Pengaruh variasi arus pengelasan GTAW terhadap sifat mekanik material St 37 (The effect of GTAW welding current variations on the mechanical properties of the Material St 37)
Rirismaranggi S 1 , Syamsuar 2 , Sumardi 3
1,2,3 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe
Jl. Banda Aceh-Medan Km. 280  Buketrata Email: Anggir37@yahoo.com

## Abstrak
Pada  proses  penyambungan  dengan  menggunakan  pengelasan  banyak  tahapan  yang  harus  diperhatikan  untuk mendapatkan  hasil  yang  optimal,  mulai  dari  tahapan  desain  sampai  tahapan  pengerjaan.  Tahapan  desain  yang dimulai  dari  pemilihan  jenis  pengelasan  sampai  pada  pemilihan  sudut  kampuh  yang  digunakan.  Sedangkan  pada tahapan pengerjaan akan dipilih kuat arus  yang sesuai sampai pada posisi pengerjaan. Tujuan penelitian  ini adalah untuk  mengetahui pengaruh arus pengelasan terhadap kekuatan  mekanik  baja St 37 pada pengelasan GTAW. Pada penelitian ini material yang digunakan adalah St 37 dan gas pelindung yang digunakan adalah gas argon serta variasi arus  yang  digunakan  adalah  70  A,  75  A  dan  80  A.  Setelah  dilakukan  penelitian,  maka  pengelasan  GTAW  pada material St 37 dengan variasi arus mempengaruhi nilai kekuatan tarik, kekerasan dan rengangan yang terjadi setelah pengelasan. Hasil  yang didapat adalah arus pengelasan 80  A  memiliki kekuatan tarik dan kekerasan  yang tertinggi dibandingkan  dengan  75  A  dan  70  A  yang  memiliki  kekuatan  tarik  dan  kekerasan  terendah,  sedangkan  rengangan yang tertinggi terjadi pada arus 80A sebesar 10.59%, selanjutnya diikuti oleh arus 75A dengan nilai rengangan yang terjadi sebesar 8.6% dan yang terendah pada arus 70 A yaitus sebesar 2.96%.
Kata kunci :  GTAW, arus pengelasan, kekuatan tarik, kekerasan

## Abstract
In  the  joints  process  by  using  welding  many  stages  must  be  considered  to  get  optimal  results,  starting  from  the design stage to the processing stage. Stages of design that starts from the selection of welding types to the selection of the seam angle used. Whereas at the processing stage, the appropriate current strength  will be chosen up to the working  position.  The  purpose  of  this  study  was  to  determine  the  effect  of  welding  currents  on  the  mechanical strength of St 37 steel on GTAW welding. In this study the material used was St 37 and the protective gas used was argon gas and the current variation used was 70 A, 75 A and 80 A. After conducting the research, the welding of GTAW on the St 37 material with current variations affected the tensile strength values , violence and stretches that occur  after  welding.  The  results  obtained  are  80  A  welding  current  has  the  highest  tensile  strength  and  hardness compared to 75 A and 70 A which has the lowest tensile strength and hardness, while the highest  strain occurs at 80A current of 10.59%, followed by 75A current with a value of stretch which occurred by 8.6% and the lowest in the current 70 A is 2.96%.
Keywords: GTAW, welding current, tensile strength, hardness
1 Pendahuluan
Teknologi  pengelasan  merupakan  salah  satu bagian  yang  tidak  bisa  dipisahkan  dalam  teknologi manufaktur.Secara umum pengelasan dapat didefinisikan  sebagai  suatu  ikatanmetalurgi  pada sambungan  logam atau logam paduan  yang dilakukan pada  saat  logam  dalam  keadaan  cair.  Pada  proses penyambungan  dengan  menggunakan  pengelasan banyak  tahapan  yang  harus  diperhatikan  untuk mendapatkan  hasil  yang  optimal,  mulai  dari  tahapan desain  sampai  tahapan  pengerjaan.  Tahapan  desain yang dimulai dari pemilihan  jenis pengelasan, sampai pada  pemilihan  sudut  kampuh  yang  digunakan.
Sedangkan pada tahapan pengerjaan akan dipilih  kuat arus yang sesuai sampai pada posisi pengerjaan.
Pengelasan GTAW adalah  pengelasan  dengan menggunakan  busur  nyala  yang  dihasilkan  oleh elektroda  tetap  terbuat  dari  tungsten.  Sedang  sebagai bahan  penambah  terbuat  dari  bahan  yang  sama  atau sejenis  dengan  bahan  yang  dilas  dan  terpisah  dari pistol las ( welding gun). Dalam proses penyambungan  ini,  parameter  kuat  arus  pengelasan akan    sangat  mempengaruhi  hasil  las.  Ada  beberapa penelitian  tentang  pengaruh  arus  pengelasan  terhadap sifat  mekanik  atau  kekuatan  dari  sambungan pengelasan  dengan  menggunakan  berbagai  proses pengelasan[1-4].  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah
untuk  mengetahui  pengaruh  arus  pengelasan  terhadap sifat  mekanik  material  St37  menggunakan  proses pengelasan GTAW

## 2 Studi Literatur

## 2.1 Pengelasan GTAW
Pengelasan  (welding)  adalah  salah  satu  teknik penyambungan  logam  dengan  cara  mencairkan sebagian  logam  induk dan  logam pengisi dengan atau tanpa  tekanan  dan  menghasilkan  sambungan  yang kontinyu.  Pada  saat  melaksanakan  proses  pengelasan diperlukan  alat  untuk  mencairkan  logam  atau  alat untuk  memanaskan  logam  yang  akan  disambungkan. Peralatan  pencair  atau  pemanas  logam  dapat didasarkan  pada  penggunaan  energi  listrik  dan  energi gas[5]
Pengelasan GTAW adalah  pengelasan  dengan menggunakan  busur  nyala  yang  dihasilkan  oleh elektroda  tetap  terbuat  dari  tungsten.  Sedang  sebagai bahan  penambah  terbuat  dari  bahan  yang  sama  atau sejenis  dengan  bahan  yang  dilas  dan  terpisah  dari pistol las ( welding gun). Prinsip kerja dari pengelasan ini  adalah  dimana  gas  dihembuskan  ke  daerah  las untuk  melindungi  busur  dan  logam  yang  mencair terhadap  udara  sekitarnya  (oksidasi).  Gas  yang digunakan sebagai pelindung adalah gas Helium (He), gas  Argon  (Ar),  gas  Karbondioksida  (CO2)  atau campuran dari gas –gas tersebut [6]
Elektroda pada GTAW termasuk elektroda tidak terumpan berfungsi sebagai tempat tumpuan terjadinya  busur  listrik.kelompok  elektroda terumpan. Kelompok  elektroda  tak  terumpan  menggunakan batang wolfram sebagai  elektoda  yang  dapat menghasilkan
busur listrik tanpa ikut mencair,Kelompok  elektroda  tak  terumpan  masih dibagi  lagi  kedalam  dua  jenis  yaitu  jenis  dengan logam  pengisi  dan  jenis  tanpa  logam  pengisi. Kelompok  ini  biasanya  menggunakan  gas  mulia sebagai  pelindung  sehingga  secara  keseluruhan  nama kelompok  ini  menjadi  Las Wolfarm  Gas Mulia  / TIG welding . welding .  Kelompok  ini  digunakan  dua macam  gas  pelindung  yaitu  gas  mulia  dan  gas  CO2. Kelompok  dengan  pelindung  gas  mulia  nama keseluruhannya  menjadi  Las  busur  logam  gas mulia/ MIG ( Metal Inert Gas ) welding . Pada umumnya gas  pelindung  yang  digunakan  berupa  campuran  dari gas Ar dan gas CO2

## 2.2 Baja ST37
Baja ST 37 banyak digunakan untuk kontruksi umum  karena  mempunyai  sifat  mampu  las  dan kepekan terhadap retak las. Baja ST 37 adalah berarti baja  yang  mempunyai  kekuatan  tarik  antara  37 kg/mm2 sampai 45kg/mm2 .Kekuatan tarik ini adalah maksimum  kemampuan  sebelum  material  mengalami patah.  Kekuatan  tarik  yield  (σy)  baja  harganya dibawah  kekuatan  tarik  maksimum.  Baja  pada  batas kemampuan  yield  merupakan  titik  awal  dimana
sifatnya  mulai  berubah  dari  elastis  menjadi  plastis, Perubahan  sifat  material  baja  tersebut  pada  kondisi tertentu  sangat  membahayakan  fungsi  konstruksi mesin.  Kemungkinan  terburuk  konstruksi  mesin  akan mengalami kerusakan ringan sampai serius. Baja St 37 dijelaskan  secara  umum  merupakan  baja  karbon rendah,  banyak  sekali  digunakan  untuk  pembuatan baja  batangan,  tangki,  perkapalan,  jembatan,  menara, pesawat angkat dan dalam permesinan.

## 2.3 Pengujian Uji Tarik
Pengujian  uji  tarik  digunakan  untuk  mengukur ketahanan  suatu  material  terhadap  gaya  statis  yang secara  lambat.  Salah  satu  cara  untuk  mengetahui besaran  sifat  mekanik  dari  logam  adalah  dengan  uji tarik.  Sifat  mekanik  yang  dapat  diketahui  adalah kekuatan  dan  elastisitas  dari  logam  tersebut.Uji  tarik banyak  dilakukan  untuk  melengkapi  informasi rancangan  dasar  kekuatan  suatu  bahan  dan  sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Nilai kekuatan dan elastisitas dari material uji dapat dilihat dari kurva uji tarik [7]

## 2.4 Pengujian Uji Kekerasan
Proses pengujian logam kekerasan logam dapat diartikan  sebagai  kemampuan  suatu  bahan  terhadap pembebanan  dalam  perubahan  yang  tetap.  Harga kekerasan  bahan  tersebut  dapat  dianalisis  dari besarnya pembebanan  yang diberikan terhadap  luasan bidang  yang  menerima  pembebanan  [8].  Kekerasan ( Hardness ) adalah  salah satu sifat mekanik dari  suatu material.  Kekerasan  suatu  material  harus  diketahui khususnya  untuk  material  yang  dalam  penggunaanya akan  mangalami  pergesekan  ( frictional  force )  dan deformasi  plastis..  Lebih  ringkasnya  kekerasan didefinisikan  sebagai  kemampuan  suatu  material untuk menahan beban identasi atau penetrasi [9].

## 3 Metode Penelitian
Material  yang  digunakan  untuk  enelitian  ini adalah pelat baja St 37 dengan ketebalan 3mm. Proses pengelasan  menggunakan  las  GTAW  dengan  jenis elektroda  yang  digunakan  adalah  EWTH-2%  dengan diameter  2,4  mm.  Gas  yang  digunakan  adalah  gas argon. Arus yang di variasi adalah 70A, 75A dan 80A dengan  menggunakan  jenis  sambungan  kampuh  I terbuka. Setelah proses pengelasan dilakukan pengujian  kualitas  pengelasan  secara  visual  untuk melihat kualitas pengelasan apakah  menagalami cacat las  atau  tidak.  Berdasarkan  pengamatan  tidak  ada cacat  las  yang  terjadi  sehingga  specimen  hasil pengelasan  ini  dilanjutkan  dengan  pembentukan specimen  untuk  uji  tarik  dan  kekerasan.  Pada  proses pembuatan specimen uji tarik, bahan dipotong dengan ukuran  panjang  200  mm  dan  lebar  20  mm  dengan mengacu  ke  standar  ASTM  E-8  seperti  gambar  1 dibawah ini:
Gambar 1. Spesimen Uji Tarik
Setelah  pembentukan  specimen  uji  tarik, selanjutnya  dilakukan  pengujian  uji  tarik  yang bertujuan  untuk  mengetahui  kekuatan  tarik  benda  uji. Selain  uji  tarik  pada  penelitian  ini  juga  dilakukan pengujian  kekerasan  material  yang  bertujuan  untuk mengetahui nilai kekerasan suatu bahan.

## 4   Hasil dan Pembahasan

## 4.1 Hasil pengujian tarik
Pengujian  tarik  dilakukan  untuk  mengetahui kekuatan  tarik  sambungan  las  GTAW  dengan  variasi arus  pengelasan.  Spesimen  hasil  pengujian  tarik dengan  variasi  arus  70  A,  75  A  ,  80  A  dan  tanpa pengelasan  dapat dilihat pada gambar 2 berikut:
(a)                    (b) (c) (d)
Gambar  2 .  (a)  70  A,  (b)  75  A,  (c)  80  A,  (d)  tanpa perlakuan
Dari hasil pengujian tarik pada kelompok variasi arus  pengelasan  yang  sudah  diperoleh  kemudian  data yang  berubah  nilai  tegangan  tarik  (tensil  strength), serta tegangan seperti Pada Gambar 3 dibawah ini:
Gambar  3. Grafik  pengaruh  variasi  arus  pengelasan GTAW terhadap kekuatan tarik material ST 37
Dilihat  pada  gambar  3  kekuatan  tarik  pada pengelasan  dengan  arus  80  A  didapat  kekuatan  tarik tetinggi    yaitu  sebesar  38.19  kgf/mm2,  selanjutnya
pada  pengelasan  dengan  arus  75  A  didapat  kekuatan tarik  sebesar  36.99  kgf/mm2  dan  pada  pengelasan dengan arus 70 A didapat kekuatan tarik yaitu sebesar 33.32 kgf/mm2, sedangkan pada raw  material didapat kekuatan  tarik  sebesar  40.63  kgf/mm2.  Setelah diketahui  nilai  kekuatan  tarik  maka  diketahui hubungan antara gaya tarik dan kekuatan tarik.

## 4.2 Hasil Pengujian Kekerasan
Pengujian  kekerasan  dalam  penelitian  ini menggunakan  alat  uji  kekerasan Rockwell dengan pembebanan  sebesar  150  Kgf,  dari  hasil  perhitungan nantinya  akan  diperoleh  nilai  kekerasan Rockwell (HRC). Pengujian kekerasan diambil di lima titik pada material hasil pengelasan yaitu weld metal, base metal 1 , base metal 2 dan daerah HAZ 1 dan HAZ 2.
Gambar  4. Grafik  perbandingan  nilai  kekerasan material hasil pengelasan dengan variasi arus
Berdasarkan  grafik  seperti  gambar  4  diatas maka  didapat  nilai  kekerasan  tertinggi  terdapat  pada pengelasan  dengan  arus  80  ampere,  selanjutnya disusul dengan pengelasan dengan arus 75 ampere dan yang  terendah  pada  pengelasan  dengan  arus  70 ampere.

## 4.3 Analisa Pengarus Arus
Berdasarkan  data  pengujian  tarik  dapat dijelaskan bahwa semakin tinggi arus yang digunakan maka  semakin  tinggi  kekuatan  tarik  yang  dihasilkan. Pada  arus  70A  nilai  kekuatan  tarik  adalah  1001.32 kgf.  Pada  arus  75A  nilai  kekuatan  tarik  1119.38  kgf. Dan  pada  arus  80A  nilai  kekuatan  tarik  1189.18  kgf. Adapun yang tanpa perlakuan memiliki nilai kekuatan tarik 1253.33 kgf.
Selanjutnya  terdapat hasil pengujian kekerasan Rockwell  (HRC)  dapat  dilihat  bahwa  nilai  kekerasan yang  dihasilkan  semakin  tinggi  arusnya  semakin tinggi  nilai  kekerasannya.  Nilai  tertinggi  didapatkan pada  arus  80A  dengan  nilai  74.50  HRC.  Pada  arus 75A  nilai  kekerasannya  73.50  HRC.  Dan  yang terendah  pada  arus  70A  dengan  nilai  kekerasannya 72.50 HRC.
5 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan  bahwa  arus  pengelasan  pada  proses pengelasan  GTAW  berpengaruh  terhadap  kekuatan tarik  dan  kekerasan  pada  material  ST  37.  Nilai kekuatan  tarik  tertinggi  terjadi    pada  pengelasan dengan  arus  80  ampere  dengan  gaya  luluh  sebesar 1189.18  kgf,  kekuatan  luluh  sebesar  33.17  kgf/mm2, gaya tarik dengan nilai sebesar 1375.01 kgf, kekuatan tarik  sebesar  38.19  kgf/mm2  dan  regangan  yang terjadi  sebesar  10.59  %.  Terjadinya  penurunan kekuatan  dan  kekerasan  material  hasil  pengelasan dibandingkan  dengan base  material yang  tanpa pengelasan.

## Referensi
[1]  A.  Q.  M  Yogi  Nasrul  L.,  Heru  Suryanto,
“PENGARUH  VARIASI  ARUS  LAS  SMAW TERHADAP KEKERASAN DAN KEKUATAN TARIK SAMBUNGAN DISSIMILAR  STAINLESS  STEEL  304  DAN
ST 37,” J. Tek. Mesin , vol. 24, no. 01, pp. 1–12, 2016.
[2]  A.  Azwinur,  S.  A.  Jalil,  and  A.  Husna,
“PENGARUH VARIASI ARUS PENGELASAN TERHADAP SIFAT MEKANIK  PADA  PROSES  PENGELASAN
SMAW,” J.  POLIMESIN ,  vol.  15,  no.  2,  p.  36, Sep. 2017.
[3]  S.  A.Jalil,  Z.  Zulkifli,  and  T.  Rahayu, “ANALISA  KEKUATAN  IMPAK  PADA PENYAMBUNGAN  PENGELASAN  SMAW MATERIAL  ASSAB  705  DENGAN  VARIASI ARUS  PENGELASAN,” J.  POLIMESIN ,  vol. 15, no. 2, p. 58, Sep. 2017.
[4]  A. Supandi, “Pengujian Kekuatan Mekanik Hasil Sambungan  Las  Aluminium  5083  Dengan Metode Las Gtaw (Gas Tungsten Arc Welding),”
Apr. 2019.
[5] L. Andewi, “PENGARUH VARIASI ARUS PADA HASIL  PENGELASAN  TIG  (TUNGSTEN  INERT GAS)  TERHADAP  SIFAT  FISIS  DAN  MEKANIS PADA ALUMUNIUM 6061,” 2016 .
[6]   D.  M.  Sari, Pengaruh  Suhu  Preheating  Pada Hasil  Pengelasan  Gtaw  Terhadap  Sifat  Fisis Dan Mekanis Stainless Steel 304 . 2015.
[7]  D.  M.  Sari, Pengaruh  Suhu  Preheating  Pada Hasil  Pengelasan  Gtaw  Terhadap  Sifat  Fisis Dan Mekanis Stainless Steel 304 . 2015.
[8]  M.  F.  Kumayasari  And  A.  I.  Sultoni,  “Studi  Uji Kekerasan  Rockwell  Superficial  Vs  Micro Vickers Comparation Study Of Hardness Testing By Using Rockwell Superficial Vs
Microvickers,” Vol. 2, No. 2, Pp. 85–89, 2017.
[9]  E.  Saputra,  “Pengaruh  Arus  Pengelasan  Smaw Terhadap  Sifat  Mekanik  Pada  Material  St  37,”
Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2012.