Industri Inovatif - Jurnal Teknik Industri ITN Malang, Maret 2019
Analisis Pengaruh Variasi Arus Listrik |Aladin

## ANALISIS PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK 90 A, 10 A,130 A TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO HASIL PENGELASAN GAS METAL ARC WELDING (GMAW) PADA BAJA KARBON JIS S50C

## Aladin Eko Purkuncoro
Teknik Mesin , Fakultas Teknologi Industri , Institut Teknologi Nasional Malang aladin_smart@yahoo.com
Abstrak, Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh arus pengelasan terhadap kekuatan tarik, kekerasan, dan struktur mikro las GMAW dengan elektroda AWS 18ER70S- 6 dengan Ø 0.8 mm. Penelitian ini menggunakan bahan baja karbon JIS S50C. Bahan diberi perlakuan pengelasan dengan variasi arus 90 A, 110 A, 130 A dengan menggunaka las GMAW. Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh V dengan sudut 70°. Spesimen dilakukan pengujian Tarik, kekerasan dan foto mikro. Dari pengelasan tersebut didapat beban maksimum yang dibutuhkan untuk memutuskan dari masing-masing jenis Variasi arus pada pengelasan GMAW, bahwa specimen yang paling besar menerima beban yaitu pada Arus 130 A sebesar 74773,3 Newton sedangkan yang paling rendah menerima beban adalah pada Arus 90 A yaitu 71003 Newton. Kekuatan luluh terjadi pada variasi arus 130 A yaitu 337,36 Mpa, urutan kedua yaitu pada Arus 110 A dengan nilai 279 Mpa, sedangkan yang paling rendah yield strengthnya adalah pada Arus 90 A yaitu 299,65 Mpa. Tingkat kekerasan tertinggi terjadi pada daerah HAZ sebesar 254,1 HV dari variasi 130 A, hal ini terlihat pada struktur mikronya yang mengalami perubahan bentuk butir lebih lembut dari arus pengelasan yang lainya.
Kata Kunci : Arus, GMAW, Beban Maksimum, Struktur Mikro

## PENDAHULUAN
Teknologi berkembang seiring dengan perubahan  waktu,  terutama dalam proses produksi  yang  banyak  di  pakai  dalam  dunia industri khususnya
untuk
pelaksanaan pekerjaan kontruksi bangunan, kontruksi kapal, kontruksi perpipaan, pembuatan mesin peralatan pabrik,  dan  pekerjaan  teknik lainya. Selain  untuk  pengerjaan pembuatan produk baru, juga banyak di pakai pengerjaan reparasi dan perawatan diantaranya proses penambalan retak – retak,  mengisi  lubang  coran,  sebagai pemotong  bagian – bagian  yang  akan dibuang maupun mempertebal  bagian yang aus.
Pengelasan ( GMAW ) adalah pengelasan yang menggunakan  shielding  gas.  Shielding  gas berfungsi  sebagai  pelindung  logam  las  saat proses  pengelasan  berlangsung  agar  tidak terkontaminasi  dari  udara  lingkungan  sekitar logam lasan. Karena logam lasan sangat rentan terhadap difusi hidrogen yang dapat
menyebabkan cacat porosity. Pengelasan
GMAW  dapat  menggunakan  gas  argon  (Ar)
yang biasa disebut  MIG ataupun gas Karbondioksida  (Co2)  yang  biasa  disebut MAG.
Berdasarkan  latar  belakang  diatas  maka penelitian  ini  mengambil  judul: “Analisa Pengaruh  Variasi Arus Listrik 90  A,  110  A, 130  A Terhadap Sifat Mekanis dan Struktur Mikro Hasil Pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) Pada  Baja Karbon JIS S50C.
Karena luasnya permasalahan yang dihadapi, maka perlu diberikan batasan- batasan masalah guna mempermudahkan dalam pemahaman dan pengerjaan penulisan ini. Batasan-batasan permasalahannya adalah sebagai berikut:
1. Material  yang  digunakan  untuk dilakukan penelitian proses pengelasan  adalah  baja  carbon JIS S50C.
2. Proses pengelasan menggunakan mesin las Metal
Industri Inovatif - Jurnal Teknik Industri ITN Malang, Maret 2019
Active Gas (MAG),
3. Pengelasan menggunakan variasi arus
:
a. Arus 90 A
b. Arus 110 A
c. Arus 130 A d. Pengujian yang dilakukan anatara lain :
1) Ujian kekerasan mikro (Vickers
) 2) Uji Tarik
3) Penpengujian dan pengamatan struktur mickro

## Standar Penomeran Elektroda
Sesuai dengan klasifikasi elektroda carbon steel menurut AWS A5.18-93, elektroda carbon steel diberi penomoran sebagai berikut :
Gambar 1. Model Penomoran Elektroda

## METODE
Diagram Alir Penelitian
Gambar1. Diagram Alir

## Variabel Penelitian
Variable-variabel  yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Variabel Bebas Variabel  bebas  adalah  variabel  yang tidak  mempengaruhi  oleh  variabel lainnya. Besar variabel bebas dapat kita tentukan, berfungsi sebagai sebab dalam didalam penelitian. Dalam penelitian ini yang menjadi variabel bebas adalah arus las  listrik,  jenis  elektroda  dan  merek mesin las.
2. Variabel Terikat Variabel  terikat  adalah  variabel  dengan besar nilai tergantung dari nilai variabel bebas  dan  besar  variabel  terikat  dapat diketahui  setelah  penelitian  dilakukan. Dalam penelitian yang menjadi variabel terkait setelah pengelasan  yaitu  :  uji kekerasan,
3. Variabel Terkontrol
Variabel terkontrol adalah variabel yang besarnya  ditentukan  sebelum  penelitian dan  nilainya  dijaga  tetap  sama  selama pengujian berlangsung, dalam penelitian ini variabel terkontrolnya adalah variasai arus  pengelasan.  Bahan  atau  material yang  digunakan Baja Karbon JIS  S50C yang  berbentuk plat panjang.  Proses pengelasan  menggunakan  las Metal Active  Gas (MAG) dimana variasi arusnya adalah 90 A, 110 A, 130 A.

## Bahan dan Alat Bahan Uji Yang Digunakan
Dalam penelitian ini uji yang digunakan adalah baja  karbon JIS S50C dengan  ukuran  panjang 200  mm  dan lebar 30mm  tinggi  10mm, kemudian  dipotong  dan  dibentuk  menjadi specimen  uji  tarik,  uji  kekerasan  dan specimen pengamatan struktur mikro.
Industri Inovatif - Jurnal Teknik Industri ITN Malang, Maret 2019

## Gambar2. Pemotongan dan Pembuatan Spesimen Uji
Setelah proses pemotongan selesai selanjutnya dilanjutkan pembuatan jenis kampuh las, dengan menggunakan mesin scrap. Untuk menentukan besar sudut yang akan  dibuat   diperlukan Bevel provactor atau  busur    derajat.    Bentuk    jenis kampuh  yang  akan  digunakan  dalam  penelitian ini adalah:
Kampuh V tunggal
Gambar 3. Standart JSSC (Japan Society Of Steel Construction)

## Proses Pengelasan
Spesimen yang akan dilas pada penelitian ini ada 24  spesimen  yang  terdiri  dari  18  spesimen  uji tarik,  6  spesimen  uji  kekerasan  dan  struktur mikro  yang  kemudian  di  las  menggunakan  las Metal  Active  Gas (MAG).  Dengan  tahapan proses  pengelasan  menggunakan  variasi arus pengelasan.
Gambar 4. Mesin Las GMAW (Gas Metal Arc
Welding)
Gambar 5. Spesimen Uji Setelah Dilas

## Tahapan  Pengujian  yang  Akan Dilakukan Benda Uji Kekerasan
Setelah pengelasan telah dilakukan selanjjutnya menyiapkan  benda  uji  Baja  Karbon  JIS  S50C, kemudian pada benda uji diberi penandaan untuk tempat  yang  akan  ditekan  yaitu  mencakup daerah lasan, daerah HAZ (Heat Affected Zone) dan daerah logam induk.

## Gambar 6. Benda Uji Kekerasan

## Benda Uji Struktur Mikro
1. Alat dan Bahan Yang Digunakan Material yang digunakan yaitu Baja Karbon JIS S50C Alat : 1. Microscope
2. Mesin Poles
3. Bahan etsa : Alkohol (95 %), NHO3
(3%)
Uji Struktur Mikro Daerah las adalah bagian dari material  yang mengalami  proses  pengelasan, bagian  ini  yang  mengalami  proses  pencairan karena  adanya  panas  dibawah  titik cair  dan kemudian  membeku  dikarenakan  terjadinya penurunan suhu.

## Pengujian Tarik
Pengujian  dilakukan  sampai  sampai  spesimen mengalami  patah  atau  putus  dengan  kecepatan tarik konstan. Kecepatan pengujian harus mereta dan teratur.
Industri Inovatif - Jurnal Teknik Industri ITN Malang, Maret 2019
Analisis Pengaruh Variasi Arus Listrik |Aladin

## Gambar 7 Uji Tarik Sebelum Diuji Tarik
Pengujian Kekerasan Pada penelitian ini dilakukan pengujian kekerasan  Micro  Vickers  (uji  Vickers)  sengan tujuan  untuk  mengetahui  distribusi  kekerasan pada  daerah  las (weld Metal),  daerah  HAZ  dan daerah logam induk.
Gambar 8. Spesimen Uji Kekerasan Micro Vicker

## Pengamatan Struktur Mikro
Sifat-sifat  fisis  dan  mekanik  dari  material tergantung dari struktur mikro material tersebut. Struktur  mikro  dalam  suatu  material  dan paduannya  ditunjukkan  dengan  besar  butiran- butiran dari materialnya,  bentuk  dan  orientasi butirannya,  jumlah  fasaproporsi  dan  kelakuan dimana  mereka  tersusun  atau  terdistribusi. Struktur  mikro  dari  paduan  tergantung  dari beberapa  factor  seperti  elemen  paduannya, konsentrasi dan perlakuan panas yang diberikan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Data Hasil Pengujian
Setelah  proses  pengelasan  selesai,  hasilnya kemudian dilanjutkan dengan tahapan pengujian.  Diantaranya  adalah  pengujian  tarik, kekerasan  dan  pengamatan  struktur  mikro. Untuk pelaksanaan pengujian tarik dilakukan di Laboraturium  pengujian  bahan  Teknik  Sipil Universitas Negeri Malang, pengujian
Kekerasan  dan  pengamatan  struktur  mikro dilaksanakan  di  Lab  Pengujian  Bahan  Teknik Mesin  Universitas  Brawijaya.  Dengan  tujuan untuk mengetahui data hasil pengujian kekuatan tarik, kekerasan dan struktur mikro dari material Baja  Karbon  JIS  S50C  dengan  menggunakan
pengelasan GMAW  (Gas  Metal  Arc  Welding) AWS 18ER70S-6  dengan  Ø  0.8  mm  dan  gas pelindung  menggunakan gas Karbondioksida. Serta  menggunakan  variasi  Arus  Pengelasan yaitu 90 A, 110 A, 130 A.

## Data Hasil Pengelasan Hasil Pengujian Kekerasan Vickers
Pengujian kekerasan ini menggunakan
pengujian  kekerasan  Vikers,  daerah  yang  diuji adalah  bagian  Logam  las,  daerah  Haz,  dan daerah induk. Hasil pengujian kekerasan terbagi dari  tiga  titik  di  logam las,  begitu  juga  daerah Haz dan daerah Induk di ambil tiga titik, dimana hasil pengujian tersebut sebagai berikut:
Tabel 1. Data Hasil Pengujian Kekerasan Vikers

##  Pembahasan Dari Hasil Diagram
Pada  diagram  diatas  merupakan  nilai kekerasan  hasil  pengelasan  Gas  metal Arc  Weldings  (GMAW)  dengan variasi  Arus  pengelasan  90A,  110A dan 130A. didapat nilai kekerasan arus 130  A  merupakan  nilai  kekerasan spesimen paling tinggi pada daerah las yaitu dengan nilai kekerasan 231,8 HV.
Kekerasan  kedua setelah  Arus  130  A yaitu  Arus  110  A  dengan  nilai kekerasan  172,2  HV  dan  kekerasan yang terendah adalah arus 90 A dengan nilai  151,5  HV.  Pada  daerah HAZ terdapat  kekerasan  tirtinggi  pada
Industri Inovatif - Jurnal Teknik Industri ITN Malang, Maret 2019
Variasi  Arus  130  A  dengan nilai kekerasan  254,1  HV  kekerasan  kedua yaitu  arus  110  A  dengan  nilai kekerasan 198,8 HV dan nilai
kekerasan  terendah  adalah  arus  90  A dengan nilai kekerasan 159,3 HV.
 Pembahasan Perbandingan Variasi Ar us Pengelasan Untuk mendapatkan data perbandingan kekerasan  dari  setiap variasi  arus  dari  proses  pengelasan
GMAW dapat diketahui dengan grafik yang digambarkan sebagai berikut :
Gambar 9. Grafik Perbandingan Kekerasan Arus 90 A Didasarkan Las Dan HAZ

##  Pembahasan dari hasil grafik
Dari data diatas didapat nilai kekerasan dari berbagai jenis variasi arus dengan metode  pengelasan  GMAW,  daerah HAZ pada Arus 90 A lebih tinggi nilai kekerasannya  dibandingkan  dengan daerah Las.
Gambar 10. Grafik Perbandingan Kekerasan Arus 110 A Didasarkan
Las Dan HAZ
Gambar 11. Diagram Perbandingan
Kekerasan Daerah Las
Gambar 12. Diagram Perbandingan
Kekerasan Daerah HAZ
Dari data diatas didapat nilai kekerasan  dari  berbagai  jenis  variasi arus dengan metode pengelasan GMAW,  daerah  HAZ  pada  Arus  110 A  lebih tinggi  nilai  kekerasannya dibandingkan dengan daerah Las.
Gambar 13. Grafik Perbandingan Kekerasan Arus 130 A Didasarkan Las Dan HAZ

##  Pembahasan dari hasil grafik
Dari data diatas didapat nilai kekerasan dari berbagai jenis variasi arus dengan metode pengelasan  GMAW,  daerah HAZ pada Arus 130 A lebih tinggi nilai kekerasannya  dibandingkan  dengan daerah Las.
Industri Inovatif - Jurnal Teknik Industri ITN Malang, Maret 2019
Perbandingan  Kekuatan  Tarik  dari  setiap Variasi Arus Pengelasan
Tabel 2. Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik
Gambar 14. Diagram Perbandingan Mas Force ( N ) Pada Tiap Variasi Arus Pengelasan

## Analisa dan Pembahasan
Dari  gambar  diatas  didapat  beban  maksimum yang  dibutuhkan  untuk  memutuskan  dari masing- masing  jenis  Variasi  arus  pada pengelasan  GMAW,  dapat  disimpulkan  bahwa specimen  yang  paling  besar  menerima  beban yaitu  beban  pada  Arus  130  A  sebesar  74773,3 Newton,  sedangkan  yang  paling  rendah menerima  beban  adalah  pada  Arus  90  A  yaitu 71003 Newton.
Gambar 15. Diagram Perbandingan Yield Strength Pada Tiap Variasi Arus

## Analisa dan Pembahasan
Dari gambar  diatas  didapat  yield  strength  dari masing-masing  jenis  kampuh  pada  pengelasan GMAW,  dapat  disimpulkan  bahwa  spesimen yang  mempunyai  yield  strength  paling  tinggi yaitu pada Arus 130 A dengan nilai 337,36 Mpa, urutan kedua yaitu pada Arus 110 A dengan nilai 279  Mpa,  sedangkan  yang  paling  rendah yield strengthnya adalah pada Arus 90 A yaitu 299,65 Mpa.
Gambar 16. Diagram Perbandingan Tensile Strength Kgf/Mm 2 Pada Tiap Variasi Arus Pengelasan

## Analisa dan Pembahasan
Dari gambar diatas didapat tensile strength yang paling besar dari masing- masing jenis kampuh pada  pengelasan  Gas  Metal Arc  Welding (GMAW),  yaitu  pada Variasi  Arus  130  A sebesar  645,44 Kgf/mm2,  dan  tensile  sterength paling  rendah  adalah  pada arus  90  A  yaitu
566,54 Kgf/mm2.
Gambar 17. Diagram Perbandingan Elongation % Pada Tiap Variasi Arus

##  Analisa dan Pembahasan
Dari  gambar  diatas  Perbandingan elongation  pada  setiap  jenis kampuh dengan  pengelasan  GMAW  didapat
Industri Inovatif - Jurnal Teknik Industri ITN Malang, Maret 2019
nilai  elongation  tertinggi  pada  Arus 130 A dengan nilai 8,1 %, urutan kedua setelah Arus 110 A dengan nilai 7,7 %, sedangkan nilai terendah pada Arus 90 A yaitu dengan nilai 7,2 %.

## Hasil Pengujian Struktur Mikro
Gambar 18 Strkur Mikro Daerah Las Dan
Daerah HAZ Pada Arus 90 A Dengan Pembesaran 400 Kali
Gambar 19 Strkur Mikro Daerah Las Dan
Daerah HAZ Pada Arus 110 A Dengan Pembesaran 400 Kali
Gambar 20 Strkur Mikro Daerah Las Dan Daerah HAZ Pada Arus 130 A Dengan
Pembesaran 400 Kali
Pembahasan Hasil Pengujian Struktur Mikro
Hasil daripengamatan struktur mikro berdasarkan  struktur  yang  dianalisa  melalui foto-foto, berupa gambar struktur benda uji hasil pemrotretan  dari  miskroskop  optik.  Setelah dilakukan  pembesaran 400  X,  maka  dapat diamati yaitu Struktur mikro logam induk (Baja Karbon  JIS  S50C)  dapat  dilihat  pada  gambar diatas terdiri atas ferrit dan perlit.
Pengamatan struktur mikro dimaksudkan untuk mengetahui  bentuk,  susunan,  dan  ukuran  butir pada  daerah  las  dan  HAZ.  Struktur  mikro pengelasan  ditentukan  oleh  banyak faktor diantaranya masukan panas, kuat arus, filler dan fluks, kecepatan las, dan laju pendinginan. Pengaruh  masukan  panas  terhadap  setruktur mikro  daerah  las  terlihat  dari  gambar  diatas dimana  struktur  perlit  yang  bersifat  lebih  keras dan berwarna gelap lebih dari pada struktur ferit yang  berwarna  terang, sama  halnya  dengan daerah  HAZ  dimana  struktur  perlitnya  lebih banyak  dari  struktur  ferit.  Terlihat  seperti gambar  18.  pada  variasi  arus  90  A  dimana daerah  HAZ  memiliki  kekerasan  yang  lebih tinggi  dibandingkan  pada  daerah  las,  karena daerah HAZ memiliki struktur perlit yang lebih banyak  dari  pada  daerah  las.  Daerah  HAZ mengalami  kekerasan  lebih  tinggi  disebabkan oleh  pendinginan  yang  lebih  cepat  daridaerah las.
Dapat  di  lihat  pada  gambar  struktur  mikro variasi  arus  diatas  dimana  variasi  arus  130  A memiliki kekerasan  yang  lebih  tinggi,  karena terlihat memil iki struktur perlit yg lebih banyak dari  pada  variasi  arus  110  A  dan  90  A, sedangkan  kekerasan yg paling  rendah  terjadi pada daerah las dan HAZ variasi arus 90 A.
Dapat  di  simpulkan bahwa semakin  besar arus pengelasan yang digunakan  maka  kekerasan yang  di dapat pada  daerah  las  dan  HAZ  juga semakin tinggi.

## KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan,  dapat  diambil  kesimpulan  sebagai berikut :
1. Pada  pengujian  kekerasan  vickers  ini, setiap spesimen dilakukan pengujian di tiga  daerah  pengujian  yaitu  :  didaerah
Industri Inovatif - Jurnal Teknik Industri ITN Malang, Maret 2019
Analisis Pengaruh Variasi Arus Listrik |Aladin
las, daerah HAZ dan logam induk. Nilai rata - rata  kekerasan  dari  setiap spesimen berbeda – beda, nilai rata-rata kekerasan
2. Tertinggi  terdapat  pada  arus  130 A, daerah  las  dengan  nilai  127,13 HV sedangkan  pada  daerah  HAZ  dengan nilai  114,8  HV.  Nilai  kekerasan tertinggi  kedua  setelah  arus  130  A adalah arus 110 A dengan nilai didaerah las  70,33 HV sedangkan  diderah  HAZ nilai  kekerasannya  135,1  HV.  Nilai kekerasan  yang  terendah  terdapat  pada arus 90 A yaitu dengan nilai pada daerah las  84,35  HV,  sedangkan  kekerasan didaerah HAZ yaitu 81,99 HV.
3. Pada hasil pengujian tarik, kekuatan rata – rata max force tertinggi terdapat pada spesimen variasi arus 130 A pengelasan GMAW  yaitu  sebesar  18263  Newton, untuk  kekuatan  tarik  atau  tensile strength  nilai  tertinggi  juga  terdapat pada arus 130  A dengan  nilai  146,74 Kgf/mm2.  Pada  yield  strength  nilai tertinggi adalah arus 130 A yaitu 46,26
Mpa, dan  untuk  nilai  elongation  nilai tertinggi  juga  pada  arus  130  A  yaitu dengan nilai 7,7 %.
4. Pada pengamatan strukur mikro variasi arus  130  A  memiliki  kekerasan  yang lebih tinggi,  karena  terlihat  memiliki struktur perlit yg lebih banyak dari pada variasi arus 110 A dan 90 A, sedangkan kekerasan yg paling rendah terjadi pada daerah  las  dan  HAZ  variasi  arus  90 A. Dapat  di  simpulkan  bahwa  semakin besar arus  pengelasan  yang  digunakan maka  kekerasan  yang  di  dapat  pada daerah las dan HAZ juga semakin tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] ASM, 1989, Metallurgy and Microstructures, ASM Handbook
Committe, Metal Park, Ohio.
[2] Sonawan,  H.,  Suratman,  R.,  2004, Pengantar  Untuk  Memahami  Pengelasan Logam, Αlfa Beta, Bandung.
[3] Suharto,  1991, Teknologi Pengelasan Logam, Rineka Cipta, Jakarta.
[4] Zainun Achmad. (2006). Elemen Mesin 1, Penerbit PT Refika Aditama, Bandung