PERBANDINGAN VARIASI GERAKAN ELEKTRODA

PADA PROSES SHIELDED METAL ARC WELDING

(SMAW) TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN

KEKUATAN BENDING BAJA

KARBON RENDAH

SKRIPSI

Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

oleh

Abdul Rouf Irwanto

5201412035

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2016

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi saya yang berjudul

“Perbandingan Variasi Gerakan Elektroda pada Proses Shielded Metal Arc

Welding (SMAW) Terhadap Struktur Mikro dan Kekuatan Bending Baja Karbon

Rendah” disusun berdasarkan hasil penelitian saya dengan arahan dosen

pembimbing. Sumber Informasi atau kutipan dari karya yang saya terbitkan telah

disebutkan dalam teks dan tercantum dalam daftar pustaka dibagian akhir skripsi

saya. Skripsi ini belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar dalam program

sejenis di perguruan tinggi manapun.

iii

iv

ABSTRAK

Irwanto, Abdul Rouf. 2016. Perbandingan Variasi Gerakan Elektroda pada

Proses Shielded Metal Arc Welding (SMAW) Terhadap Struktur Mikro dan

Kekuatan Bending Baja Karbon Rendah. Drs. Sunyoto M.Si., Dr. Basyirun, S.Pd.,

M.T. PTM

Dalam proses pengelasan SMAW, gerakan elektroda merupakan salah satu

parameter yang penting karena berpengaruh terhadap sifat fisis yang nantinya

akan mempengaruhi sifat mekanis dari bahan. Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui perbandingan struktur mikro dan kekuatan bending baja karbon

rendah pada pengelasan SMAW antara gerakan elektroda spiral, zig-zag dan

segitiga

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen.

Penelitian dilakukan di laboratorium dengan diberi perlakuan (treatment).

Perlakuan dalam penelitian ini berupa pengelasan dengan gerakan elektroda yang

berbeda menggunakan las SMAW dengan elektroda E 7018 dan kampuh V terbuka

sudut 70º. Variasi gerakan yang digunakan adalah gerakan spiral, gerakan zig-zag

dan gerakan segitiga. Bahan yang digunakan adalah baja karbon rendah dengan

kadar karbon (C) sebesar 0,167% dan beberapa unsur lain. Spesimen kemudian

diuji dengan menggunakan alat Metallurgi Microscop with Inverted “Olympus

PME 3” untuk mengetahui struktur mikro dan alat Universal Testing Machine

“TARNOTES” untuk mengetahui nilai kekuatan bending. Analisis data yang

digunakan pada penelitian ini adalah analisis deskriptif, dimana data yang

diperoleh dirata-rata dan disajikan dalam bentuk grafik kemudian dideskripsikan

dan disimpulkan.

Hasil penelitian menunjukan bahwa struktur mikro pada pengelasan

gerakan spiral terdiri dari ferrite acicular, ferrite widmanstatten dan ferrite batas

butir dengan jumlah yang hampir sama. Pada pengelasan gerakan zig-zag terdiri

dari ferrite widmanstatten dan ferrite batas butir yang lebih dominan sedangkan

pada pengelasan gerakan segitiga terdiri dari ferrite acicular yang lebih dominan.

Berdasarkan uji kekuatan bending, nilai kekuatan bending spesimen gerakan

spiral sebesar 519,22 N/mm², spesimen gerakan zig-zag sebesar 497,24 N/mm²

sedangkan spesimen gerakan segitiga sebesar 523,05 N/mm². Dalam pengelasan

baja karbon rendah agar bisa mendapatkan nilai kekuatan bending tertinggi

sebaiknya menggunakan gerakan elektroda segitiga. Jadi dapat disimpulkan

bahwa bahwa perbedaan dalam gerakkan elektroda akan mempengaruhi struktur

mikro dan nilai kekuatan bending pada baja karbon rendah.

Kata kunci: gerakan elektroda, las SMAW, struktur mikro, kekuatan bending.

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

1. Selalu ada jalan bagi mereka yang berusaha dan pantang menyerah.

2. Kegagalan merupakan cara Tuhan untuk mendewasakan seseorang.

3. Dibalik kesulitan pasti akan ada kemudahan.

PERSEMBAHAN

1. Bapak dan Ibu yang selalu menyayangi, mencintai dan

mengasihiku serta selalu mendoakan dalam kesuksesanku.

2. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin Universitas

Negeri Semarang angkatan 2012.

3. Semua pihak yang telah membantu dalam menempuh gelar

sarjana di Universitas Negeri Semarang

vi

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat dan hidayah-Nya

sehingga penulis dapat menyusun skripsi dengan judul “Perbandingan Variasi

Gerakan Elektroda pada Proses Shielded Metal Arc Welding (SMAW) Terhadap

Struktur Mikro dan Kekuatan Bending Baja Karbon Rendah” dalam rangka

menyelesaikan Studi Strata Satu untuk mencapai gelar Sarjana Pendidikan di

Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Skripsi ini dapat diselesaikan berkat bimbingan, motivasi dan bantuan

semua pihak. Oleh karena itu dengan rendah hati disampaikan ucapan terima

kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian proposal

skripsi ini, antara lain:

1. Bapak Dr. Nur Qudus, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang.

2. Bapak Rusiyanto, S.Pd., M.T. selaku Ketua Jurusan dan Ketua Program Studi

Pendidikan Teknik Mesin S1 Universitas Negeri Semarang.

3. Bapak Drs. Sunyoto, M.Si. selaku Pembimbing I yang telah memberikan

bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan skripsi.

4. Bapak Dr. Basyirun, S.Pd., M.T. selaku Pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan dan pegarahan dalam penyusunan skripsi.

5. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari dalam skripsi ini masih banyak kekurangan, oleh

karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan dalam rangka

menambah wawasan penulis. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca

pada umumnya dan dunia pendidikan pada khususnya.

Semarang, Agustus 2016

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................. i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... iii

ABSTRAK ................................................................................................. iv

MOTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................... v

KATA PENGANTAR ............................................................................... vi

DAFTAR ISI ............................................................................................. vii

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ................................................. ix

DAFTAR TABEL ..................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ........................................................... 1

B. Identifikasi Masalah.................................................................. 3

C. Pembatasan Masalah ................................................................. 5

D. Rumusan Masalah .................................................................... 6

E. Tujuan Penelitian ...................................................................... 6

F. Manfaat Penelitian .................................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................... 8

A. Kajian Teori.............................................................................. 8

B. Kajian Penelitian yang Relevan ................................................ 27

C. Kerangka Pikir Penelitan .......................................................... 29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................ 32

A. Bahan Penelitian ....................................................................... 32

B. Alat dan Skema Peralatan Penelitian ......................................... 33

C. Waktu dan Pelaksanaan Penelitian ............................................ 37

D. Variabel Penelitian ................................................................... 37

E. Prosedur Penelitian ................................................................... 38

F. Data Penelitian ........................................................................... 45

G. Teknik Pengumpulan Data .......................................................... 46

viii

H. Analisis Data .............................................................................. 46

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................. 48

A. Hasil Penelitian ........................................................................... 48

B. Pembahasan ................................................................................ 60

BAB V SIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 65

A. Simpulan .................................................................................... 65

B. Saran .......................................................................................... 66

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 67

LAMPIRAN-LAMPIRAN .......................................................................... 70

ix

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN

Simbol Arti

ºC Derajat Celcius

% Persen

- Negatif

+ Positif

C Karbon

F Gaya

Jarak antar dua tumpuan

W Momen Inersia

b Lebar spesimen

h Tebal spesimen

kg Kilogram

r Radius

P Beban maksimum

σ Tegangan Bending

x

Singkatan Arti

A Ampere

AC Alternating Curent

ASTM American Society of Testing and Material

CCT Continuous Cooling Transformation

DC Direct Curent

E Elektroda

F Pengelasan datar

FA Ferit Acicular

FBB Ferit Batas Butir

FW Ferit Widmanstatten

GMAW Gas Metal Arc Welding

H Pengelasan horizontal

H-S Pengelasan horizontal las sudut

HAZ Heat Affected Zone

Kg/mm2 Kilogram per milimeter persegi

Kg Kilogram

mm Milimeter

MPa Mega Pascal

N Newton

OH Pengelasan diatas kepala

SMAW Shielded Metal Arch Welding

St Steel

V Pengelasan vertikal

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Spesifikasi Elektroda Terbungkus dari Baja Lunak ....................... 12

Tabel 2.2. Spesifikasi Arus Menurut Tipe dan Diameter Elektroda................ 14

Tabel 2.3. Klasifikasi Baja Karbon ................................................................ 18

Tabel 3.1. Persiapan Pengujian Kekuatan Bending ........................................ 45

Tabel 3.2. Persiapan Uji Foto Mikro................................................................. 46

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Komposisi Baja Karbon Rendah.......................... 48

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Bending Load ...................................................... 56

Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Kekuatan Bending ............................................ 58

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Las SMAW ................................................................................ 9

Gambar 2.2. Rangkaian listrik dari mesin las listrik DC ................................ 10

Gambar 2.3. Elektroda Terbungkus ............................................................... 11

Gambar 2.4. Gerakan Elektroda Spiral .......................................................... 16

Gambar 2.5. Gerakan Elektroda Zig-Zag ....................................................... 16

Gambar 2.6. Gerakan Elektroda Segitiga ....................................................... 16

Gambar 2.7. Kampuh V ................................................................................ 19

Gambar 2.8. Struktur Mikro Pearlite ............................................................. 20

Gambar 2.9. Struktur Mikro Ferite + Pearlite ............................................... 21

Gambar 2.10. Struktur Mikro Martensite ...................................................... 21

Gambar 2.11. Digram Continous Cooling Transformation ............................ 22

Gambar 2.12. Bentuk Spesimen Uji Bending................................................. 24

Gambar 2.13. Metode pengujian Bending ...................................................... 24

Gambar 2.14. Face bend pada transversal bending ........................................ 25

Gambar 2.15. Root bend pada transversal bending ........................................ 25

Gambar 2.16. Side bend pada transversal bending ......................................... 25

Gambar 2.17. Face bend pada longitudinal bending ...................................... 26

Gambar 2.18. Root bend pada longitudinal bending ...................................... 26

Gambar 2.19. Kerangka Pikir Penelitian........................................................ 31

Gambar 3.1. Elektroda E7018 ....................................................................... 32

Gambar 3.2. Mesin Uji Komposisi ................................................................ 34

xiii

Gambar 3.3. Alat Uji Foto Struktur Mikro..................................................... 34

Gambar 3.4. Testing Machine “TARNOTEST” .............................................. 35

Gambar 3.5. Mesin Skrap .............................................................................. 36

Gambar 3.6. Mesin Las SMAW ..................................................................... 36

Gambar 3.7. Diagram Alir Penelitian ............................................................ 38

Gambar 3.8. Bentuk Kampuh V .................................................................... 41

Gambar 3.9. Spesimen Uji Bending............................................................... 42

Gambar 3.10. Spesimen uji struktur mikro raw material ............................... 42

Gambar 3.11. Spesimen uji struktur mikro hasil pengelasan .......................... 42

Gambar 3.12. Pengujian Foto Mikro ............................................................. 43

Gambar 3.13. Proses Root Bend .................................................................... 44

Gambar 4.1. Struktur Mikro Logam Induk .................................................... 49

Gambar 4.2. Struktur Mikro Logam Induk dan HAZ Gerakan Spiral ............. 50

Gambar 4.3. Struktur Mikro Logam Induk dan HAZ Gerakan Zig-Zag .......... 50

Gambar 4.4. Struktur Mikro Logam Induk dan HAZ Gerakan Segitiga .......... 51

Gambar 4.5. Struktur Mikro HAZ Gerakan Spiral ......................................... 51

Gambar 4.6. Struktur Mikro HAZ Gerakan Zig-Zag ...................................... 52

Gambar 4.7. Struktur Mikro HAZ Gerakan Segitiga ...................................... 52

Gambar 4.8. Struktur Mikro HAZ dan Logam Las Gerakan Spiral................. 53

Gambar 4.9. Struktur Mikro HAZ dan Logam Las Gerakan Zig-Zag.............. 53

Gambar 4.10. Struktur Mikro HAZ dan Logam Las Gerakan Segitiga ........... 54

Gambar 4.11. Struktur Mikro Logam Las Gerakan Spiral ............................. 54

Gambar 4.12. Struktur Mikro Logam Las Gerakan Zig-Zag .......................... 55

xiv

Gambar 4.13. Struktur Mikro Logam Las Gerakan Segitiga .......................... 55

Gambar 4.14 Diagram Bending Load Material Baja Karbon Rendah ............. 57

Gambar 4.15 Diagram Kekuatan Bending Material Baja Karbon Rendah ...... 59

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW) merupakan proses

penyambungan logam dengan cara mencairkan logam induk menggunakan energi

panas. Panas yang diakibatkan pada proses pengelasan bisa mencapai suhu

1500°C. Hasil dari pemanasan tersebut menyebabkan setiap titik daerah hasil

pengelasan akan mengalami pemanasan yang berbeda dan juga laju pendinginan

di masing-masing titik juga berbeda. Fenomena tersebut akan menyebabkan

struktur mikro di masing-masing daerah memiliki karakteristik yang berbeda-beda

tergantung pada laju pendinginan yang dialaminya (Sonawan, 2004: 48).

Panas dari proses pengelasan mengakibatkan logam di sekitar daerah lasan

akan mengalami siklus thermal cepat yang menyebabkan terjadinya perubahan

metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan-tegangan thermal. Hal tersebut erat

kaitannya dengan cacat las, keretakan dan ketangguhan yang akan mempengaruhi

keamanan dan kualitas hasil lasan. Kualitas hasil las yang bagus bergantung pada

besarnya butiran kristal yang diperoleh saat pengelasan. Butiran kristal logam

yang kecil dan halus membutuhkan pengaturan pemanasan dan pendinginan yang

biasa disebut perlakuan panas. Secara garis besar tujuannya adalah untuk

mengubah mikrostruktur bahan dan menghilangkan beban dalam (internal stress)

dan atau mengubah komposisi campuran (Alip, 1989: 91).

2

Perubahan mikrostruktur akibat proses pengelasan akan mengakibatkan

perubahan sifat-sifat mekanis yang dimiliki material. Sifat mekanis merupakan

kemampuan suatu material untuk menahan beban yang dikenakan padanya, baik

pembebanan statis maupun pembebanan dinamis. Pada pembebanan statis beban

yang diterima suatu material arah maupun besarnya tetap setiap saat sedangkan

pembebanan dinamis arah dan besarnya berubah setiap waktu. Sifat mekanis suatu

materaial itu antara lain kekuatan (strenght), kekerasan, elastisitas, kekakuan,

plastisitas dan kelelahan bahan.

Salah satu sifat mekanis yang paling penting dalam pengelasan adalah

kekuatan bending. Pengujian bending sering dipergunakan untuk mengetahui

aspek-aspek kemampuan bahan uji dalam menerima pembebanan seperti kekuatan

atau tegangan lengkung, elastisitas, memeriksa mekanis dari material las dan lain

sebagainya. Kekuatan bending pada logam hasil pengelasan sangat dipengaruhi

oleh masukan panas yang terjadi selama proses pengelasan. Perbedaan masukan

panas saat pengelasan bisa disebabkan oleh perbedaan dalam menggerakkan

elektroda las. Gerakan dengan pola yang rumit dan rapat akan megakibatkan

masukan panas lebih besar sehingga kekuatan hasil lasan akan meningkat,

demikian pula sebaliknya.

Berdasarkan permasalahan di atas maka peneliti tertarik untuk mengambil

topik penelitian tentang “Perbandingan Variasi Gerakan Elektroda pada Proses

Shielded Metal Arc Welding (SMAW) Terhadap Struktur Mikro dan Kekuatan

Bending Baja Karbon Rendah”.

3

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan sebelumnya, maka

identifikasi masalah dari penelitian ini yaitu faktor-faktor yang mempengaruhi

struktur mikro dan kekuatan bending akibat pengelasan antara lain:

1. Kuat arus pada proses pengelasan merupakan parameter las yang langsung

mempengaruhi penembusan dan kecepatan pencairan logam induk. Pemilihan

arus pada pengelasan akan berdampak pada kekuatan hasil las. Arus yang

terlalu rendah akan menyebabkan tembusan yang kurang maksimal sehingga

mengakibatkan menurunnya tingkat kekuatan bending material hasil las. Bila

arus terlalu tinggi akan mengakibatkan manik melebar, penetrasi dalam serta

tampilan rigi-rigi yang buruk. Besar arus yang dipakai saat pengelasan akan

mempengaruhi jumlah masukan panas, penetrasi las maupun tegangan pada

saat proses pengelasan. Ketidaksesuaian masukan panas yang diberikan saat

pengelasan akan menyebabkan struktur mikro yang terbentuk menjadi kurang

baik.

2. Kampuh las merupakan bentuk persiapan pada suatu sambungan. Umumnya

hanya ada pada sambungan tumpul, namun ada juga pada beberapa bentuk

sambungan sudut tertentu. Jika sudut kampuh las terlalu besar maka semakin

banyak layer yang diperlukan untuk menutupi kampuh tersebut sehingga

semakin banyak panas yang masuk. Semakin besar panas yang masuk maka

struktur mikro yang terbentuk semakin ulet sehingga kekuatan bending hasil

lasan meningkat.

4

3. Ada berbagai macam posisi pada proses pengelasan. Posisi pengelasan tidak

hanya sebatas posisi dalam mengelas namun dapat menentukan penetrasi

kampuh desain sambungan las dan bentuk sambungan (welding joint).

Pemilihan didasarkan pada persyaratan umum atau spesifikasi mutu (kekuatan)

yang diinginkan. Sering kali pengelasan harus dilakukan pada posisi tertentu

karena mengikuti rancangan suatu konstruksi seperti pengelasan plafon

bangunan, pojok bangunan dan diatas lantai. Posisi pengelasan di bawah

tangan (down hand position) akan menghasilkan panas yang lebih besar

dibandingkan posisi di atas tangan (over head position) karena ketika

pengelasan berlangsung terjadi gravitasi. Masukan panas yang lebih besar akan

membuat laju pendinginan semakin lambat sehingga struktur yang terbentuk

akan bersifat ulet dan kekuatan bending hasil las juga akan semakin meningkat.

4. Proses pengelasan memiliki kecepatan yang beragam disesuaikan dengan jenis

logam yang akan dilas. Hal ini dikarenakan setiap logam memiliki efisiensi

panas yang berbeda. Bila kecepatan pengelasan terlalu lambat akan

menghasilkan jalur yang lebar dan laju pendinginan yang lambat pula. Hal ini

akan membentuk struktur mikro yang baik dan kekuatan las yang meningkat.

Jika kecepatan pengelasan terlalu cepat akan menghasilkan tembusan las yang

dangkal dan laju pendinginan yang cepat pula. Hal ini akan membentuk

struktur mikro yang bersifat getas sehingga kekuatan bending hasil lasnya

menurun.

5. Preheated dalam pengelasan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi

kekuatan bending suatu material. Suhu preheated yang tepat dapat

5

memperbaiki struktur serta mengurangi tegangan dalam akibat pengaruh panas

saat pengelasan sehingga akan menghasilkan kekuatan bending dan kekerasan

bahan yang baik.

6. Gerakan elektroda dalam pengelasan bertujuan untuk mendapatkan deposit

logam las dengan permukaan yang rata dan halus serta untuk menghindari

terjadinya takikan dan percampuran terak. Gerakan atau ayunan elektroda las

sering menjadi pilihan pribadi dari juru las tanpa memperhatikan kualitas hasil

lasnya. Hal ini membuat struktur yang dihasilkan kurang baik sehingga

kekuatan lasnya kurang kuat.

C. Pembatasan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah di atas, di mana ada banyak faktor yang

mempengaruhi struktur mikro dan kekuatan bending pada proses pengelasan

maka penelitian ini hanya dibatasi pada gerakan elektroda saja dengan ketentuan

sebagai berikut :

1. Gerakan elektroda yang digunakan adalah spiral, zig-zag dan segitiga.

2. Proses pengelasan yang digunakan adalah pengelasan SMAW dengan arus DC

polaritas terbalik.

3. Material yang digunakan adalah plat baja karbon rendah.

4. Elektroda yang digunakan adalah jenis E7018 dengan diameter 3,2 mm.

5. Arus yang dipakai saat pengelasan adalah 140 A.

6. Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh V tunggal dengan sudut 70°.

7. Pengujian bending yang dilakukan adalah secara root bend.

6

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan judul yang tertuang dalam latar belakang penelitian, maka

rumusan masalah yang akan menjadi objek penelitian adalah :

1. Bagaimana perbandingan struktur mikro baja karbon rendah pada pengelasan

SMAW antara gerakan elektroda spiral, zig-zag dan segitiga ?

2. Bagaimana perbandingan kekuatan bending baja karbon rendah pada

pengelasan SMAW antara gerakan elektroda spiral, zig-zag dan segitiga ?

E. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan dari penelitian ini

adalah :

1. Untuk mengetahui perbandingan struktur mikro baja karbon rendah pada

pengelasan SMAW antara gerakan elektroda spiral, zig-zag dan segitiga.

2. Untuk mengetahui perbandingan kekuatan bending baja karbon rendah pada

pengelasan SMAW antara gerakan elektroda spiral, zig-zag dan segitiga.

F. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang ingin diperoleh dalam penelitian ini antara lain :

1. Setelah mengetahui struktur mikro pada material hasil pengelasan diharapkan

memberikan informasi tentang perubahan struktur mikro akibat proses

pengelasan SMAW pada sambungan baja karbon rendah.

2. Setelah mengetahui adanya perbedaan kekuatan bending pada pengelasan

SMAW dengan pola gerakan elektroda yang berbeda maka penelitian ini bisa

7

dijadikan acuan untuk menggunakan gerakan elektroda yang tepat agar

menghasilkan pengelasan dengan kekuatan bending yang maksimal.

3. Hasil penelitian tentang gerakan elektroda ini diharapkan dapat memberikan

kontribusi pada dunia pengelasan logam, khususnya untuk logam baja karbon

rendah, yang pada akhirnya dapat bermanfaat untuk kemajuan dunia industri

dan teknologi.

4. Setelah mengetahui gerakan elektroda yang tepat pada pengelasan, maka

penelitian ini dapat dijadikan acuan yang penting bagi juru las untuk

meningkatkan kualitas hasil lasnya.

8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori

1. Pengelasan SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

Mengingat penelitian ini menggunakan proses pengelasan SMAW, maka

teori tentang pengelasan SMAW berikut perlu diuraikan lebih lanjut. Shielded

Metal Arc Welding merupakan suatu teknik pengelasan dengan menggunakan arus

listrik yang membentuk busur arus dan elektroda berselaput. Proses pengelasan

terjadi karena adanya hambatan arus listrik yang mencair diantara elektroda dan

bahan las yang menimbulkan panas mencapai 3000 °C, sehingga membuat

elektroda dan bahan yang akan dilas mencair (Sukaini, et al., 2013: 1).

Pola pemindahan logam cair sangat mempengaruhi sifat mampu las dari

logam. Pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan

komposisi dari bahan fluks yang digunakan. Bahan fluks yang digunakan untuk

membungkus elektroda selama pengelasan mencair dan membentuk terak yang

menutupi logam cair yang terkumpul di tempat sambungan dan bekerja sebagai

penghalang oksidasi.

Untuk dapat mengelas diperlukan beberapa peralatan seperti mesin las,

kabel elektroda dan pemegang elektroda, kabel logam induk dan pemegang logam

induk dan elektroda. Peralatan lain yang juga perlu disediakan adalah topeng las

(welding mask), sarung tangan dan jas pelindung (Sonawan, 2004: 3). Berikut

adalah skema dari proses SMAW lengkap dengan bagian-bagiannya:

9

Gambar 2.1. Las SMAW (Wiryosumarto, 2000: 9)

Mesin las SMAW menurut arusnya dibedakan menjadi dua macam yaitu

mesin las arus searah atau Direct Current (DC) dan mesin las arus bolak-balik

atau Alternating Current (AC). Pada mesin las listrik AC memerlukan sumber arus

bolak-balik dengan tegangan yang lebih rendah pada lengkung listrik. Menurut

Daryanto (2012: 52) keuntungan menggunakan las listrik AC adalah sebagai

berikut :

1. Busur nyala kecil sehingga memperkecil kemungkinan timbulnya keropos pada

rigi-rigi las.

2. Perlengkapan dan perawatan lebih murah.

Dalam penggunan mesin las arus searah (DC) harus memperhatikan

polaritas terlebih dahulu sebelum memulai pengelasan. Pemilihan polaritas yang

tidak semestinya dalam arus searah (DC) dapat mengakibatkan buruknya kualitas

hasil lasan. Keuntungan menggunakan mesin las DC menurut Daryanto (2012:

53) adalah sebagai berikut :

1. Busur nyala stabil.

2. Dapat menggunakan elektroda bersalut dan tidak bersalut.

3. Dapat mengelas plat tipis dalam hubungan DCRP.

10

4. Dapat dipakai untuk mengelas pada tempat-tempat yang lembab dan sempit.

Jenis polaritas dalam pengelasan terdiri dari dua jenis yaitu polaritas lurus

(straight polarity) dan polaritas terbalik (reserve polarity). Polaritas lurus yaitu

apabila kutub negativ dihubungkan dengan elektroda las sedangkan kutub positiv

dihubungkan dengan logam induk atau benda kerja. Polaritas terbalik yaitu

apabila kutub negativ dihubungkan dengan logam induk atau benda kerja

sedangkan kutub positiv dihubungkan dengan kutub elektroda las. Kutub positiv

pada mesin las akan menyerap panas sebesar duapertiga, sedangkan sepertiga

sisanya akan terserap oleh kutub negativ.

a. Polaritas Lurus (DC+) b. Polaritas Terbalik (DC-)

Gambar 2.2. Rangkaian listrik dari mesin las listrik DC (Wiryosumarto, 2000: 17)

2. Elektroda Terbungkus

Pengelasan dengan menggunakan las busur listrik memerlukan kawat las

(elektroda) yang terdiri dari satu inti terbuat dari logam yang dilapisi lapisan dari

campuran kimia. Umumnya elektroda dibuat dari besi atau baja, tetapi juga

menurut bahan yang akan disambung, misalnya kita akan menyambung bahan

dari tembaga maka elektrodanya juga dari tembaga. Elektroda mempunyai

berbagai macam ukuran tergantung dari tebal benda kerja yang akan disambung

dan juga bahan apa yang dipakai (Daryanto, 1982: 56). Elektroda terdiri dari dua

11

bagian yaitu bagian yang berselaput (fluks) dan tidak berselaput yang merupakan

pangkal untuk menjepitkan tang las. Menurut Kenyon (1985: 77) fungsi lapisan

elektroda atau fluks dapat diringkas sebagai berikut :

1. Menyediakan suatu perisai yang melindungi gas sekeliling busur api dan logam

cair yang mencegah oksigen dan nitrogen dari udara memasuki logam las.

2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol.

3. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan oleh oksidasi elemen-

elemen tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las

mempunyai sifat-sifat mekanis yang memuaskan.

4. Menyediakan suatu terak pelindung yang juga menurunkan kecepatan

pendinginan logam las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat

pendinginan.

Fluks biasanya terdiri dari bahan-bahan tertentu. Bahan-bahan yang

digunakan dapat digolongkan dalam bahan pemantapan busur, pembuat

terak,penghasil gas, deoksidator, unsur paduan dan bahan pengikat. Bahan-bahan

tersebut antara lain oksida-oksida logam, karbonat, silikat, fluorida, zat organik,

baja paduan dan serbuk besi (Wiryosumarto, 2000: 10).

Gambar 2.3. Elektroda Terbungkus (Syahrani, et al., 2013: 396).

12

Spesifikasi elektroda untuk baja karbon berdasarkan jenis dari lapisan

elektroda (fluks), jenis listrik yang digunakan, posisi pengelasan dan polaritas

pengelasan terdapat pada tabel dibawah ini :

Tabel 2.1. Spesifikasi Elektroda Terbungkus dari Baja Lunak

Klasifikasi

AWS-

ASTM

Jenis

Fluks

Posisi

Pengelasan

Jenis

Listrik

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Kekuatan

Luluh

(kg/mm2)

Perpan

jangan

(%)

Kekuatan tarik terendah kelompok E 60 setelah dilaskan adalah 60.000 psi atau 42,2 kg/mm2

E 6010

Natrium

selulosa

tingi

F, V, OH, H

DC

polaritas

balik

43,6 35,2 22

E 6011

Kalium

selulosa

tingi

F, V, OH, H

AC atau

DC

polaritas

balik

43,6 35,2 22

E 6012

Natrium

titania

tinggi

F, V, OH, H

AC atau

DC

polaritas

lurus

47,1 38,7 12

E 6013

Kalium

titania

tinggi

F, V, OH, H

AC atau

DC

polaritas

ganda

47,1 38,7 12

E 6020

Oksida

besi

tinggi

H-S

AC atau

DC

polaritas

lurus

43,6 35,2 25

13

F

AC atau

DC

polaritas

ganda

E 6027

Serbuk

besi,

oksida

besi

H-S

AC atau

DC

polaritas

lurus

43,6 35,2 25

F

AC atau

DC

polaritas

ganda

Kekuatan tarik terendah kelompok E 70 setelah dilaskan adalah 70.000 psi atau 49,2 kg/mm2

E 7014

Serbuk

besi,

titania

F, V, OH, H

AC atau

DC

polaritas

ganda

50,6 42,2 17

E 7015

Natrium

hidrogen

rendah

F, V, OH, H

DC

polaritas

ganda

50,6 42,2 22

E 7016

Kalium

hidrogen

rendah

F, V, OH, H

AC atau

DC

polaritas

balik

50,6 42,2 22

E 7018 Serbuk

besi,

hidrogen

F, V, OH, H AC atau

DC

polaritas

50,6 42,2 22

14

(Sumber: Wiryosumarto, 2000: 14).

Arti simbol :

F = pengelasan datar

V = pengelasan vertikal

OH = pengelasan diatas kepala

H = pengelasan horizontal

H-S = pengelasan horizontal las sudut

Berdasarkan jenis elektroda dan diameter kawat inti elektroda dapat

ditentukan arus dalam ampere dari mesin las seperti tabel 2 dibawah ini:

Tabel 2.2. Spesifikasi Arus Menurut Tipe Elektroda dan Diameter dari Elektroda Diameter Tipe Elektroda dan Ampere yang Digunakan

mm Inch E 6010 E6014 E 7018 E 7024 E 7027 E 7028

2,5 3/32 - 80-125 70–100 70-145 - -

rendah balik

E 7024

Serbuk

besi,

titania

H-S, F

AC atau

DC

polaritas

ganda

50,6 42,2 17

E 7028

Serbuk

besi,

hidrogen

rendah

H-S, F

AC atau

DC

polaritas

balik

50,6 42,2 22

15

3,2 1/8 80 – 120 110-160 115-165 140-190 125-185 140-190

4 3/32 120-150 150-220 150-165 180-250 160-240 180-250

5 3/16 150-200 200-275 200-275 230-305 210-300 230-250

5,5 7/32 - 260-340 360-430 275-375 250-350 275-365

6,3 ¼ - 330-415 315-400 335-430 300-420 335-430

8 5/16 - 90-500 375-470 - - -

(Sumber: Didikh Suryana, 1978: 89)

Mengingat penelitian ini menggunakan elektroda E7018, maka teori

berikut perlu disampaikan untuk menjelaskan tentang elektroda E7018. Bahan

fluks yang digunakan untuk jenis E7018 adalah serbuk besi dan hidrogen rendah.

Jenis fluks ini biasa disebut dengan jenis kapur. Jenis ini menghasilkan

sambungan dengan kadar hidrogen rendah sehingga kepekaan sambungan

terhadap retak sangat rendah, ketangguhannya sangat memuaskan. Pada

pelaksanaan pengelasan memerlukan juru las yang sudah berpengalaman. Sifat

mampu las fluks ini sangat baik maka biasa digunakan untuk konstruksi yang

memerlukan tingkat pengaman tinggi. Berikut ini yang dimaksud dengan

elektroda E7018 :

E : Elektroda terbungkus.

70 : Tegangan tarik minimum dari hasil pengelasan (70.000 Psi) atau sama

dengan 49,2 kg/mm2.

1 : Posisi pengelasan (angka 1 berarti dapat dipakai dalam semua posisi

pengelasan).

16

8 : Menunjukkan jenis selaput serbuk besi hidrogen rendah dan interval arus las

yang cocok untuk pengelasan

3. Gerakan Elektroda

Gerakan elektroda atau ayunan elektroda sewaktu mengelas logam

dilakukan untuk menghasilkan rigi-rigi las yang baik dan memperdalam

penembusan busur nyala (Arifin, 1977: 60). Ada banyak cara dalam menggerakan

atau mengayukan elektroda. Tujuan dari gerakan elektroda las ini adalah untuk

mendapatkan deposit logam las dengan permukaan yang rata dan halus dan

menghindari terjadinya takikan dan percampuran terak. Dalam hal ini yang

penting adalah menjaga agar sudut elektroda dan kecepatan gerakan elektroda

tidak berubah (Wiryosumarto, 2000: 221).

Kecepatan dalam menggerakkan elektroda waktu mengelas harus stabil

sehingga menghasilkan rigi-rigi las yang halus dan rata. Jika pergerakan elektroda

terlalu lambat akan dihasilkan jalur yang kuat dan lebar akan tetapi dapat

menimbulkan kerusakan sisi las terutama bila bahan dasar tipis. Jika elektroda

digerakkan terlalu cepat, tembusan lasnya akan dangkal karena kurang waktu

pemanasan bahan dasar dan kurang waktu untuk cairan elektroda menembus

bahan dasar. Bila kecepatan gerakan elektroda tepat, daerah perpaduan dengan

bahan dasar dan tembusan lasnya baik.

Pada penelitian ini gerakan elektroda yang digunakan adalah gerakan

spiral, zig-zag dan segitiga. Berikut akan ditampilkan gambar tentang gerakan

atau ayunan elektroda tersebut :

17

Gambar 2.4. Gerakan Elektroda Spiral (Daryanto, 2012: 65)

Gambar 2.5. Gerakan Elektroda Zig-Zag (Daryanto, 2012: 65)

Gambar 2.6. Gerakan Elektroda Segitiga (Daryanto, 2012: 65)

4. Baja Karbon Rendah

Aktivitas proses pengelasan tidak dapat terlepas dari bahan teknik.

Sudjana (2008: 1) mengatakan “yang dimaksud dengan bahan-bahan teknik ialah

bahan (material) yang dapat digunakan baik secara langsung maupun melalui

proses pengolahan dan berfungsi sebagai bahan baku suatu produk yang

bermanfaat”. Bahan teknik dibagi menjadi bahan logam dan bahan bukan logam.

Pembagian bahan logam sendiri dibagi menjadi bahan logam ferro dan logam non

ferro. Logam ferro adalah logam yang secara kimiawi mempunyai unsur besi (fe),

sedangkan logam non ferro adalah logam yang secara kimiawi tidak mempunyai

unsur besi (fe). Logam ferro pun kembali dibedakan lagi menjadi besi tempa, besi

tuang, dan baja paduan. Untuk bahan logam non ferro terdiri dari logam berat,

18

logam ringan, dan logam mulia. Adapun untuk bahan-bahan non logam adalah

bahan-bahan yang sudah tersedia di alam dan terdiri dari beberapa bahan tiruan.

Besi dan baja sampai saat ini merupakan bahan teknik yang paling banyak

digunakan untuk keperluan industri yang melibatkan pekerjaan las. Besi dan baja

paling banyak dipakai sebagai bahan industri yang merupakan sumber sangat

besar, dimana sebagian ditentukan oleh nilai ekonomisnya, tetapi yang paling

penting karena sifat-sifatnya yang bervariasi (Surdia, 2000: 69).

Mengingat penelitian ini menggunakan baja karbon rendah maka teori

berikut ini diuraikan tentang material tersebut. Menurut Ambiyar (2008: 75) baja

karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan sedikit Si, Mn, P, S dan Cu.

Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar karbon, karena itu baja karbon

dikelompokkan berdasarkan kadar karbonnya. Baja karbon dikelompokkan

menjadi : Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel), Baja Karbon Menengah

(Medium Carbon Steel), Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel), dan Baja

Karbon Tinggi dengan Paduan. Baja karbon rendah sering juga disebut baja lunak.

Kadar karbon dari baja karbon rendah yaitu 0 % sampai 0,3 % C yang mempunyai

sifat liat dan mudah ditempa. Karena sifatnya yang liat dan mudah ditempa itulah

baja karbon rendah menjadi pilihan dalam pembuatan beberapa komponen mesin

maupun konstruksi seperti mur, baut, sekrup, dan keperluan lain dalam proses

pembangunan. Berikut adalah tabel klasifikasi baja karbon:

Tabel 2.3. Klasifikasi Baja Karbon

Jenis dan kelas Kadar Karbon

(%)

Kekuatan

Luluh

(kg/mm²)

Kekuatan

Tarik

(kg/mm²)

Kekerasan

(Brinell)

19

Baja karbon

rendah

- Baja lunak

khuhus 0,08 18-28 32-36 95-100

- Baja sangat

lunak 0,08-0,12 20-29 36-42 80-120

- Baja lunak 0,12-0,20 22-30 38-48 100-130

- Baja setengah

lunak 0,20-0,30 24-36 44-55 112-145

Baja karbon

sedang

- Baja

Setengah

keras

0,30-0,40 30-40 50-60 140-170

- Baja keras 0,40-0,50 34-46 58-70 160-200

Baja karbon

tinggi

- Baja keras 0,40-0,50 34-46 58-70 160-200

- Baja sangat

keras 0,50-0,80 36-47 65-100 180-235

(Sumber: Ambiyar, 2008: 76)

Menurut Kenyon (1985: 11) baja karbon rendah mempunyai keuletan dan

plastisitas yang baik sehingga mudah dikerjakan dingin untuk memperoleh

bentuk-bentuk tertentu dengan pengerolan, pembuatan flens, pembengkokan dan

juga penekanan. Baja karbon rendah mempunyai kemampuan tempaan yang baik

yang memungkinkan banyak sekali dipalu tanpa pengerasan kerja yang berlebih

seperti pada perataan pelat-pelat dan pengelingan.

Baja karbon rendah dapat dilas dengan semua cara pengelasan yang ada di

dalam praktek dan hasilnya akan baik bila persiapannya sempurna dan persyaratan

dipenuhi. Baja karbon rendah mempunyai kepekaan retak las yang rendah bila

20

dibandingkan dengan baja karbon lainnya atau dengan baja karbon paduan. Retak

las pada baja karbon rendah dapat terjadi dengan mudah pada pengelasan pelat

tebal atau bila di dalam baja tersebut terdapat belerang bebas yang cukup tinggi.

Retak las yang mungkin terjadi pada pengelasan pelat tebal dapat dihindari

dengan pemanasan mula atau dengan menggunakan elektroda hidrogen rendah

(Wiryosumarto, 2000: 91).

5. Kampuh V

Mengingat penelitian ini akan menggunakan sudut kampuh, maka teori di

bawah ini berguna bagi peneliti untuk menentukan besar sudut kampuh yang tepat

untuk digunakan pada penelitian ini. Kampuh yang akan digunakan pada

penelitian kali ini adalah jenis kampuh V terbuka dengan sudut 70º. Menurut

Arifin (1977: 11) sambungan kampuh V terbuka dipergunakan untuk

menyambungkan logam atau plat yang tebalnya antara 6-15 mm dengan sudut

kampuh dibuat antara 60° - 80° dan jarak logam (logam yang satu dengan logam

yang lain) sekitar 2 mm dan tinggi antara 1-2 mm serta tinggi lubang antara 1-2

mm.

Gambar 2.7. Kampuh V terbuka (Widharto, 2007: 16)

6. Struktur Mikro

21

Pengelasan merupakan proses penyambungan antara dua bagian logam

atau lebih dengan menggunakan energi panas. Proses ini mengakibatkan logam di

sekitar lasan mengalami siklus termal cepat yang menyebabkan terjadinya

perubahan struktur pada logam tersebut. Pada umumnya struktur mikro dari baja

tergantung dari kecepatan pendinginannya dari suhu daerah austenite sampai ke

suhu kamar (Wiryosumarto, 2000: 43).

Laju penurunan suhu atau laju pendinginan berpengaruh pada

pembentukan butiran kristal material. Laju pendinginan sangat cepat akan

menghasilkan butiran kristal martensite, laju pendinginan cepat akan

menghasilkan butiran kristal martensite dan bainite, laju pendinginan lambat akan

menghasilkan butiran kristal martensite, bainite, dan ferrite, sedangkan laju

pendinginan sangat lambat akan menghasilkan butiran kristal ferrite dan pearlite.

Gambar 2.8. Struktur Mikro Pearlite (Sonawan, 2004: 55)

22

Gambar 2.9. Struktur Mikro Ferite + Pearlite (Sonawan, 2004: 74)

Gambar 2.10. Struktur Mikro Martensite (Sonawan, 2004: 58)

Hubungan antara kecepatan pendinginan dan struktur mikro yang

terbentuk biasanya digambarkan dalam diagram yang menghubungkan waktu,

suhu, dan transformasi yang biasa disebut dengan diagram CCT (Continuous

Cooling Transformation). Diagram CCT digunakan untuk membahas pengaruh

struktur mikro terhadap retak las dan sebagainya yang kemudian bisa digunakan

untuk menentukan prosedur dan cara pengelasan (Wiryosumarto, 2000: 60).

23

Gambar 2.11. Diagram Continous Cooling Transformation ( CCT ) metalurgi las

(Wiryosumarto, 2000: 44)

7. Pengujian Bending

Untuk mengetahui sifat logam diperlukan pengujian terhadap sample yang

disiapkan sebagai spesimen dengan ukuran dan bentuk tertentu. Selain itu juga

harus sesuai prosedur standart yang telah ditentukan sehingga hasil pengujian

dapat diambil kesimpulan untuk mengetahui sifat logam. Salah satu sifat logam

yang harus diketahui adalah sifat mekanik logam yaitu meliputi kekuatan,

kekerasan, keuletan, kekakuan, plastisitas, ketangguhan dan kelelahan.

Mengingat pengujian yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah

pengujian bending, maka teori berikut perlu disampaikan untuk mendukung

24

proses penelitian. Pengujian lentur (bending test) merupakan salah satu pengujian

sifat mekanik bahan yang dilakukan terhadap spesimen dari bahan, baik bahan

yang akan digunakan sebagai konstruksi atau komponen yang akan menerima

beban lentur maupun proses pelenturan dalam pembentukan. Pengujian ini

merupakan proses pembebanan terhadap suatu bahan pada suatu titik yang berada

ditengah-tengah dari bahan yang ditahan diatas dua tumpuan.

Menurut Syahrani, et al., (2013: 397) untuk mengetahui kekuatan lentur

(bending) suatu material dapat dilakukan dengan pengujian lentur terhadap

spesimen tersebut. Kekuatan bending atau kekuatan lentur adalah tegangan

bending terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami

deformasi yang besar atau kegagalan. Besar kekuatan bending tergantung pada

jenis spesimen dan pembebanan.

Pada pengujian bending ini bertujuan untuk mengetahui besarnya kekuatan

lentur dari material. Pengujian dilakukan dengan jalan memberi lentur secara

perlahan-lahan sampai spesimen mencapai titik lelah (Katulistiwa, 2014: 64).

Pengujian bending sering dipergunakan untuk mengetahui aspek-aspek

kemampuan bahan uji dalam menerima pembebanan seperti kekuatan, elastisitas,

memeriksa mekanis dari material las dan lain sebagainya. Metode pengujian

bending yang digunakan adalah triple point bending. Menurut Hadi (2009: 111)

triple point bending yaitu benda uji ditumpu dengan satu tumpuan dibagian atas

benda uji dan dua tumpuan dibagian bawah benda uji. Untuk mengetahui

kekuatan bending maksimal dari logam hasil las dapat dicari dari persamaan

berikut :

25

Gambar 2.12. Bentuk Spesimen Uji Bending

σ =

N/mm

2 .......................................................... (2.1)

W =

mm

3................................................................ (2.2)

Dimana :

σ = Tegangan bending (N/mm2)

P = Beban maksimum (N)

Ls = Jarak antar dua tumpuan (mm)

W = Moment inersia (mm3)

b = Lebar specimen (mm)

h = Tebal spesimen (mm)

Menurut Japanese Industrial Standart (JIS) metode pengujian bending

dijelaskan pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.13 Metode pengujian bending (JIS, 2006: 5).

26

Posisi spesimen dalam bending test ada 2 yaitu transversal dan

longitudinal. Transversal bending adalah posisi spesimen tegak lurus dengan arah

pengelasan. Transversal bending dibagi menjadi 3 berdasarkan arah pembebanan

dan lokasi, yaitu:

a. Face bend (bending pada permukaan las), yaitu jika permukaan las mengalami

tegangan tarik dan akar las mengalami tegangan tekan. Pengamatan dilakukan

pada permukaan las yang mengalami tegangan tarik.

Gambar 2.14. Face bend pada transversal bending

b. Root bend (bending pada akar las), yaitu jika akar las mengalami tegangan

tarik dan permukaan las mengalami tegangan tekan. Pengamatan dilakukan

pada akar las yang mengalami tegangan tarik.

Gambar 2.15. Root bend pada transversal bending

c. Side bend (bending pada sisi las), yaitu pengujian yang dilakukan pada sisi las.

Pengujian ini dilakukan jika tebal material yang di las lebih besar 3/8 inchi.

27

Gambar 2.16. Side bend pada transversal bending

Longitudinal bending adalah posisi specimen searah dengan arah

pengelasan. Longitudinal bending dibagi menjadi 2 berdasarkan arah pembebanan

dan lokasi, yaitu:

1. Face bend (bending pada permukaan las) yaitu jika permukaan las mengalami

tegangan tarik dan akar las mengalami tegangan tekan. Pengamatan dilakukan

pada permukaan las yang mengalami tegangan tarik.

Gambar 2.17. Face bend pada longitudinal bending

2. Root bend (bending pada akar las) yaitu jika pada akar las mengalami tegangan

tarik dan permukaan las mengalami tegangan tekan. Pengamatan dilakukan

pada akar las yang mengalami tegangan tarik.

Gambar 2.18. Root bend pada longitudinal bending

28

B. Kajian Penelitian yang Relevan

Dito Pranawan dan Djoko Suwito (2016: 29) dalam penelitiannya yang

berjudul pengaruh teknik pengelasan alur spiral, alur zig – zag dan lurus pada arus

85 A terhadap kekuatan tarik baja ST 41. Pada penelitiannya, Pranawan mencari

kekuatan tarik dari material Baja ST 41. Hubungan antara penelitian Pranawan

dengan penelitian ini adalah sama-sama menggunakan variabel gerakan elektroda.

Penelitian Pranawan menggunakan gerakan elektroda spiral, zig – zag dan lurus

sedangkan penelitian ini menggunakan gerakan elektroda spiral, zig – zag dan

segitiga. Hasil penelitian Pranawan mengatakan bahwa gerakan elektroda

mempengaruhi kekuatan tarik material baja ST 41 tetapi tidak terlalu signifikan.

Kekuatan tarik paling tinggi terdapat pada gerakan elektroda spiral sebesar 33.40

kgf/mm2 sedangkan hasil yang paling rendah pada gerakan elektroda lurus sebesar

30.28 kgf/mm2.

Naharuddin (2015: 550) dalam penelitiannya dengan judul kekuatan tarik

dan bending sambungan las pada material baja SM490 dengan metode pengelasan

SMAW dan SAW. Hubungan antara penelitian Naharuddin dengan penelitian ini

adalah sama-sama ingin mencari kekuatan bending terbesar. Pada penelitiannya

Naharuddin membandingkan antara pengelasan SMAW dengan SAW. Hasil

penelitian Naharuddin diperoleh kekuatan bending pada sambungan las metode

pengelasan SMAW sebesar 109,46 MPa lebih besar dibandingkan dengan nilai

kekuatan bending pada metode SAW sebesar 76,68 MPa, dan raw material atau

tanpa pengelasan sebesar 68,28 MPa.

29

Agus Duniawan (2015: 134) dalam penelitiannya dengan judul pengaruh

gerak elektroda dan posisi pengelasan terhadap uji kekerasan dari hasil las baja

SSC 41. Hubungan antara penelitian Duniawan dengan penelitian ini adalah

sama-sama menggunakan variasi gerakan elektroda untuk mengetahui kekuatan

dan kualitas hasil lasan namun material yang digunakan berbeda. Hasil penelitian

Duniawan mengatakan bahwa gerakan Elektroda memberikan pengaruh yang

nyata terhadap nilai kekerasan pada daerah pengaruh panas (HAZ), di mana

gerakan elektroda pola C memberikan nilai kekerasan yang lebih tinggi di

bandingkan dengan gerakan elektroda zig-zag dan melingkar.

Umar (2014: 1084) dalam penelitiannya dengan judul investigation of

mechanical properties of welded SS347H austenitic stainless steel tube by using

P-GMAW. Pada penelitiannya Umar mencari kekuatan tarik, kekuatan bending,

kekerasan , mikrostruktur dan korositas dari material SS347H. Hubungan antara

penelitian Umar dengan penelitian ini adalah sama-sama ingin mencari kekuatan

bending dan meneliti struktur mikro. Penelitian Umar menggunakan proses

GMAW dan material SS347H sedangkan penelitian ini menggunakan proses

SMAW dan material baja karbon rendah. Hasil penelitian umar mengatakan bahwa

tidak ada cacat visual yang ditemukan pada lasan selama uji bending.

Santhiarsa (2013: 107) dalam penelitiannya dengan judul pengaruh posisi

pengelasan dan gerakan elektroda terhadap kekerasan hasil las baja JIS SSC 41.

Hubungan antara penelitian Santhiarsa dengan penelitian ini adalah sama-sama

menggunakan variasi gerakan elektroda untuk mengetahui kekuatan hasil lasan.

Hasil penelitian Santhiarsa menyebutkan bahwa posisi pengelasan dan gerakan

30

elektroda yang digunakan mempunyai pengaruh nyata terhadap nilai kekerasan.

Nilai kekerasan vikers tertinggi rata-rata 513,891 kg/mm2

terjadi pada posisi

pengelasan atas kepala dan pada variabel gerakan elektroda pola C, sedangkan

nilai kekerasan vikers terendah rata-rata 441,348 kg/mm2

terjadi pada posisi

pengelasan datar dan pada gerakan elektroda pola zig-zag.

Djoko Suprijanto (2013: 91) dalam penelitiannya dengan judul pengaruh

bentuk kampuh terhadap kekuatan bending las sudut SMAW posisi mendatar pada

baja karbon rendah. Hubungan antara penelitian Suprijanto dengan penelitian ini

adalah sama-sama mencari kekuatan bending material baja karbon rendah dengan

pengelasan SMAW. Letak perbedaannya Suprijanto menggunakan variasi bentuk

kampuh sedangkan penelitian ini menggunakan variasi gerakan elektroda. Dari

hasil penelitian Suprijanto tertlihat bahwa kampuh yang tipis mempunyai harga

bending yang rendah, sementara kampuh yang tebal mempunyai harga bending

yang tinggi ( kampuh double U dan double V). Harga tertinggi pada kampuh

Double V sebesar 281,743 N/mm2 dan yang terendah pada kampuh I sebesar

114,27 N/mm2.

C. Kerangka Pikir Penelitian

Pengelasan merupakan salah satu proses penyambungan logam yang

banyak digunakan di dunia industri. Dalam proses pengelasan diperlukan juru las

yang handal agar menghasilkan kualitas hasil lasan yang kuat. Kualitas dari hasil

pengelasan dapat diketahui dengan cara memberikan gaya atau beban pada hasil

lasan tersebut. Gaya atau beban yang diberikan dapat berupa pengujian kekuatan

31

bending. Pada proses pengelasan banyak faktor yang mempengaruhi kekuatan

bending suatu material diantaranya: proses pengelasan yang digunakan, kuat arus

yang dipakai, posisi pengelasan yang dilakukan, sudut kampuh yang dipakai,

kecepatan pengelasan dan gerakan atau ayunan elektroda yang digunakan.

Salah satu faktor yang mempengaruhi kekuatan bending adalah gerakan

atau ayunan elektroda. Gerakan elektroda atau ayunan elektroda merupakan

gerakan yang dilakukan dengan cara mengayunkan elektroda yang bertujuan

untuk mengatur lebar jalur las yang dikehendaki. Ada banyak cara dalam

menggerakkan elektroda, tetapi tujuan dari berbagai macam gerakan elektroda itu

sama yaitu untuk mendapatkan deposit logam las dengan permukaan yang rata

dan halus dan menghindari terjadinya takikan dan percampuran terak. Berbagai

macam gerakan elektroda itu antara lain: gerakan spiral, gerakan zig-zag dan

gerakan segitiga.

Dari penjelasan diatas peneliti menduga bahwa pengelasan dengan

gerakan segitiga akan menjadi pengelasan dengan struktur mikro dan kekuatan

bending terbaik karena pengelasan dengan gerakan elektroda memiliki tingkat

kerapatan rigi-rigi las yang lebih tinggi dibandingkan dengan gerakan lain. Bentuk

rigi-rigi las yang lebih rapat akan mengakibatkan jumlah masukan panas ke logam

akan semakin besar sehingga laju pendinginan akan semakin lambat. Laju

pendinginan yang lambat akan membuat logam memiliki kekerasan yang rendah

tetapi ketangguhan dan keuletannya semakin tinggi. Keuletan yang semakin tinggi

membuat logam akan lebih tahan terhadap beban atau bending.

32

Gambar 2.19. Kerangka Pikir Penelitian

1. Untuk mengetahui perbandingan gerakan elektroda spiral, zig-zag

dan segitiga pada pengelasan SMAW terhadap struktur mikro baja

karbon rendah.

2. Untuk mengetahui perbandingan gerakan elektroda spiral, zig-zag

dan segitiga pada pengelasan SMAW terhadap kekuatan bending

baja karbon rendah.

1. Pengelasan menyebabkan terjadinya perubahan sifat fisis yang

kemudian mengakibatkan perubahan sifat mekanis pada bahan

sehingga berpengaruh besar terhadap kekuatan bahan.

2. Baja karbon rendah merupakan material yang mudah di las dan dapat

di las dengan semua jenis pengelasan tetapi sangat rentan terhadap

retak dingin.

3. Perlu dilakukan pencegahan untuk mengurangi resiko pengelasan pada

baja karbon rendah yaitu menggunakan elektroda dengan jenis fluks

hidrogen rendah

4. Perbedaan gerakan elektroda akan menyebabkan terjadinya

perbedaan masukan panas dan penembusan las sehingga akan

mempengaruhi kekuatan material.

Struktur Mikro Kekuatan Bending

1. Bagaimana perbandingan gerakan elektroda spiral, zig-zag dan

segitiga pada pengelasan SMAW terhadap struktur mikro baja

karbon rendah ?

2. Seberapa besar perbandingan gerakan elektroda spiral, zig-zag

dan segitiga pada pengelasan SMAW terhadap kekuatan bending

baja karbon rendah ?

65

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Hasil penelitian pengaruh gerakan elektroda pada proses Shielded Metal

Arc Welding (SMAW) terhadap struktur mikro dan kekuatan bending baja karbon

rendah, dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Berdasarkan analisis struktur mikro pada pengelasan baja karbon rendah dapat

disimpulkan bahwa pengelasan dengan gerakan spiral akan menghasilkan

struktur ferrite widmanstatten, ferrite acicular dan ferrite batas butir (graind

boundary ferrite) yang jumlahnya sama sehingga akan mempunyai sifat ulet,

pengelasan dengan gerakan zig-zag akan menghasilkan struktur ferrite

widmanstatten dan ferrite batas butir (graind boundary ferrite) yang lebih

dominan sehingga akan mempunyai sifat kurang ulet atau getas sedangkan

pengelasan dengan gerakan segitiga akan menghasilkan struktur ferrite

acicular yang lebih dominan sehingga akan mempunyai sifat paling ulet dan

kuat. Pengelasan dengan gerakan segitiga menjadi spesimen dengan struktur

mikro terbaik.

2. Berdasarkan perhitungan kekuatan bending pada masing-masing spesimen

dapat disimpulkan bahwa perbedaan dalam menggerakkan elektroda akan

mempengaruhi nilai kekuatan bending baja karbon rendah. Kekuatan bending

pada raw material sebesar 556,16 N/mm². Nilai kekuatan bending pada

gerakan spiral sebesar 519,22 N/mm² atau mengalami penurunan sebesar

66

6,64% dari kelompok raw material. Nilai kekuatan bending pada gerakan zig-

zag sebesar 497,24 N/mm² atau mengalami penurunan 10,60% dari kelompok

raw material. Nilai kekuatan bending pada gerakan segitiga sebesar 523,05

N/mm² atau mengalami penurunan sebesar 5,95% dari kelompok raw

material. Pengelasan dengan gerakan segitiga menjadi spesimen dengan nilai

kekuatan bending tertinggi.

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, agar memperoleh hasil

yang optimal maka disarankan sebagai berikut :

1. Apabila ingin mendapatkan struktur mikro yang baik pada pengelasan baja

karbon rendah sebaiknya menggunakan gerakan elektroda segitiga karena

menghasilkan struktur yang lebih ulet dan kuat.

2. Untuk mendapatkan nilai kekuatan bending tertinggi pada pengelasan baja

karbon rendah sebaiknya menggunakan gerakan elektroda segitiga karena lebih

tahan terhadapa beban.

3. Pengelasan SMAW pada baja karbon rendah perlu dilakukan perlakuan panas

seperti pre heating atau post heating untuk meningkatkan kekuatan sambungan

pada pengelasan.

4. Pada penelitian selanjutnya pengujian terhadap sifat mekanik pada material

dapat ditambahakan dengan uji tarik, uji kekerasan atau uji impact.

67

DAFTAR PUSTAKA

Alip, M. 1989. Teori dan Praktek Las. Jakarta: Departemen Pendidikan dan

Kebudayaan.

Ambiyar. 2008. Teknik Pembentukan Plat Jilid I. Jakarta: Direktorat Pembinaan

Sekolah Menengah Kejuruan.

Arifin, A. et al. 2012. Pengaruh Preheat Terhadap Struktur Mikro dan Sifat

Mekanis Sambungan Las GTAW Material Baja Paduan 12Cr1MoV

yang digunakan pada Superheater Boiler. Seminar Nasional

Pascasarjana XII, Surabaya 12 Juli 2012.

Arifin, S. 1977. Las Listrik dan Otogen. Jakarta: Ghalia Indonesia.

ASTM. 1996. Standard Test Method for Guided Bend Test for Ductility of Welds.

Daryanto. 1982. Keterampilan Praktis Teknik Mengelas dan Mematri Logam.

Semarang: Aneka Ilmu.

Daryanto. 2012. Teknik Las. Bandung: Alfabeta

Duniawan, A. 2015. Pengaruh gerak elektroda dan Posisi Pengelasan Terhadap

Uji Kekerasan dari Hasil Las Baja SSC 41. Jurnal Teknologi. Volume 8

No 2.

Duniawan, A. dan Sutrimo. 2014. Pengaruh Kecepatan Arus Pengelasan Dan

Panas Masuk Terhadap Sifat Mekanis Logam Las Pada Pengelasan

SAW Baja Karbon ASTM A 29. Jurnal Teknologi Technoscientia,

Vol.7, No. 1, Halaman 1-9.

Hadi, E.S. 2009. Analisa Pengelasan Mild Steel (ST.42) dengan Proses SMAW,

FCAW dan SAW Ditinjau dari Segi Kekuatan dan Nilai Ekonomis.

Kapal, Vol. 6, No. 2, Juni 2009.

JIS. 2006. Metallic Materials Bend Test. Desember. Japanese Standards

Association. Japan.

Katulistiwa, I. dan Yunus. 2014. Pengaruh Variasi Besar Arus Pengelasan dan

jenis Elektroda Las TIG (Tungsten Innert Gas) pada Baja Karbon

Rendah Terhadap kekuatan Tarik dan Bending. JTM. Volume 02

Nomor 02

Kenyon, W. 1985. Dasar-Dasar Pengelasan. Jakarta: Erlangga.

68

Naharuddin, et al. 2015. Kekuatan Tarik dan Bending Sambungan Las Pada

Material Baja SM490 Dengan Metode Pengelasan SMAW dan SAW.

Jurnal Mekanikal, Vol. 6 No. 1: Januari 2015: 550-555.

Pranawan, D. dan Suwito, D. 2016. Pengaruh Teknik Pengelasan Alur Spiral,

Alur Zig-Zag,dan Lurus Pada Arus 85A Terhadap Kekuatan Tarik Baja

ST 41. JTM. Volume 04 Nomor 02 Tahun 2016, 29 – 32.

Santhiarsa, I.G dan Budiarsa, I.N. 2008. Pengaruh Posisi Pengelasan dan Gerakan

Elektroda Terhadap Kekerasan Hasil Las Baja JIS SSC 41. Jurnal

Ilmiah Teknik Mesin Cakram, Vol.2 No.2.

Santoso, J. 2006. Pengaruh Arus Pengelasan Terhadap Kekuatan Tarik dan

Ketangguhan Las SMAW dengan Elektroda E7018. Skripsi: Universitas

Negeri Semarang.

Sonawan, H. 2004. Pengantar Untuk Memahami Proses Pengelasan Logam.

Bandung: CV Alfabeta.

Sudjana, H. 2008. Teknik Pengecoran Logam Jilid I. Jakarta: Direktorat

Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

Sugiyono. 2014. Metodologi Penelitian Kuantitatif, Kualitatif dan R&D.

Bandung: Alfabeta.

Sukaini, et al. 2013. Teknik Las SMAW. Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan

Republik Indonesia.

Suprijanto, D. 2013. Pengaruh Bentuk Kampuh Terhadap Kekuatan Bending Las

Sudut SMAW Posisi Mendatar Pada Baja Karbon Rendah. Seminar

Nasional ke 8 - Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan

Informasi.

Surdia, T. dan Saito, S. 1985. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya

Paramita.

Suryana, D. dan Sidabutar, D. 1978. Petunjuk Praktek Las Asetilin dan Las Listrik

1. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Pendidikan

Menengah Kejuruan.

Syahrani, A. et al. 2013. Variasi Arus Terhadap Kekuatan Tarik dan Bending pada

Hasil Pengelasan SM940. Jurnal Mekanikal, Vol.4, No. 2, Juli 2013:

393-402.

69

Umar, M. et al. 2014. Investigation of mechanical properties of welded

SS34austenitic stainless steel tube by using P-GMAW. Journal of

Applied Sciences and Engineering Research, Vol. 3, Issue 6.

Widharto, S. 2007. Menuju Juru Las Tingkat Dunia. Cetakan Pertama. PT

Pradnya Paramita. Jakarta.

Wiryosumarto, H. dan Okumura, T. 2000. Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta:

Pradnya Paramita.