Baja Karbon RendahTerhadap Kekerasan Dan StrukturMikro.

Dimas Pratama Putra. 2011. Analisa HasilPengelasan Smaw Pada Baja TahanKarat Feritik Dengan Variasi ArusDan Elektroda. Jurnal Teknik Materialdan Metalurgi Institut TeknologiSepuluh Nopember Surabaya.

Fenoria. 2012. Pengaruh Variasi Kuat ArusDan Jarak Pengelasan TerhadapKekerasan Pada Sambungan Las BajaKarbon Rendah Dengan Elektrida

E6013 Dengan Metode Avana. JurnalMetalurgi Fisik.

Harsono Wiryosumarto. 2008. TeknologiPengelasan Logam, Jakarta: BalaiPustaka

Kenyen. W; Ginting, Dines. Dasar-DasarPengelasan.Erlangga. Jakarta. 1985.

Maman suratman. 2007. Teknik MengelasAsetilin, Brazing, Dan Las BusurListrik. Bandung: Pustaka Grafika.

Siswanto dan Sofan Amri.2011. KonsepDasar Teknik Las, Jakarta: PrestasiPustakaraya

Suhato. 1991. Teknologi PengelasanLogam. Jakarta Anggota IKAPI:Rineka Cipta.

Soedjono, 1994, Las Listrik, PT. RemajaRosdakarya, Bandung.