## MEKANIKA : JURNAL TEKNIK MESIN
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Volume 10 No. 1 (2024) ISSN: 2460-3384 (p); 2686-3693 (e)
PENGARUH ACTIVE FLUX SiO 2 DAN MnO 2 PADA PENGELASAN A-TIG UNTUK SAMBUNGAN DISSIMILAR METAL PADA KAPAL PERANG
Dika Anggara 1 , Eriek Wahyu RestuWidodo 2 , Priyambodo Nur Adi Nugroho 3 , Ruddianto 3 , Aang Wahidin 3
1 Teknik Pengelasan dan Fabrikasi, Teknik Bangunan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia
2 Teknik Pengelasan, Teknik Bangunan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia
3 Teknik Perancangan dan Konstruksi Kapal, Teknik Bangunan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Indonesia email: dika.anggara@ppns.ac.id

## ABSTRAK
Salah  satu  kelemahan  pengelasan  TIG  (Tungsten  Inert  Gas)  pada  penyambungan dissimilar metal untuk penerapan pada sambungan las di kapal perang adalah hasil penetrasi yang dangkal dan harus ada penggunaan buttering weld . Pengembangan terus dilakukan untuk memecahkan  masalah  tersebut  hingga  ditemukan  metode  A-TIG  (Activated  Tungsten  Inert Gas) untuk meningkatkan kedalaman penetrasi. A-TIG merupakan salah satu pengelasan yang memanfaatkan oksida logam yang berbentuk pasta. Pada penelitian ini digunakan jenis active flux SiO 2 dan MnO 2 ditinjau dari kedalaman penetrasi dan strukturmikro dari sambungan las. Kedalaman penetrasi dengan Active flux SiO 2 lebih dalam dibandingkan dengan MnO 2 . Pada daerah  HAZ carbon  steel terdapat  sturktur  mikro grain  boundary  ferrite,  acicular  ferrite, bainite, dan perlite . Sementara itu, pada bagian weld metal terdapat grain boundary ferrite, bainite, dan pearlite . HAZ stainless steel terjadi pertumbuhan dendrite ferrite yang melintasi weld metal.
Kata kunci: A-TIG (Activated Tungsten Inert Gas), SiO 2 flux, MnO 2 flux, dissimilar metal

## PENDAHULUAN
Pengelasan TIG (Tungsten Inert Gas) merupakan pengelasan yang banyak digunakan pada  penyambungan  logam  yang  berbeda  jenis  atau  disebut dissimilar  metal karena menghasilkan  kualitas  sambungan  yang  baik  [1].  Salah  satu  pengaplikasiannya  pada  kapal perang  yang  menggunakan  kombinasi material carbon  steel dan stainless  steel .  Akan  tetapi penggunaan  TIG  pada dissimilar  metal memiliki  keterbatasan  hanya  sampai  ketebalan maksimum 5 mm saja. Akan terjadi kerumitan jika pengelasan dilakukan pada logam dengan ketebalan diatas 5 mm karena dibutuhkan 2 logam pengisi (filler metal) dalam proses buttering weld [2]. Buttering  weld adalah  proses  pelapisan  yang  tujuannya  menyamakan  sifat  antara logam  induk  dan  logam  las  agar  terjadi  sambungan  yang  baik.  Proses  ini  dirasa  kurang ekonomis  sehinga  dibutuhkan  pengembangan  pada  proses  pengelasan  yang  relatif  murah namun memiliki kualitas yang baik. Penemuan metode A-TIG (Activated Tungsten Inert Gas)
sebagai solusi baru pada pengelasan dissimilar metal mulai dikembangkan oleh Paton Electric Welding Institute (PWI) di Kiev, Ukraina [3].
A-TIG welding mampu  meningkatkan  penetrasi  las  pada  material  tebal  seperti  pelat atau  pipa  dengan single  pass tanpa  preparasi  maupun  penggunaan  filler  metal  [4].  A-TIG welding merupakan metode pengelasan yang memanfaatkan activated flux yang memberikan pengaruh  besar  dibandingkan  dengan  TIG  konvensional  meskipun  dengan  penggunaan parameter las yang sama [5]. Ilustrasi dari perbandingan kedua las tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Perbandingan kedalaman penetrasi Las TIG konvensional dan A-TIG
Pada  proses  pengelasan  A-TIG  membutuhkan  penambahan active  flux untuk memberikan  penetrasi  yang  dalam. Active  flux yang  biasa  digunakan  dalam  A-TIG  dapat berupa  bubuk  oksida  atau  halida  yang  dicampur  dengan  menggunakan  aseton  atau  metanol untuk dibuat seperti pasta [6]. Terdapat banyak jenis active flux yang dikembangkan dalam A- TIG welding .  Beberapa  diantaranya  adalah  TiO 2 dan  ZnO  yang  sering  digunakan  pada sambungan dissimilar  metal .  Namun  pada  penelitian  yang  lain  jenis active  flux SiO 2 menghasilkan  penetrasi  lebih  dalam  dari  TiO 2 [7].  Oleh  karena  itu,  penulis  melakukan penelitian  terhadap  pengaruh active  flux SiO 2 dan  MnO 2 pada  pengelasan dissimilar  metal untuk  melihat  dampaknya  terhadap  kedalaman  penetrasi,  kekerasan  dan  struktur  mikro  dari sambungan las.

## PROSEDUR EKSPERIMEN
Material  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  sambungan dissimilar  metal antara carbon steel SA 283 Gr C disambung dengan stainless steel SA 240 Tp. 304L dengan dimensi  150  x  100  mm  ketebalan  masing  -  masing  pelat  8  mm.  Persiapan  material  yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Persiapan test piece sebelum dilakukan proses pengelasan
Active flux yang digunakan adalah SiO 2 dan MnO 2 . Proses pengelasan yang digunakan adalah TIG  (Tungsten  Inert  Gas)  dengan  arus  200  A  dan  gas  pelindung  berupa  Argon  (Ar) dengan flow rate 15 L/m. Jenis sambungan yang digunakan adalah square butt joint . Sedangkan pengujian  yang  dilakukan  meliputi  uji  makro  untuk  mengetahui  kedalaman  penetrasi  dari masing  –  masing  jenis active  flux .  Selanjutnya  pengujian  mikro  untuk  mengetahui  struktur mikro yang terbentuk setelah hasil pengelasan.
Proses  pengelasan  diawali  dengan  pengaplikasian  oksida  flux  SiO 2 dan  MnO 2 pada permukaan yang disambung. Selanjutnya baru dilaksanakan pengelasan dengan proses TIG. Setelah proses pengelasan selesai, dilakukan pengujian makroskopik untuk melihat kedalaman penetrasi pengelasan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 2. Hasil uji makro flux SiO 2
Gambar 3. Hasil uji makro flux MnO 2
Tabel 1. Hasil pengukuran kedalaman penetrasi SiO 2 dan MnO 2 No Active Flux Kedalaman (mm) 1 SiO 2 3.45 2 MnO 2 2.87
Hasil Pengujian Strukturmikro Active flux SiO 2
(a) (b)
(c)
Gambar 4. Strukturmikro (a) HAZ Carbon Steel, (b) Logam Lasan (Weld Metal), dan (c) HAZ Stainless Steel dengan Active flux SiO 2
Pada  daerah heat  affected  zone  carbon  steel terdapat  sturktur  mikro grain  boundary ferrite,  acicular  ferrite,  bainite,  dan  pearlite .  Strukturmikro grain  boundary  ferrite mendominasi  daerah  HAZ  dikarenakan heat  input yang  tinggi  dan  laju  pendinginan  yang rendah  [8].  Struktur  mikro acicular  ferrite memiliki  bentuk  memanjang  seperti  jarum  yang berorientasi secara acak, struktur mikro acicular ferrite terbentuk karena dibantu proses inklusi pada HAZ [9]. Selain terbentuk oleh non metallic inclusion, acicular ferrite juga bisa terbentuk oleh  hal  lainnya  seperti austenite  grain  size,  cooling  rate,  steel  composition .  Pada  gambar struktur  mikro,  terbentuk  fase bainite dan acicular  ferrite yang  bentuknya  sangat  mirip. Perbedaan yang paling terlihat diantara keduanya adalah daerah asal nukleasinya. Dimana asal terbentuknya acicular ferrite adalah dari non metallic inclusion sedangkan bainite terbentuk dari grain boundary ferrite [10].
Hasil Pengujian Strukturmikro Active flux MnO 2
(b) (c)
Gambar 5. Strukturmikro (a) HAZ Carbon Steel, (b) Logam Lasan (Weld Metal), dan (c) HAZ Stainless Steel dengan Active flux MnO 2
Pada bagian weld metal terdapat grain boundary ferrite, bainite, dan pearlite . Grain boundary ferrite tampak mendominasi, dikarenakan pada daerah weld metal mendapatkan heat input yang  besar  sehingga  memiliki cooling  rate yang  rendah.  Terdapat bainite yang merupakan  kelanjutan  dari grain  boundary  ferrite dan  terdapat  fasa pearlite .  Pada  HAZ stainless steel terjadi pertumbuhan dendrite ferrite yang melintasi area weld metal . Keberadaan ferrite tersebut dipengaruhi oleh cooling rate. Semakin tinggi heat input maka semakin rendah cooling rate. Selanjutnya semakin rendah cooling rate maka akan semakin banyak fasa ferrite yang terbentuk pada austesnitic stainless steel [11].

## KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  oleh  penulis,  dapat  disimpulkan kedalaman penetrasi dengan Active flux SiO 2 lebih dalam dibandingkan dengan MnO 2 . Pada daerah  HAZ carbon  steel terdapat  sturktur  mikro grain  boundary  ferrite,  acicular  ferrite, bainite, dan perlite . Sementara itu, pada bagian weld metal terdapat grain boundary ferrite, bainite, dan pearlite . HAZ stainless steel terjadi pertumbuhan dendrite ferrite yang tumbuh melalui weld metal .

## REFERENSI
[1] Badheka, V. J., Basu, R.,  Omale, J., & Szpunar, J. (2016).  Microstructural Aspects of TIG  and  A-TIG  Welding  Process  of  Dissimilar  Steel  Grades  and  Correlation  to Mechanical Behavior. Transactions of the Indian Institute of Metals, 69(9), 1765–1773. https://doi.org/10.1007/s12666-016-0836-5
[2] Patel, D., & Jani, S. (2021). Techniques to weld similar and dissimilar metals by ATIG welding - an overview. In Materials and Manufacturing Processes (Vol. 36, Issue 1, pp. 1–16). Bellwether Publishing, Ltd. https://doi.org/10.1080/10426914.2020.1802040
[3] Lu, S., Fujii, H., Sugiyama, H., Tanaka, M., & Nogi, K. (2002). Weld Penetration and Marangoni Convection with Oxide Fluxes in GTA Welding. In Materials Transactions (Vol. 43, Issue 11).
[4] Singh, A. K., Kumar, M., Dey, V., & Rai, R. N. (2017). A Study to Increase Weld Penetration in P91 Steel During TIG Welding by using Activating Fluxes. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 225, 012099. https://doi.org/10.1088/1757-899x/225/1/012099
[5] Tseng, K. H. (2013). Development and application of oxide-based flux powder for tungsten inert gas welding of austenitic stainless steels. Powder Technology, 233, 72– 79. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.08.038
[6] Pandya, D., Badgujar, A., & Ghetiya, N. (2021). A novel perception toward welding of stainless steel by activated TIG welding: a review. In Materials and Manufacturing Processes (Vol. 36, Issue 8, pp. 877–903). Bellwether Publishing, Ltd. https://doi.org/10.1080/10426914.2020.1854467
[7] Surendran, N., Luhar, K., Mistry, D., Teacher, M., & Srivastava, S. (2018). Effect of TiO2 Flux and SiO2 Flux Coating on Weld Penetration by A-TIG. International Journal of Mechanical Engineering, 5(4), 16–22. https://doi.org/10.14445/23488360/IJME- V5I4P104
[8] Jurusan, S., Teknik, P., Kejuruan, D., & Mesin, T. (n.d.). Struktur Mikro Las Baja C- Mn Hasil Pengelasan Busur Terendam dengan Variasi Masukan Panas.
[9] WELDING METALLURGY SECOND EDITION. (n.d.).
[10]  Loder, D., Michelic, S. K., & Bernhard, C. (2016). Acicular Ferrite Formation and Its Influencing Factors-A Review. Journal of Materials Science Research, 6(1), 24. https://doi.org/10.5539/jmsr.v6n1p24
[11]  Rodrigues, A., & Loureiro, A. (2004). Effect of cooling rate on the microstructure and hardness of austenitic stainless steel welds. Materials Science Forum, 455–456, 312– 316. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.455-456.312