## RANCANG BANGUN AWAL MESIN LAS GTAW SEMI OTOMATIS UNTUK PENGELASAN PLAT BAJA
Alaya Fadllu Hadi Mukhammad 1 ,  Bambang Setyoko 1 , Murni 1
Muhammad Amiruddin 2 Kevin Kusumo Abdillah 3 Rizki Saputra Utama 3

## ABSTRAK
Proses pengelasan GTAW banyak digunakan untuk industri makanan, pressure vessel, pesawat terbang maintenance dan manufaktur. Parameter-parameter pengelasan GTAW optimal merupakan salah satu faktor utama  untuk menghasilkan lasan yang baik. Akan tetapi pada pengelasan manual Beberapa masalah yang timbul pada pengelasan adalah perbedaan tingkat keahlian operator las serta perubahan kondisi fisik dan psikis operator las. Tujuan  utama  rancang  bangun  ini  adalah  membuat  desain,  manufaktur  mesin  las GTAW  semiotomatis  dapat  bekerja  dengan  baik.  Ujicoba  pengelasan  kemudian dievaluasi  menggunakan  metode  visual.  Rancang  bangun  ini  terdapat  3  sistem  yaitu sistem  pengelasan,  Sistem  Monitoring,    Kontrol  dan  Penggerak  Pengelasan  GTAW, sistem feeder kawat las(Gambar 3.2 ). Rangka berupa meja ukuran 1x1 m dan terbuat dari profil hollow baja karbon rendah. Hasil pengujian mesin las dapat bekerja dengan baik. Hasil uji coba pengelasan menunjukkan bahwa .
Kata Kunci: Rancang Bangun, GTAW, Semi Otomatis

## PENDAHULUAN
Pengelasan  GTAW  seperti  halnya  GMAW  dikembangkan  dari  tahun  1940  ketika Perang  Dunia  kedua  dimulai.  Pengembangan  las  GTAW  bertujuan  untuk  membantu pengelasan  pada  material  sulit  seperti  alumunium  dan  magnesium.    Penggunaan  GTAW sekarang  telah  berkembang  untk  penggunaan  Stainless  Steel  dan  Baja  Kekuatan  Tinggi (Jeyaprakash dkk, 2015)
Pengelasan  GTAW (Gas  Tungsten  Arc  Welding) mengacu  terminologi  penggunaan Tungsten sebagai elektroda dan Gas sebagai pelindung las dari Oksigen di atmosfer. Jika dalam kondisi pengelasan yang benar, Elektroda tungsten harusnya tidak meleleh (non consumable electrode).  Untuk mencegah oksidasi Gas (Ar, He, or Ar-He mixture) biasanya disemburkan melalui torch. Pengelasan GTAW optimal pada pengelasan plat logam mencapai 0,25 inch. Walaiupun  jenis  pengelasan  lain  bayak  yang  lebih  efisien  dan  murah,  akan  tetapi  faktor
1 Program Sarjana Terapan Rekayaya Perancangan Mekanik, Sekolah Vokasi, Universitas Diponegoro Semarang
2 Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas PGRI Semarang
3 Mahasiswa Diploma III Teknik Mesin, Sekolah Vokasi,  Universitas Diponegoro Semarang
kebersihan,  penampakan  dan  kemudahan  dalam  proses  finishing  menjadikan  GTAW  masih banyak digunakan (Jeyaprakash dkk, 2015).
Proses pengelasan GTAW banyak digunakan untuk industri makanan, pressure vessel, pesawat  terbang  maintenance  dan  manufaktur.  Parameter-parameter  pengelasan  GTAW optimal merupakan salah satu faktor utama  untuk menghasilkan lasan yang baik. Akan tetapi pada  pengelasan  manual Beberapa  masalah  yang  timbul  pada  pengelasan  adalah  perbedaan tingkat keahlian operator las serta perubahan kondisi fisik dan psikis operator las, oleh karena itu rancang bangun ini bertujuan untuk memperbaiki kekurangan tersebut.

## METODE PENELITIAN
Proses rancang bangun mesin Las GTAW Semi Otomatis terdiri dari 3 tahapan yaitu pembuatan desain, manufaktur dan uji coba pengelasan.
1. Pembuatan Desain (Perancangan)
Tahap permulaan dalam perancangan adalah menentukan kebutuhan (need) secara umum (Armanto  dkk,  2012).  Tujuan  utama  rancang  bangun  ini  adalah  pembuatan  mesin  las GTAW yang dapat menggantikan pekerjaan manusia secara    pada pengelasan plat baja. Penggantian manusia dilakukan menggantikan gerakan tangan menjadi motor DC yang dihubungkan  ke  shaft  berulir,  sedangkan  umpan  kawat  digantikan  menggunakan mekanisme feeder pengelasan GMAW.
2. Manufaktur
Manufaktur  dilakukan  setelah  proses  perancangan  selesai.  Pada  tahapan  ini  semua komponen mesin dirakit agar dapat berfungsi seperti yang direncanakan.
3. Uji coba pengelasan
Uji  coba  pengelasan  dilakukan  untuk  mengetahui  memastikan  mesin  bisa  berfungsi dengan baikdengan pengelasan tanpa bahan tambah dan dengan bahan tambah.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Desain Mesin Las GTAW Auto feeder berbasis CNC
Desain Mesin Las GTAW Semi Otomatis   untuk Pengelasan Plat Baja menggunakan 3  sistem  yaitu  sistem  pengelasan,  Sistem  Monitoring,    Kontrol  dan  Penggerak  Pengelasan GTAW, sistem feeder kawat las(Gambar 3.1 ). Rangka berupa meja ukuran 1x1 m dan terbuat dari profil hollow baja karbon rendah. Sistem penggerak menggunakan motor DC (ex motor Wiper HINO Lohan) sebanyak 1 buah yang dikontrol menggunakan sistem kontrol berbasis Arduino Uno R3 untuk menggerakkan ke arah X.  Torch  Sistem las GTAW berupa mesin las
GTAW yang berfungsi untuk melebur kawat las, dan feeder kawat menggunakan sistem las GMAW yang telah dimodifikasi. Berikut komponen utama mesin las GTAW semi otomatis.
Tabel 1. Komponen mesin las GTAW Semi Otomatis 1. Flowmeter 7. Mesin las GTAW 2. Tabung Gas Argon 8. Feeder kawat las 3. Motor DC 9. Tempat meletakkan benda kerja 4. Shaft penggerak X 10. Torch 5. Shaft penggerak Y 11. Rangka 6. Panel Power supply , potensio 12. Area pengelasan
Gambar 1. Desain Mesin Las GTAW Semiotomatis

## Manufaktur

## Sistem Pengelasan GTAW
Trafo Las GTAW/MMA Inverter Lakoni Hawk 200E, merupakan mesin las yang dapat digunakan untuk mengelas stainless steel dengan menggunakan Tungsten Inert Gas arus Direct Current .  Menggunakan  Gas  Argon  untuk  melindungi  dari  kontaminasi  zat  yang  bisa
3 4 9 7 8 5 6 2 1 10 11 12
mengganggu pengelasan. Selain itu mesin ini juga tetap dapat berfungsi untuk mengelas besi atau baja dengan metode MMA hingga 200 Ampere non-stop.
Mesin las ini menggunakan teknologi inverter dengan komponen daya MOSFET atau IGBT. Inverter merubah arus Alternating Current dari sumber tegangan menjadi direct current yang kemudian diperkuat menjadi 100 kHz. Hal ini menyebabkan ukuran transformer menjadi 30% lebih kecil.
Tabel 2 Spesifikasi Mesin Las GTAW Daya Listrik 1500 Watt Arus Output 10 - 200 Ampere (GTAW) Gas Argon Efficiency 85% Ketebalan Las 0.3 – 10mm Pendingin Kipas Duty Cycle 60% (200A), 100% (160A) Gambar 2 Mesin Las GTAW Lakoni (https://www.tokopedia.com/jptretailindo/lakoni-hawk-200e-mesin-trafo-las- tig-mma-inverter?)

## Sistem Monitoring,  Kontrol dan Penggerak Pengelasan GTAW
Sistem penggerak terdiri atas 1 power supply , 2 motor DC, 1 driver motor DC Arduiuno R3
 Power supply
Penggunaan power supply ini adalah sebagai penyedia arus listrik DC yang dibutuhkan Motor DC untuk agar  bisa  bergerak  dan  dikombinasikan  dengan relay dan  saklar  sehingga motor DC bisa bergerak maju dan mundur. Kriteria yang dicapai adalah sebagai berikut:
 Kuat arus yang digunakan : 5 A
 Tegangan yang digunakan : 12 V
Gambar 3. Power Supply

##  Motor DC dan bracket
Motor  DC  yang  digunakan  dalam  rancang  bangun  ini  adalah  Motor  DC  komersial penggerak wiper mobil HINO Lohan. Motor DC yang berfungsi sebagai penggerak shaft pada las sehingga mesin bisa berputar dan megikuti alur pengelasan. Bracket adalah dudukan yang digunakan  motor wiper yang  berfungsi  juga  untuk  dudukan pulle y  sehingga  mesin  bisa berputar dengan baik.
Gambar 3.4 Motor DC dan bracket

##  Motor DC driver
Driver Motor DC berfungsi untuk menggerakkan Motor DC dimana perubahan arah Motor DC tersebut bergantung dari nilai tegangan yang diinputkan pada input dari driver itu sendiri dan kecepatan Motor DC.
Driver  Motor  DC  yang  digunakan  adalah Embedded  Module  Series  (EMS)  30  A  H- Bridge . Embedded  Module  Series  (EMS)  30  A  H-Bridge merupakan driver H-Bridge  yang didisain  untuk  menghasilkan drive 2  arah  dengan  arus  kontinyu  sampai  dengan  30  A  pada tegangan 5,5 Volt sampai 16 Volt. Modul ini dilengkapi dengan rangkaian sensor arus beban yang dapat digunakan sebagai umpan balik ke pengendali. Modul ini mampu men- drive beban- beban induktif seperti misalnya relay, solenoid, motor DC,motor stepper, dan berbagai macam beban lainnya.
Gambar 5. Driver Motor Embedded Module Series (EMS) 30 A H-Bridge

##  Arduino R3
Arduino  Uno  R3  adalah  papan  pengembangan (development  board) mikrokontroler yang  berbasis  chip  ATmega328.  Disebut  sebagai  papan  pengembangan  karena  board  ini memang  berfungsi  sebagai  arena  prototiping  sirkuit  mikrokontroler.  Dengan  menggunakan papan  pengembangan,  pengguna    lebih  mudah  merangkai  rangkaian  elektronika mikrokontroler dibanding jika memulai merakit ATMega328 dari awal di breadboard. Arduino Uno memiliki 14 digital pin input / output (atau biasa ditulis I/O, dimana 6 pin diantaranya
dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, menggunakan, koneksi USB, jack listrik, header ICSP dan tombol reset (Novain, 2018)
Pemrograman  board  Arduino  dilakukan  dengan  menggunakan  Arduino  Software (IDE). Chip ATmega328 yang terdapat pada Arduino Uno R3 telah diisi program awal yang sering disebut bootloader . Bootloader tersebut yang bertugas untuk memudahkan melakukan pemrograman  lebih  sederhana  menggunakan  Arduino  Software,  tanpa  harus  menggunakan tambahan hardware lain. Cukup hubungkan Arduino dengan kabel USB ke PC atau Mac/Linux ,  jalankan    software  Arduino  Software  (IDE),  dan  sudah  bisa  mulai  memrogram  chip ATmega328.

## Spesifikasi Ardunio Uno R3:
Chip Mikrokontroller ATmega328 Tegangan Operasi 5V Tegangan Input 7V-12V Digital I/O pin 14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM (~) Analog Input 6 buah Arus DC per pin I/O 20mA Arus DC pin 3,3V 50mA Memori Flash 32kB,  0.5  kB  telah  digunakan  untuk bootloader Gambar 6 Arduino Uno R3
 Pulley dan Belt
Puley dan belt berfungsi untuk mentransmisikan daya dari motor DC menunju shaft berulir. Hasil perhitungan dan ketersediaan di pasar komersial maka pulley yang digunakan  adalah  diameter  39  dan  50  mm  dengan  posisi  penempatan  akselerasi (dipercepat) dan belt yang digunakan adalah  yang digunakan adalah tipe A dengan jarak pusat puley adalah 187,55 mm
Gambar 7. Pemasangan pulley dan belt

##  Shaft berulir
Shaft  berulir  digunakan  untukmenggerakkan  torch  GTAW  dan feeder .  Shaft  berulir yang digunakan berjumlah 3 dengan ukuran ulir withworth 8 G 1inch.
Gambar 8. Pemasangan pulley dan belt

##  Feeder Kawat Las
Feeder merupakan  sebuah  alat  dalam  rangkaian  pengelasan  yang  berfungsi  untuk mengumpankan kawat las. Feeder terdiri dari beberapa bagian utama, antara lain:

## a. Motor
Motor digunakan untuk memutar roller feeder yang mengumpankan kawat torch. Motor ini digerakkan menggunakan power supply direct current 24v 5A.
b. Gulungan Kawat
Gulungan kawat 15 Kg dengan spesifikasi AWS A5.18-05 : ER70S-6 dengan diameter  1 mm. Kode AWS A5.18-05 : ER70S-6 memiliki arti sebagai berikut (https://www.pengelasan.net/kode-kawat-las/):
AWS = American Welding Standart A5.18-05 = elektroda low alloy steel E = Elektroda R = Rod (Dapat digunakan untuk GMAW, tanpa flux) 70 = minimum Tensile Strength 70 KSI S = Elektroda construction Solid 6 = Chemical composition carbon steel
c. Roller
Roller berfungsi untuk mengumpankan kawat dari gulungan kawat disebelah kanan (dari gambar) menuju torch. Terdapat 2 roller yang menjepit kawat dengan roller bawah terhubung dengan  motor,sedangkan roller atas  yang  dijepit  olehtuas  penjepit.  Kawat  dari  gulungan sebelah kanan diarahkan menuju roller ke selang dan torch untuk diarahkan ke mesin las .
Keterangan :
1. Tuas pengunci roller
2. Roller Atas
3. Baut pengunci roller atas
4. Roller bawah
5. Shaft yang terhubung dengan motor
Gambar 9. Mekanisme Roller Feeder
1 2 3 4 5

##  Panel Kontrol
Panel kontrol berfungsi sebagai tempat dari beberapa komponen yaitu, Digital Control Power supply Direct Current 5 A, dan beberapa saklar untuk mengatur feeding wire , gerak torch las  serta  pengaturan  arahny a .  Panel  kontrol  terbuat  dari  bahan  akrilik  bening  yang memiliki ketebalan 3mm.
 Digital Control Power supply Direct Current 5 A
Digital Control Power supply Direct Current 5 A berfungsi untuk mengatur tegangan dari power supply direct  current  ke  motor feeder dan  mengatur  kecepatan linier  dari motor wiper .
Gambar 10 Digital Control Power Supply Direct Current 5 A

##  Power Supply
Power supply berfungsi untuk memberikan daya listrik untuk motor penggerak feeder . Spesifikasi power supply di feeder kawat las 24 V, 5A.
 Flasher
Flasher berfungsi  untuk  memutus  dan  menghubungkan  arus  listrik  secara  otomatis dengan kemampuan 60-200 kedipan tiap menit. Flasher dalam penggunaan las berfungsi untuk mengatur kecepatan keluar dari bahan tambah.

## HASIL PERAKITAN
Semua komponen yang ada kemudian dirakit dan dihubungkan dengan sistem kontrol yang telah dibuat. Gambar 3.11.menunjukkan Mesin Las GTAW yang siap untuk diuji coba pengelasan
Gambar 11. Mesin las GTAW semiotomatis yang telah dirakit

## UJI COBA PENGELASAN
Uji coba pengelasan dilakukan dengan pada plat baja komersial dengan ukuran 120x40x1,5 mm sebanyak dua buah kemudian dilakukan pengelasan dengan kawat feeder spesifikasi AWS A5.18-05 : ER70S-6 diameter 1 mm parameter seperti pada Tabel 3.
Tabel 3. Parameter Pengelasan No. Variasi Tebal Plat (mm) Kecepatan linier (mm/s) Kuat Arus (Ampere) Jarak Tungsten (mm) Kecepatan Feeder (mm/s) 1. 1 1,5 0,5 60 0,5 2
Pada pengujian pengelasan plat dengan ketebalan 1,5 mm dengan variasi jarak tungsten, pada  jarak  tungsten  0,5  mm,  kuat  arus  60  A,  kecepatan  pengelasan  0,5  mm/s,  dan  putaran flasher  160 0 dihasilkan hasil lasan yang  baik  karena  nyala api  yang  stabil  dan  tidak  timbul percikan api saat proses pengelasan.
Gambar 12. Hasil Pengelasan pada variasi 1

## KESIMPULAN
1. Mesin las GTAW semiotomatis dapat bekerja dengan baik
2. Hasil pengelasan pengelasan plat 1,5 mm menunjukkan lasan yang reltif baik.

## SARAN
Mesin las yang dihasilkan masih gerakan satu sumbu yaitu X, ke depannya bisa dikembangkan ke arah Y dengan kontrol PMC.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Tim  penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Kementerian  Riset,  Teknologi  dan Pendidikan  Tinggi  atas  pendanaan  penelitian  ini  melalui  skema  Riset  Pengembangan  dan Penerapan sumber dana selain APBN TA 2018  Universitas Diponegoro Semarang.

## DAFTAR PUSTAKA
Armanto,  Eko.  Aan  Burhanudin,  Didi,  D.K.Dian  Prabowo,  Ismoyo,  Jamari.  2012.
Perancangan Mesin Uji Tribologi Pin on Disc . Prosiding SNST ke-3, Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang
Jeyaprakash, N. Adisu, Haile., Arunprasath, M.2015. The Parameters and Equipments Used in TIG Welding: A Review. The International Journal Of Engineering And Science (IJES).
Novain,  Nanda.  2018. Rancang  Bangun  Sistem  Pengaman  Garasi  Rumah  Dengan  Kendali Jarak  Jauh  Menggunakan  Teknologi  Bluetooth  Berbasis  Arduino . Proyek  Akhir, STIMIK AKAKOM Yogyakarta
https://www.pengelasan.net/kode-kawat-las/ diakses 11 September 2018.
https://www.tokopedia.com/jptretailindo/lakoni-hawk-200e-mesin-trafo-las-tig-mma- inverter?ev_efid=Cj0KCQiAurjgBRCqARIsAD09sg8GXAIo5im83uh8qvGA3lvFD5St TtmDSxP5EWoSJdIqms8OSn62h3caAjOHEALw_wcB:G:s&gclid=Cj0KCQiAurjgBR CqARIsAD09sg8GXAIo5im83uh8qvGA3lvFD5StTtmDSxP5EWoSJdIqms8OSn62h3c aAjOHEALw_wcB&gclsrc=aw.ds&ef_id=V0SJbwAABOzy94-p:20181210084729:s diakses 10 November 2018

## PENULIS:

## 1. ALAYA FADLLU HADI MUKHAMMAD
Program  Sarjana  Terapan  Rekayaya  Perancangan  Mekanik,  Sekolah  Vokasi,  Universitas Diponegoro Semarang
Jl.Prof. H. Sudharto, SH - Tembalang, Semarang. Email : alayad3tm@gmail.com

## 2. BAMBANG SETYOKO
Program  Sarjana  Terapan  Rekayaya  Perancangan  Mekanik,  Sekolah  Vokasi,  Universitas Diponegoro Semarang

## 3. MURNI
Program  Sarjana  Terapan  Rekayaya  Perancangan  Mekanik,  Sekolah  Vokasi,  Universitas Diponegoro Semarang

## 4. MUHAMMAD AMIRUDDIN
Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas PGRI Semarang.

## 5. KEVIN KUSUMO ABDILLAH
Mahasiswa Diploma III Teknik Mesin, Sekolah Vokasi,  Universitas Diponegoro Semarang Jl.Prof. H. Sudharto, SH - Tembalang, Semarang

## 6. RIZKI SAPUTRA UTAMA
Mahasiswa Diploma III Teknik Mesin, Sekolah Vokasi,  Universitas Diponegoro Semarang Jl.Prof. H. Sudharto, SH - Tembalang, Semarang.