Bab I

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Proses pengelasan merupakan proses yang dilakukan untuk menyambungkan dua material

atau lebih dengan memanfaatkan panas dan atau tekanan. Sumber panas dan macam-

macam logam pengisi menjadi variabel dalam pengelompokkan metode pengelasan, satu

metode pengelasan yang umum dipakai adalah SMAW (Shielded Metal Arc Welding), yaitu

pengelasan busur listrik dengan elektroda terbungkus, pada metode ini, panas dihasilkan

dari listrik dan logam pengisi berasal dari elektroda. Selain SMAW, masih sangat banyak

macam-maam metode pengelasan, pengelompokkan ini ditentukan dalam AWS.

Karena pengaruh panas atau tekanan, material mengalami perubahan sifat baik secara

makro ataupun mikro, misalnya terjadi perubahaan kekuatan tarik dan perubahan

mikrostruktur pada daerah yang dilas. Hal-hal seperti ini sangat perlu diketahui oleh seorang

ahli material. Sehingga sangat perlu untuk mengetahui dan memahami berbagai macam

metode pengelasan dan perubahan-perubahan sifat yang terjadi akibat proses pengelasan.

1.2 Tujuan Praktikum

- Menentukan kekuatan tarik logam ST-37 hasil lasan

- Menganalisa posisi patahan akibat tegangan tarik

- Menghitung energi yang digunakan dalam proses pengelasan

Bab II

Teori Dasar

2.1 Definisi Pengelasan

Pengelasan adalah proses menyambungkan dua logam atau lebih dengan memanfaatkan

panas dan atau tekanan.

2.2 Klasifikasi Pengelasan

Berdasarkan AWS, pengelasan diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Arc Welding

2. Resistance Welding

3. Solid State Welding

4. Unique Processes

2.3 SMAW

SMAW ( Shielded Metal Arc Welding ) adalah pengelasan busur listrik dengan elektroda

terbungkus. Pada SMAW, panas yang digunakan dalam proses pengelasan berasal dari

listrik. Elektroda bagian luar, yang disebut fluks membantu dalam menghasilkan busur listrik

dan menghasilkan terak dan gas yang melindungi hasil lasandari kontaminasi. Sementara

itu, elektroda inti akan menjadi logam pengisi.

Berikut gambar dari proses SMAW :

Bagian-bagian penting yang ada dalam proses SMAW

1. Benda Kerja : Benda yang akan dilakukan proses pengelasan

2. Elektroda : terdiri dari inti elektroda yang akan menjadi logam pengisi dan fluks yang

akan menjadi terak, terak berfungsi untuk melindungi hasil lasan, diameter

elektroda yang digunakan disesuaikan dengan ketebalan benda kerja, selain

melindungi hasil lasan, fluks juga berfungsi sebagai berikut :

o Mencegah terbentuknya oksida-oksida dan nitrida logam, sewaktu proses

pengelasan berlangsung;

o Membuat terak pelindung sehingga dapat mengurangi kecepatan pendinginan,

hal ini bertujuan agar hasil lasan yang terjadi tidak getas dan rapuh;

o Memberikan sifat-sifat khusus terhadap hasil las-lasan dengan cara

menambahkan zat-zat tertentu yang terkandung dalam selaput;

o Membantu mengontrol ukuran dan frekuensi tetesan logam cair;

o Memungkinkan dilakukannya posisi pengelasan yang berbeda-beda.

3. Tenaga listrik : tenaga listrik yang dibutuhkan bervariasi dipengaruhi oleh jenis

elektroda dan diameter elektroda

4. Busur Listrik : faktor inilah yang akan menghasilkan panas yang menyebabkan

melelehnya logam pengisi dan benda kerja, sehingga setelah proses pengelasan

selesai, kedua logam tersebut akan membeku secara bersama-sama

5. Terak/slag dan selubung gas : adalah produk dari fluks yang berfungsi melindungi

hasil lasan dari kontaminasi

6. Cairan Logam : terdiri dari logam pengisi dan bagian dari benda kerja yang meleleh

bersama-sama

7. Logam lasan : adalah cairan logam yang sudah mengalami pembekuan, ini

merupakan hasil lasan

Prinsip dasar SMAW :

1. Sumber panas berasal dari listrik, listrik mengalir melalui elektroda, kemudian

elektroda didekatkan pada benda kerja yang telah terhubung, akan terjadi loncatan-

loncatan electron dari elektroda ke benda kerja atau sebaliknya.

2. Loncatan-loncatan electron menyebabkan panas, logam yang berasal dari elektroda

dan sebagian logam yang berasal dari benda kerja akan meleleh akibat panas yang

dihasilkan loncatan electron, kemudian membeku bersama-sama

3. Fluks yang membungkus logam pengisi pada elektroda membentuk terak yang

melindungi logam cair dari udara luar, dengan demikian didapatkan hasil lasan yang

baik

2.4 Perubahan Struktur Mikro akibat Pengelasan

Setelah mengalami proses pengelasan, logam terbagi menjadi tiga kelompok berdasarkan

pengaruh panas yang dialaminya, yaitu :

1. Weld Metal ( logam lasan )

Daerah ini selama proses pengelasan mengalami pencairan dan pembekuan,

sehingga memiliki struktur yang berbeda dibanding dengan struktur sebelum

mengalami pengelasan. Daerah ini memiliki mikrostruktur yang mirip dengan

mikrostruktur hasil pengecoran, mengandung butir yang columnar dan equiaxial,

bedanya, pada pengelasan, dinding cetakan merupakan logam induk yang kemudian

menjadi fusion lie.

2. HAZ ( Heat Affected Zone )

Merupakan daerah yang berbatasan dengan weld metal, dalam proses pengelasan,

daerah ini mendapat pengaruh panas tetapi tidak mengalami pencairan. Daerah

yang dekat dengan HAZ memiliki butir yang lebih besar dibanding daerah yang

dekat dengan logam induk. Hal ini disebabkan oleh :

Pada daerah yang dekat dengan HAZ, laju difusi lebih cepat daripada laju

pengintian, sehingga partikel yang masuk ke dalam butir lebih banyak dan

pengintiannya lambat, sehingga butirnya besar.

Pada daerah yang dekat dengan base metal, laju difusi lebih lambat dari laju

pengintian, sehingga butir mengalami pengintian terlebih dahulu sebelum

banyak partikel yang masuk. Sehingga butir berukuran kecil.

3. Base Metal ( Logam induk )

Logam induk merupakan daerah yang tidak mendapat pengaruh panas dalam proses

pengelasan, sehingga mikrostruktur base metal tidak mengalami perubahan.

Selain tiga daerah di atas, ada juga garis yang disebut dengan fusion lie, yaitu garis batas

antara weld metal dan HAZ.

Bab III

Data dan Pengolahan Data

3.1 Data

o Material : ST-37

o Parameter : AWS 6013

o Elektroda : KOBE RB 36 32

o Dimensi Spesimen

Lebar : 50mm

Tebal : 6mm, 6,8mm, 5,2mm

o Mesin Las

Arus : 90 A

Tegangan : 220 V

o Kec. Pengelasan : 50mm/17s

o Diameter Elektroda : 2,6mm

o Panjang Elektroda : 350mm

o Gaya Uji Tarik : 48000N

o Gambar hasil lasan

3.2 Pengolahan Data

o Menghitung Energi yang digunakan ( Heat Input )

Heat input total selama proses pengelasan dapat dihitung dengan menggunakan

rumus sebagai berikut :

HI=V . I . t

Dimana,

HI : Heat Input (Joule)

V : Tegangan Listrik (Volt)

I : Arus Listrik (A)

T : Waktu (s)

HI=V . I . t=220 .90 .17=336600 joule=336.6 kJ

Heat input yang dibutuhkan untuk mengelas logam sepanjang 1 mm adalah :

HI per mm=HIl

=336.650

=6.732 kJmm

o Menghitung Kekuatan Tarik Hasil Lasan

Tegangan tarik maksimum hasil lasan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

σ u=FA

Menghitung luas area,

Lebar : 50 mm

Tebal (3x pengukuran) : 6 mm, 6,8 mm, 5,2 mm

Tebal rata−r ata=t=6+6.8+5.23

=6mm

A=l . t=50.6=300mm2

Kekuatan tarik :

σ u=FA

=48000N300mm2

=160MPa

Bab IV

Analisa dan Pembahasan

Percobaan ini merupakan pengelasan dengan metode SMAW dengan specimen St-37.

Pengelasan ini menggunakan elektroda KOBE RB 26 32. Dan parameter AWS E6013, artinya:

E : merupakan elektroda las listrik

60 : Kekuatan tarik minimum hasil lasan adalah 60.000 lb/in2 atau 42 kg/mm2

1 : Dapat dipakai untuk segala posisi

3 : Jenis selaput rutil pottasium

Heat input merupakan parameter yang ada dalam proses pengelasan, terdiri dari tegangan

listrik, arus listrik, dan kecepatan pengelasan ( waktu pengelasan ). Tegangan listrik yang

digunakan adalah 220 volt, arus listrik yang digunakan adalah 90 A, dan kecepatan

pengelasan 50 mm/17 s. Sehingga, berdasarkan data proses pengelasan tersebut, heat input

yang digunakan adalah sebesar 6,732 kJ/mm.

Setelah dilakukan proses pengelasan, specimen didinginkan di udara terbuka, setelah itu

dilakukan pengujian tarik. Kekuatan tarik hasil lasan adalah sebesar 160 Mpa, nilai ini

berbeda dengan ST-37 sebelum dilas yang memiliki kekuatan tarik sebesar 480 Mpa.

Kekuatan tarik hasil lasan lebih kecil dari logam st-37 sebelum dilakukan pengelasan karena

ada perubahan mikrostruktur yang menyebabkan hasil lasan mengalami perubahan sifat

mekanik. Setelah dilakukan proses pengelasan, weld metal dan HAZ mengalami pengerasan

dan penggetasan, hal ini menyebakan penurunan kekuatan tarik material st-37.

Elektroda KOBE RB 26 32 memiliki spesifikasi kekuatan tarik sampai 510 MPa, tetapi hasil

lasan hanya memiliki kekuatan tarik sebesar 160 MPa. Hal ini bisa terjadi karena beberapa

hal, diantaranya,

Pengelasan tidak dilakukan dua sisi, hal ini menyebabkan hasil lasan tidak

memenuhi semua cross area, sehingga dalam penghitungan, cross area memiliki

nilai yang kebih besar daripada seharusnya, ini mengakibatkan kekuatan tarik yang

didapat memiliki nilai yang kebih kecil daripada spesifikasi elektrodanya

Tidak dibuat kampuh ( profil pengelasan ) sebagai tempat logam cair membeku, ini

membuat perhitungan cross area menjadi tidak akurat

Masih ada kotoran yang ada pada logam sebelum dilakukan proses pengelasan, ini

menyebabkan kualitas lasan menjadi kurang baik, sehingga kekuatan tariknya tidak

maksimal

Ketika dilakukan pengujian tarik, patahannya ada di daerah lasan, ini menunjukkan bahwa

daerah lasan tidak memiliki kekuatan yang lebih besar dari logam induk. Juga menunjukkan

kualitas lasan yang tidak baik. Kurang lebih penyebabnya seperti pada penyebab nilai

kekuatan tarik yang kecil di atas.

Cara mengelas alumunium adalah dengan menggunakan metode GTAW (Gas Tungsten Arc

Welding) atau TIG (Tungsten Inert Gas). Ini merupakan pengelasan dengan elektroda tidak

terumpan, artinya logam pengisi bukan berasal dari elektroda tetapi ada kawat tersendiri

yang akan menjadi logam pengisi. Fluks yang digunakan adalah gas inert, biasanya argon.

Sebelum dilakukan proses pengelasan, lapisan pasif yang ada di permukaan alumunium

dibersihkan terlabih dahulu, baru kemudian dilakukan proses pengelasan.

Bab V

Kesimpulan dan Saran

4.1 Kesimpulan

o Kekuatan tarik hasil lasan adalah sebesar 160 MPa

o Posisi patahan ada di daerah lasan, ini menunjukkan kakuatan tarik hasil lasan tidak

sebaik logam induk. Hal ini juga menunjukkna kualitas lasan yang kurang baik, hal ini

diantaranya disebabkan oleh faktor sebagai berikut :

- Pengelasan tidak dilakukan dua sisi, hal ini menyebabkan hasil lasan tidak

memenuhi semua cross area, sehingga dalam penghitungan, cross area memiliki

nilai yang kebih besar daripada seharusnya, ini mengakibatkan kekuatan tarik

yang didapat memiliki nilai yang kebih kecil daripada spesifikasi elektrodanya

- Tidak dibuat kampuh ( profil pengelasan ) sebagai tempat logam cair membeku,

ini membuat perhitungan cross area menjadi tidak akurat

- Masih ada kotoran yang ada pada logam sebelum dilakukan proses pengelasan,

ini menyebabkan kualitas lasan menjadi kurang baik, sehingga kekuatan tariknya

tidak maksimal

o Heat input yang digunakan dalam proses pengelasan adalah sebesar 6,732 kJ/mm

4.2 Saran

o Agar hasil lasan memiliki kualitas yang baik, kecepatan pengelasan jangan terlalu

cepat dan jangan terlalu lambat

DAFTAR PUSTAKA

Suratman, Rochim & Hery Sonawan. 2004. Pengantar Memahami Proses Pengelasan Logam.

Bandung : Penerbit Alfabeta

Wiryosumarto, Harsono & Toshie Okumura. 2000. Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta :

Pradnya Paramita

LAMPIRAN

Pertanyaan Setelah Praktikum

1. Apa penyabab hasill lasan dapat retak? Jelaskan alasannya dan bagaimana

memperbaikinya?

Retak dapat terjadi akibat adanya beberapa faktor diantaranya sebagai berikut ;

- Tegangan sisa

- Difusi hydrogen

- Perubahan struktur mikro akibat pengelasan ( terbentuknya martensit yang

sangat getas

Pencegahan terjadinya retak adalah dengan memperlambat kecepatan pengelasan, agar

laju pendinginan lasan lebih lambat, tujuannya untuk meminimalisir terbentuknya

martensit yang sangat getas, selain itu dapat juga dengan menerapkan post heating

setelah dilakukan proses pengelasan, tujuannya adalah untuk menghilangkan tegangan

sisa yang ada pada logam.

2. Proses pengelasan sering memunculkan tegangan sisa pada benda kerja yang dilas,

apa yang dimaksud dengan tegangan sisa, bagaimana mekanisme terjadinya, dan

bagaimana cara mencegahnya?

Tegangan sisa adalah segala tegangan yang ada dalam sebuah bidang setelah tegangan

dari luar dihilangkan, dalam proses pengelasan tegangan sisa dapat juga diartikan

sebagai tegangan dalam yang tersimpan (yang terjadi) setelah proses pengelasan dan

pada waktu tertentu akan hilang dengan sendirinya bersamaan dengan rusaknya benda

kerja.

Untuk mengurangi tegangan sisa, dapat dilakukan post heating atau dapat juga disebut

Stress Reliefing Annealing, caranya adalah dengan memanaskan logam hsail lasan pada

suhu tertentu kemudian didinginkan perlahan-lahan.

3. Heat input pada pengelasan busur (arc welding) dinyatakan sebagai Q=VIt, Jelaskan

perbedaan pembangkitan panas pada arc welding dan resistance welding!

Pada pengelasan busur ( arc welding ) panas terjadi akibat adanya loncatan elektron

yang terjadi antara elektroda dengan benda kerja. Sementara pada resistance welding

panas terjadi akibat tekanan yang dilakukan pada benda kerja disertai arus listrik yang

besar secara tiba-tiba.

4. Pengujian-pengujian apa saja yang dapat dilakukan untuk mengetahui kuailtas hasil

pengelasan ?

Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui hasil lasan terbagi dua, yaitu :

a. Pengujian merusak

o Uji Keras

o Uji Tarik

o Metalografi

b. Pengujian tidak merusak ( Non-Destructive Test )

o Pengamatan ( Visual Inspection )

o Liquid Penetrant Test

o Magnetic Particle Inspection

o Pengujian Ultrasonic

5. Apa yang dimaksud dengan retak dingin dan apa yang menyebabkan retak dingin?

Retak dingin adalah retak pada daerah las pada suhu kurang dari 300 deg C. Retak

ini tidak hanya dapat terjadi pada daerah HAZ, tapi juga bisa terjadi pada daerah

logam las. Retak dingin dapat disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut :

o Struktur daerah HAZ

o Difusi Hidrogen

o Tegangan Sisa

Tugas Tambahan

1. Suhu Pre heating dan post heating adalah sedikit diatas titik didih air ( 100 deg C )

2. Cacat lain selain retak diantaranya adalah :

a. Porositas : Gas yang terperangkap di dalam logam

b. Undercut : Kekurangan manik las yang terbentuk

c. Overlap : Kelebihan manik las yang terbentuk

d. Distorsi : Pembengkokan yang terjadi pada logam hasil lasan setelah

pengelasan akibat tegangan sisa

e. Underfill : Kekurangpenuhan daerah lasan yang dapat disebabkan oleh

kecepatan pengelasan yang terlalu cepat

f. Inklusi : Terperangkapnya suatu senyawa asing pada logam pengisi, dapat

disebabkan oleh kerja fluks yang kurang baik

g. Fusi yang tidak seragam : Disebabkan kemampuan penetrasi yang tidak

seragam dari logam pengisi, sehingga daerah lasan tidak kontinyu

Klasifikasi Pengelasan berdasarkan AWS