## Analisa pengaruh kuat arus hasil pengelasan GMAW terhadap kekerasan
material ASTM A 36
Juwanda, Saifuddin * , Marzuki
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Lhokseumawe, 24301, Indonesia
* Corresponding author : saifuddin@pnl.ac.id

## Abstrak
Pengelasan GMAW adalah suatu proses pengelasan yang menggunakan gas 𝐶𝑂 2 sebagai media pelindung weld metal dari pengaruh udara luar. Pengelasan ini menggunakan sumber panas dari energi listrik yang dirubah atau dikonversikan menjadi energi panas. Sementara plat baja ASTM A 36 merupakan baja yang memiliki kadar karbon 0.30%  sehingga  tergolong  dalam  baja  karbon  rendah.  Baja  ini  banyak  digunakan  dipasaran  karena  memiliki banyak keunggulan salah satunya memiliki mempunyai  sifat  las yang baik  (machinability), wear resitance -nya (keausan) baik  dan sifat mekaniknya yang baik juga. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai  kekerasan pada hasil pengelasan dengan menggunakan metode hardness test pada proses las GMAW terhadap baja ASTM A 36 dengan kampuh V sudut 60̊. Variasi arus yang digunakan dalam proses pengelasan ini yaitu 80,100, dan 120 Amper.  Dari  pengujian  yang  telah  dilakukan,  diketahui  bahwa  kekuatan  kekerasan  terendah  pada  arus  80 menghasilkan  nilai  kekerasan  65,60  Hrc. Sementara  nilai  kekerasan  tertinggi  pada  arus  100  Amper  didapatkan nilai kekerasan 80,40 Hrc.
Kata kunci: Las GMAW, baja ASTM A 36, kekerasan, variasi arus, gas 𝐶𝑂 2

## Abstrack
GMAW welding is a welding process that uses CO2 gas as a protective medium for weld metal from the influence of outside air. This welding uses a heat source from electrical energy which is converted or converted into heat energy. While ASTM A 36 steel plate is steel that has a carbon content of 0.30% so it is classified as low carbon steel.  This  steel  is  widely  used in  the  market  because  it  has  many  advantages,  one  of  which  has  good  welding properties (machinability), good wear resistance (wear) and good mechanical properties as well. This study aims to  determine  the  hardness  value  of  the  welding  results  using  the  hardness  test  method  in  the  GMAW  welding process to ASTM A 36 steel with a 60̊ V angle seam. The variations of the currents used in this welding process are 80,100 and 120 Amper. From the tests that have been done, it is known that the lowest hardness strength at current 80 produces a hardness value of 65.60 Hrc. Meanwhile, the highest hardness value at 100 Amper flow obtained a hardness value of 80.40 Hrc.
Keywords: GMAW welding, ASTM A 36 steel, hardness, current variation, gas CO2

## 1. Pendahuluan
Seiring  dengan  perkembangan  teknologi dibidang  konstruksi,  pengelasan  merupakan  bagian yang  tidak  terpisahkan  dari  pertumbuhan  dan peningkatan  industri,  Karena  mempunyai  peranan yang  sangat  penting  dalam  rekayasa  dan  reparasi produksi  logam.  Hampir  pada  setiap  pembangunan suatu  konstruksi  dengan  logam  melibatkan  unsur pengelasan. Salah satu jenis pengelasan yang banyak dipakai  untuk  mengelas  baja  karbon  adalah Gas Metal Arc Welding (GMAW).
GMAW  merupakan  las  busur  gas  yang menggunakan kawat las sekaligus sebagai elektroda. Elektroda tersebut berupa gulungan kawat (rol) yang gerakannya  diatur  oleh  motor  listrik[1].  Las  ini menggunakan  gas  mulia  dan  gas 𝐶𝑂 2  sebagai pelindung  busur  dan  logam  yang  mencair  dari pengaruh  atmosfir.  Besarnya  arus  listrik  pengelasan dan penggunaan kawat las ( filler ) adalah contoh dari
parameter  pengelasan  yang  dapat  mempengaruhi hasil pengelasan baja karbon rendah.
Penyetelan  kuat  arus  pengelasan  juga  akan mempengaruhi  hasil  lasan[2][3].  Bila  arus  yang digunakan  untuk  mengelas  terlalu  tinggi  maka elekroda  akan  cepat  mencair,  makin  tinggi  arus  las makin tinggi penembusan dan kecepatan pencairannya. Besar arus pada pengelasan mempengaruhi hasil las bila arus terlalu rendah maka perpindahan  cairan  dari  ujung  elektroda  yang digunakan sangat  sulit  dan busur listrik  yang terjadi tidak  stabil.  Sebelumnya  telah  dilakukan  beberapa penelitian  tentang  kuat  arus  pengelasan  dengan berbagai proses las. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk  Mengetahui  perubahan  sifat  mekanis  baja ASTM  A  36  yang  mengalami  proses  pengelasan GMAW dengan variasi arus 80, 100, 120, A.
GMAW atau Metal Inert Gas/ Metal Active Gas (MIG/MAG)  adalah  proses  pengelasan  busur listrik  ( arc  welding )  dimana  bahan  tambah diumpankan oleh satu gulungan kawat elektroda dan
dicairkan oleh efek Joule dan busur listrik, dan pada mode  short  arc ,  pengelasan  dihasilkan  oleh  tetesan beruntun  bahan  tambah.  GMAW (Gas  Metal  Arc Welding) merupakan proses penyambungan dua buah logam atau lebih yang sejenis dengan menggunakan bahan tambah yang berupa kawat  gulungan dan gas pelindung  melalui  proses  pencairan.  Gas  pelindung dalam  proses  pengelasan  ini  berfungsi  sebagai pelindung dari proses oksidasi, yaitu pengaruh udara luar yang dapat mempengaruhi kualitas las. Gas yang digunakan  dalam  proses  pengelasan  ini  dapat menggunakan gas argon, helium, argon+helium dsb. Penggunaan gas juga dapat mempengaruhi kualitas la itu sendiri[4].
Proses pengelasan GMAW merupakan pengelasan  dengan  proses  pencairan  logam.  Proses pencairan  logam  ini  terbentuk  karena  adanya  busur las  yang  terbentuk  diantara  kawat  las  dengan  benda kerja.  Ketika  kawat  las  didekatkan  dengan  benda kerja maka terjadilah busur las (menghasilkan panas) yang  mampu  mencairkan  kedua  logam  tersebut (kawat  las+benda  kerja),  Dalam  proses  ini  gas pelindung yang berupa gas akan melindungi las dari udara  luar  hingga  terbentuk  suatu  sambungan  yang tetap,  dan  skema  mesin  las  GMAW  bisa  dilihat digambar 1.
Gambar 1 . Skema mesin las GMAW
Proses pengelasan GMAW  menggunakan  arus searah  (DC)  dengan  posisi  elektroda  pada  kutub positif,  hal  ini  sering  disebut  sebagai  polaritas terbalik.  Polaritas  searah  jarang  digunakan  dalam proses  pengelasan  dikarenakan  dalam  proses  ini transfer logam tidak terjadi secara sempurna.

## 1.1 Bentuk - bentuk kampuh las
Kampuh las adalah bentuk persiapan pada suatu sambungan.  Umumnya  hanya  ada  pada  sambungan tumpul,  namun  ada  juga  pada  beberapa  bentuk sambungan  sudut  tertentu  yaitu  untuk  memenuhi persyaratan kekuatan suatu sambungan sudut[5].
Bentuk kampuh las yang banyak di pergunakan pada pekerjaan las dan fabrikasi logam adalah :
1. Kampuh I (open square butt)
2. Kampuh V (single Vee butt)
3. Kumpuh X (double Vee butt)
4. Kampuh U (single U butt)
5. Kampuh K/ sambungan T dengan penguatan pada kedua sisi (reiforcemen on T-butt weld)
6. Kampuh  J/  sambungan T dengan penguatan satu sisi ( single J-butt weld)
Gambar 2 . Macam – macam kampuh las

## 1.2 Pengujian Kekerasan (Hardness Test )
Kekerasan  merupakan  salah  satu  metode yang lebih cepat dan lebih murah untuk menentukan sifat  mekanik  suatu  material.  Kekerasan  bukanlah konstanta  fisika,  nilainya  tidak  hanya  bergantung pada  material  yang  diuji,  namun  juga  dipengaruhi oleh metode pengujiannya.
Apabila metode pengujian yang digunakan berbeda, maka hasil dari  sifat  mekanisnya pun akan berbeda.  Kekerasan  suatu  bahan  didefinisikan sebagai  ketahanan  suatu  bahan  terhadap  penetrasi material lain pada permukaan[6].
Terdapat  tiga  jenis  mengenai  ukuran kekerasan  yang  tergantung  pada  cara  melakukan pengujiannya. Ketiga jenis tersebut adalah: 1. Kekerasan goresan ( Scratch hardness ) 2. Kekerasan lekukan ( Identation hardness )
3. Kekerasan pantulan ( Rewbound hardness ) atau kekerasan dinamik ( Dynamic hardness :
Sebelumnya  sudah  dilakukan  beberapa penelitian  tentang  kuat  arus  pengelasan  terhadap kekuatan sambungan pengelasan untuk mendapatkan parameter pengelasan yang sesuai guna meningkatkan  kekuatan  sambungan  pengelasan[3], [4], [7]–[9]. Berdasarkan hal tersebut perlu dilakukan penelitian  lanjutan  dengan  tujuan  untuk  mengetahi pengaruh  kuat  arus  hasil  pengelasan  GMAW terhadap kekerasan material ASTM A 36.

## 2. Metodelogi
Bahan  yang  akan  digukan  pada  penilitian  ini merupakan baja ASTM A 36. Menurut. Baja ASTM A36,  yang  juga  dikenal  sebagai  SS400  JIS  3101,  di ASME  Kode  Bagian  II-A  spesifikasi  JIS  dari  pelat baja untuk konstruksi umum termasuk dalam kategori SA-36.  Di  JIS  (Standar  Industri  Jepang)  “SS” singkatan  dari  baja  struktural  (structural  steel)  dan grade 400 yang mirip dengan AISI 1018.
Baja  A36  memiliki  unsur-unsur  C  0,26%,  Si 0,4%, P 0,04%, S 0,05 Dan juga memiliki titik leleh pada suhu 1430 derajat celcius.
Baja ASTM A36 sering disebut juga sebagai baja struktural  SS400  JIS  3101,  material  jenis  ini merupakan baja produksi Jepang kategori rolled steel for  general  structure  dengan  standar  JIS  (Japanese Industrial  Standard),  yang  mempunyai  spesifikasi, tensile  400-510  MPa,  yield  min  235  MPa  dan elongation min 21%.
Sedangkan  jenis  material  ASTM  A36  yang mempunyai  spesifikasi,  tensile  400-550  MPa,  yield min 250 MPa, dan elongation  min 20%. Jadi  antara material  ASTM  A36  dengan  SS400  JIS  3101 mempunyai standar yang sama.

## 2.1 Pembuatan Spesimen Pengelasan
Persiapan  spesimen  uji  merupakan  langkah awal  dari  penelitian  ini.  Ada  dua  tahap  dalam melakukan  persiapan  spesimen  uji  yakni  pemilihan material  yang  akan  digunakan  dan  pembuatan kampuh las.
1. Pemilihan Material Spesimen Uji
Material  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah baja ASTM A 36 dengan ketebalan 12 mm.
2. Pemilihan Elektroda
Elektroda  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  elektroda  yang  berjenis  AWS  ER70S-6 diameter 2 mm.
3. Pemilihan arus dan kecepatan pengelasan
Untuk pengelasan GMAW Jenis polaritas listrik yang  digunakan  yaitu  polarisasi  terbalik  (DCRP). Arus  yang  digunakan  yaitu  80,  100,  120 ampere Debit gas argon 2,5 sampai 5 ltr/menit dan kecepatan kawat 4 mm/s.
4. Pembuatan Kampuh Las Jenis  kampuh  las  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah sambungan las tumpul alur V tunggal, seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar  3 .  Dimensi  sambungan  las  tumpul  dengan alur V tunggal

## 2.2 Proses Pengelasan
Pada  tahap  ini  akan  di  lakukan  tiga  kali pengelasan dengan variasi arus 80 A, 100 A, 120 A, Tegangan DC 22 V polarisasi terbalik (DCRP), Debit gas argon 2,5 sampai 5 ltr/menit dan kecepatan kawat 4 mm/s.

## 2.3 Uji Penetrant
Uji penetrant di lakukan untuk memastikan tidak terjadi  cacat  pada  area  pengelasan  sebelum  di  uji hardness  test[10] . pengujian  penetran  ini  mengacu standar  ASME  Section  VIII  Division  4  mandatory appendix 8 tentang metode pengujian liquid penetrant menyatakan bahwa kriteria standar untuk discontinuity yang  terdapat  pada  hasil  pengelasan harus bebas dari linear indication , rounded indication yang lebih besar dari 5 mm dan terdapat 4 atau lebih rounded indication dengan jarak 1.5 mm.

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1  Hasil pengujian penetran
Setelah  melakukan  pengelasan  menggunakan mesin  las GMAW maka  selanjutnya  dilakukan pengujian penetran untuk mengetahui hasil pengelasan bebas dari cacat pengelasan. Berikut hasil data pengujian penetran sebagai berikut:
(a)
(b)
(c)
Gambar 4 . (a) Spesimen hasil las, (b) Aplikasi cairan penetran, (c) Aplikasi developer pengujian penetran.
Berdasarkan gambar 4 diatas,  menurut standar ASME Section VIII Division 4 mandatory appendix 8  tentang  metode  pengujian  liquid  penetrant menyatakan bahwa kriteria standar untuk discontinuity yang  terdapat  pada  hasil  pengelasan harus bebas dari linear indication , rounded indication yang lebih besar dari 5 mm dan terdapat 4 atau lebih rounded  indication dengan  jarak  1.5  mm.  Maka berdasarkan  data  yang  ada  maka  pada  spesimen pengelasan  GMAW  ini  tidak  terjadi  indikasi  cacat pada permukaan.

## 3.2 Hasil Pengujian Hardness Test
Setelah  melakukan  pengelasan  dan  pengujiana penetran  maka  selanjutnya  dilakukan  pengujian hardness  test  untuk  mengetahui  nilai  kekerasan  dari material  yang  telah  di  las.  Berikut  hasil  data pengujian  hardness  di  sajikan  dalam  bentuk  tabel sebagai berikut :
Table 1 . Data hasil pengujian hardness test
Data grafik untuk arus 80 A terlihat seperti yang dibawah ini :
Gambar 5 . Grafik pada arus 80 A
Dari Gambar grafik 5 diatas menunjukkan nilai kekerasan  perlakuan  pengelasan  di  5  titik  pengujian dengan  beban  150  kgf  dan  load  time  sebesar  120 detik.  pada  sampel  tersebut  termasuk  cenderung fluktuatif, jarak nilai kekerasannya antara 57,50-74,5 dan nilai rata-ratanya masih dalam angka 60an.
Untuk nilai kekerasan arus 100 A dapat  dilihat pada gambar grafik berikut
Gambar 6 . Grafik nilai kekerasan arus 100 A
Dari  gambar  6  diatas  menunjukkan  nilai kekerasan  perlakuan  pengelasan  di  5  titik  pengujian dengan  beban  150  kgf  dan  load  time  sebesar  120 detik.  pada  sampel  tersebut  termasuk  cenderung fluktuatif,  jarak  nilai  kekerasannya  antara  90-70, masih dalam angka 80an.
Untuk nilai kekerasan arus 120  A dapat  dilihat pada grafik 7.
1 2 3 4 5 Series1 57.5 65 67.5 74.5 63.5 0 20 40 60 80 Ni la i K eke ra sa n Arus 80 A 1 2 3 4 5 Arus 100 82.5 72 70 90 87.5 0 20 40 60 80 100 N il ai Kek e ra sa n Arus 100 A
Gambar 7 . Grafik nilai kekerasan arus 120 A Dari gambar grafik 7 diatas menunjukkan nilai kekerasan  perlakuan  pengelasan  di  5  titik  pengujian dengan  beban  150  kgf  dan  load  time  sebesar  120 detik.  pada  sampel  tersebut  termasuk  cenderung fluktuatif,  jarak  nilai  kekerasannya  antara  72,5-61, masih dalam angka 70an.
Untuk  lebih  jelasnya,  dari  data rata-rata  nilai kekerasan pada terlihat pada tabel 2.
Tabel 2 . Nilai rata rata kekerasan
Rata-Rata Nilai Kekerasan HRC (Kgf) Baja ASTM A36 Pengelasan GMAW 1G Arus 80 A Baja ASTM A36 Pengelasan GMAW 1G Arus 100 A Baja ASTM A36 Pengelasan GMAW 1G Arus 120 A 65.60 80.40 68.40
Setelah  dilakukan  pengelasan  dan  pengujian dengan pengujian kekerasan,  secara garis besar, arus 100  A  memiliki  efektivitas  yang  baik  apabila dibandingkan dengan variasi arus 80 dan variasi arus 120.
Terlihat pada proses pengelasan ini walaupun diantara  tiga  variasi  arus  tersebut,  namun  disini terdapat  suatu  hal  tidak  sesuai  dengan  hasil  yang diharapkan, diantaran ialah hasil data kekerasan arus yang ke 100A, lebih keras dibandingkan dengan arus yang 120A, yang mungkin disebabkan oleh permukan material uji yang tidak diratakan sebelum dilakukan pengujian  hardness  test,  oleh    sebab  itu  data  yang dihasilkan tidak sesuai dengan teori yang ada.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  dapat  disimpulkan bahwa pengaruh parameter hasil pengelasan terhadap hasil  pengelasan  akan  dipengaruhi  oleh wire  feed speed ,  voltase,  arus,  dan shield gas.  Pengujian
Rockwell  pada  specimen  baja  karbon  rendah  Baja ASTM  A36  Pengelasan  GMAW  1G  Arus  80  A sebesar  65.60  HRC,  pada  pengujian  Rockwell  pada specimen  baja  karbon  rendah  Baja  ASTM  A36 Pengelasan  GMAW  1G  Arus  100  A  sebesar 80.40HRC,  dan  pada  pengujian  Rockwell  pada specimen  baja  karbon  rendah  Baja  ASTM  A36 Pengelasan  GMAW  1G  Arus  120  A  sebesar 68.40HRC.  Bedasarkan  hasil  penilitian  pengujian rockwell pengelasan GMAW posisi 1G  variasi arus 80,  100,  dan  120  A,  diatas  maka  disimpulkan bahwasanya variasi arus 100 A merupakan arus yang terbaik  karena memiliki nilai  kekerasan yang paling tinggi.

## Referensi
[1] I. A. Ibrahim, S. A. Mohamat, A. Amir, and A.  Ghalib,  “The  Effect  of  Gas  Metal  Arc Welding  (GMAW)  processes  on  different welding parameters,” Procedia Eng. , vol. 41, pp. 1502–1506, 2012.
[2] A.  Muhyiddin,  “PENGARUH  VARIASI ARUS  LAS  SMAW  (Shielding  Metal  Arc
Welding)  TERHADAP  DISTORSI  DAN KUAT TARIK SAMBUNGAN STAINLESS  STEEL  304.”  University  of Muhammadiyah Malang, 2019. [3] 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,  doi: 10.30811/jpl.v15i2.372.
[4] B.  Mvola  and  P.  Kah,  “Effects  of  shielding gas  control:  welded  joint  properties  in GMAW  process  optimization,” Int.  J.  Adv. Manuf. Technol. , vol. 88, no. 9–12, pp. 2369–
2387, 2017. [5] M.  Siddiq,  N.  Nurdin,  and  I.  Amalia,
“Pengaruh jenis kampuh terhadap ketangguhan sambungan pengelasan material St37 dengan AISI 1050 menggunakan proses SMAW,” J. Weld. Technol. , vol. 1, no. 1, pp. 11–16, Jun. 2019.
[6] 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.
[7] A. Duniawan, “PENGARUH KECEPATAN ARUS  PENGELASAN  DAN  PANAS MASUK  TERHADAP  SIFAT  MEKANIS
LOGAM LAS PADA PENGELASAN SAW
BAJA  KARBON  ASTM  A  29,” J.  Teknol.
Technoscientia , pp. 1–9, 2014.
[8] Y.  N.  I.  Saputro,  “PENGARUH  ARUS PENGELASAN TERHADAP KEKUATAN TARIK SAMBUNGAN LAS SMAW DENGAN ELEKTRODA E 7018,” 1 2 3 4 5 6 Series1 71.5 72.5 70 61 67 68.4 55 60 65 70 75 Ni la i K eke ra sa n

## Arus 120 A
RESULTAN  J.  Kaji.  Teknol. ,  vol.  13,  no.  2, pp. 24–31, 2011.
[9] A.  E.  Ikpe,  O.  Ikechukwu,  and  E.  Ikpe, “Effects  of  arc  voltage  and  welding  current on the arc length of tungsten inert gas welding (TIG),” 2017.
[10] T.  Endramawan, E.  Haris,  F.  Dionisius,  and Y.  Prinka,  “Aplikasi  Non  Destructive  Test Penetrant  Testing  (Ndt-Pt)  Untuk  Analisis Hasil Pengelasan Smaw 3g Butt Joint,” JTT (Jurnal Teknol. Ter. , vol. 3, no. 2, pp. 44–48,
2017.