STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS HASIL PENGELASAN SAMBUNGAN KAMPUH

V PADA BAJA KARBON RENDAH MENGGUNAKAN ELEKTRODA LOW

HYDROGEN

Adi Pamungkas

1, Harlian Kadir

1, Ayip Rosidi

2

1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung

2 Alumni Jurusan Teknik Mesin Angkatan 2008/2009

Jl. Gegerkalong Hilir Ds Ciwaruga Kab. Bandung.

Telpon : 081573297026/E-mail: pamungkas12345@yahoo.com

Abstrak

Proses pengelasan menyebabkan terjadinya perubahan sifat dari logam yang dilas, perubahan itu

diantaranya : sifat fisik, sifat mekanik dan sifat kimia. Perubahan ini disebabkan oleh variasi

penggunaan arus las, pengaruh kecepatan pengelasan, komposisi kimia fluks dari elektroda yang

digunakan, teknik pengelasan dan yang lainnya. Untuk mengetahui perubahan sifatnya tersebut

maka dilakukan pengujian antara lain pengujian merusak (destructive test) yaitu dengan uji tarik, uji

lengkung, dan uji kekerasan dengan menggunakan American Standard for Testing and Materials

(ASTM). Pengujian tidak merusak (non-destructive test) yaitu dengan radiografi sinar x .

Bahan yang digunakan adalah baja karbon rendah dengan ukuran 300x125x10 mm. Terlebih dahulu

benda kerja dilaksanakan pengujian spektrometri yang bertujuan untuk mengetahui komposisi

kimianya. Elektroda yang digunakan adalah elektroda E7016 yang memiliki kandungan unsur

hidrogen rendah (low hydrogen). Proses pengelasannya menggunakan proses las busur listrik atau

Shielded Metal Arc Welding (SMAW).

Hasil pengujian menunjukkan bahwa sifat mekanik dari hasil las menghasilkan kualitas yang baik,

hal ini dibuktikan dengan hasil uji tarik yang daerah putusnya berada di luar dari daerah las dan

kekuatan tarik maksimumnya melebihi kekuatan tarik dari bahan utamanya, hasil uji lengkung yang

tidak mengalami retak dan hasil uji kekerasan yang daerah lasnya memiliki nilai kekerasan yang

paling tinggi.

Kata kunci : Pengelasan, baja karbon rendah, elektroda E7016.

1. PENDAHULUAN

Kualitas hasil pengelasan pada umumnya

bergantung pada keterampilan juru las.

Kerusakan hasil las baik di permukaan

maupun di bagian dalam sulit dideteksi.

Selain itu karena struktur yang dilas

merupakan bagian integral dari seluruh badan

material las, maka retakan yang timbul akan

menyebar luas dengan cepat, bahkan bisa

menyebabkan kecelakaan yang serius.

Pengujian dan pemeriksaan daerah las sangatlah

penting untuk menentukan kualitas produk-

produk atau spesimen-spesimen tertentu.

Baja karbon adalah paduan antara unsur besi

dengan unsur karbon yang membentuk

senyawa unsur logam Fe dengan C yang disebut

sebagai karbida besi (Fe3C). Unsur-unsur yang

sering terdapat pada baja karbon antara lain :

unsure nikel, mangan, silisium, phosphor,

sulfur dan sebagainya. Unsur-unsur tersebut

akan mempengaruhi sifat-sifat dari baja karbon

tersebut. Proses pengelasan pada baja karbon

rendah menyebabkan baja mengalami

perubahan fasa. Fasa-fasa yang terjadi pada

pengelasan baja karbon rendah ditunjukkan pada

gambar 1.

Las busur listrik atau Shielded Metal Arc

Welding (SMAW) dikenal juga dengan istilah

Manual Metal Arc Welding (MMAW) adalah

suatu proses penyambungan dua logam atau

lebih menjadi suatu sambungan yang tetap

dengan menggunakan sumber panas listrik

dan bahan tambah/pengisi berupa elektroda

terbungkus. Pada proses las elektroda

terbungkus, busur api listrik yang terjadi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

antara ujung elektroda dan logam induk (base

metal) akan menghasilkan panas. Panas inilah

yang mencairkan ujung elektroda (kawat las)

dan benda kerja secara setempat. Busur listrik

yang ada dibangkitkan oleh mesin las.

Elektroda yang dipakai berupa kawat yang

dibungkus oleh pelindung berupa fluks.

Dengan adanya pencairan ini maka kampuh las

akan terisi oleh logam cair yang berasal dari

elektroda dan logam induk, terbentuklah

kawah cair, lalu membeku maka terjadilah

logam las (weldment) dan terak (slag) seperti

terlihat pada Gambar 2.

Gambar 1. Diagram Fasa Fe-C

Gambar 2. Skema Las SMAW

Proses pemindahan logam elektroda terjadi

pada saat ujung elektroda mancair dan

membentuk butiran-butiran yang terbawa oleh

arus dari pada busur listrik yang terjadi.

Apabila menggunakan arus listrik yang besar

maka butiran logam cair yang terbawa akan

menjadi halus sebaliknya bila arus yang

dipakai kecil maka butirannya akan menjadi

lebih besar seperti pada Gambar 3. Secara

umum dapat dikatakan bahwa elektroda akan

mempunyai sifat mampu las tinggi bila

pemindahan logam elektroda terjadi dengan

butiran yang halus, sedangkan proses

pemindahan dipengaruhi oleh besar kecilnya

arus dan juga oleh komposisi bahan

pembungkus elektroda (fluks) yang digunakan.

Gambar 3. Pemindahan Logam Cair

Elektroda E7016 Low Hidrogen adalah

elektroda terbungkus yang memiliki kandungan

unsur hidrogen rendah yang memiliki bahan

tambah dan gas pelindung. Spesifikasi elektroda

E7016 dapat dilihat pada tabel 1. Elektroda

terbungkus ini memiliki berbagai macam

komposisi pada inti kawat dan pembungkus

elektrodanya. Inti kawat las berfungsi sebagai

bahan tambah pada saat pengelasan

berlangsung. Sedangkan pembungkus berfungsi

untuk memberikan gas pelindung untuk

mencegah kontaminasi pada busur dan logam las

dari pengaruh oksigen, nitrogen dan hidrogen

yang terdapat di udara. Membentuk lapisan

terak (slag) di atas kawah las dan endapan

logam. Mengionisasi unsur untuk menghaluskan

busur las. Menghasilkan zat deoxidizer dan

pembersih untuk menghaluskan struktur butiran

logam las.. Memberikan serbuk besi untuk

mempercepat laju pengisian. menyerap

kelembaban apabila berada di udara terbuka.

Dalam skema penelitian ini, penulis membatasi

permasalahan dengan batasan masalah sebagai

berikut :

1. Bahan benda kerja yang di las Baja Karbon

Rendah S 235 JR

2 Pengelasan menggunakan proses las busur

listrik atau Shileded Metal Arc Welding

(SMAW).

3. Elektroda yang digunakan adalah elektroda

AWS E7016.

4. Sambungan yang dipilih adalah sambungan

tumpul (butt joint) alur tunggal v (single v-

groove).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Standar pengujian menggunakan American

Standard for Testing and Materials (ASTM).

Tabel 1. Spesifikasi Elektroda E7016

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui :

1. Mengetahui sifat fisis dan mekanis dari hasil

pengelasan.

2. Mendapatkan parameter pengelasan yang

ideal untuk menghasilkan sambungan las

yang baik kualitasnya.

2. METODE PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan metoda sebab akibat

dengan tujuan untuk mencari permasalahan yang

sering terjadi dilapangan, sehingga ditemukan

jawaban dari permasalahan pengelasan ini.

Gambar 4. Benda Kerja

Gambar 5. Diagram Alir Penelitian

Gambar 6. Mesin Uji Komposisi Kimia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pengujian Komposisi Kimia Pengujian

komposisi kimia bertujuan untuk mengetahui

kandungan unsur karbon dan unsur kimia

lainnya yang terdapat pada benda kerja dengan

ukuran spesimen 50X10 (mm) seperti terlihat

pada gambar.4.

Welding Procedure Specification (WPS) yaitu

data arus pengelasan yang dipilih dalam

penelitian ini :

Tabel 2. Data Arus Pengelasan

Procedure Qualification Record (PQR)

Pengujian NDT dengan Radiografi Sinar X

Pengujian DT dengan Uji Tarik, Uji Bending

dan Uji Kekerasan

Gambar 7. Mesin Uji Universal

Gambar 8. Spesimen Uji Tarik

(ASTM E 8)

Gambar 9.Spesimen Uji Bending

(ASTM E 190)

Gambar 10. Mesin Uji Kekerasan

(ASTM E 92)

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengujian Komposisi Kimia yang didapat

adalah sebagai berikut :

Tabel 3. Hasil Pengujian Komposisi Kimia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hasil pengujian komposisi kimia menunjukkan

bahwa kandungan karbon (C) yang dimiliki

oleh benda kerja adalah 0,14%, hal ini

membuktikan bahwa benda kerja termasuk

dalam kelompok baja karbon rendah.

Pengujian radiografi sinar x bertujuan untuk

mengetahui adanya cacat las yang terjadi di

daerah hasil las. Dari hasil pengujian

menunjukkan terdapat 6 cacat porositas pada

daerah las. Terdapat empat buah porositas

yang panjangnya melebihi panjang standar

ASTM yaitu 3,2 mm. ke empat titik tersebut

panjangnya 6,5 mm, 4,5 mm, 4,5 mm dan 5

mm. sedangkan dua titik yang lain panjang

porositasnya 1 mm dan 3 mm. hasil las

dinyatakan gagal, karena terdapat porositas

yang panjangnya melebihi panjang standar

ASTM. Hasil pengujian bending menunjukan

bahwa tidak ada retak (crack) yang terjadi di

semua spesimen, baik spesimen uji bending

muka ataupun spesimen uji bending akar. Hal

ini menunjukkan bahwa hasil lasnya baik.

Gambar 11. Struktur Mikro Hasil Las

Tabel 4. Hasil Uji Tarik

Dari hasil uji tarik, kekuatan tarik maksimum

spesimen 1 adalah 37,12 kg/mm2, sedangkan

kekuatan tarik maksimum spesimen 2 adalah

37,14 kg/mm2, sehingga diperoleh nilai rata –

rata kekuatan tarik maksimun dari hasil las

adalah 37,28 kg/mm2. Nilai ini lebih besar

dari nilai kekuatan tarik maksimum bahan

utamanya S 235 JR yaitu 37 kg/mm2. Hal ini

menunjukkan bahwa hasil lasnya baik.

Tabel 5. Hasil Uji Bending

Gambar 12. Hasil Uji Kekerasan

Hasil pengujian kekerasan menunjukan bahwa

jalur 3 dengan nilai distribusi kekerasan yang

lebih tinggi dibanding dengan jalur yang

lainnya. Jika dilihat dari segi daerahnya, daerah

las memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi

dibanding dengan daerah yang lainnya, hal

ini disebabkan karena ukuran butir daerah las

lebih kecil dibanding dengan daerah yang

lainnya. Ketiga daerah tersebut terdapat

perbedaan ukuran butir. Ukuran butir daerah

HAZ lebih besar bila dibandingkan dengan

ukuran butir daerah logam las dan daerah logam

induk.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel 6. Hasil Uji Kekerasan (ASTM E 92)

4. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Sifat fisis dan mekanis dari hasil pengelasan

: Dari struktru mikro yang dihasilkan,

terdapat dua fasa yaitu fasa ferit (a) dan

fasa perlit (a+Fe3C). ukuran butir terkecil

terdapat pada daerah las, sedangkan

ukuran butir terbesar terdapat pada daerah

HAZ. sifat mekanis dari hasil pengelasan

menunjukkan kualitas hasil las yang baik.

2. Parameter penggunaan elektroda E7016

low hydrogen dan arus las yang dipilih

menghasilkan sambungan las yang memiliki

sifat mekanik yang baik walaupun tanpa

dilakukan proses preheat dan post weld

heat treatment (PWHT).

Saran

1. Elektroda sebaiknya dipanaskan

terlebihdahulu sesuai dengan prosedur.

2. Gunakan diameter elektroda E7016 Ø 2,6

mm untuk akar las (root pass).

3. Gunakan prosedur pengelasan yang benar.

DAFTAR PUSTAKA

1. ASME Sec IX, Welding General

Requirement. Amerika.

2. ASTM E8M - 04, 2003, Standard Test

Methods for Tension Testing of Metalic

Materials (Metric), West Conshohocken,

Amerika.

3. ASTM E 190, 2003 Standard Test Method

for Guided Bent Test for Ductility of Welds,

West Conshohocken, Amerika.

4. ASTM E92 - 82, 2003, Standard Test

Method for Vickers Hardness of Metalic Materials (Metric), West

Conshohocken, Amerika.

5. BOC, 2007, Welding Consumables-Mild

Steel Sec.8.

6. Wiryosumarto, Harsono dan Yoshie

Okumura, 1996, Teknologi Pengelasan

Logam, Cetakan ke-7, Jakarta; Pradnya

Paramita.