Studi Kekuatan Sambungan Plat Pada Spot Welding Ditinjau dari  Kekuatan Tarik dan Geser

## Nofriady Handra dan Fauzan Fajri Syafra
Jurusan Teknik Mesin – Institut Teknologi Padang Jl. Gajah Mada Kandis Nanggalo, Padang - 25143 Telp.: 0751-443317, Fax: 0751-443317 E-mail: nofriadi_handra@yahoo.com

## Abstract
This event will be based on research with the desires of the author about what exactly is the appropriate Spot Welding was simply and commonly used in the car industry for the manufacture of karoseri.  The  purpose  of  this research  is  to  know  the  time of  good press  to  perform  welding on a particular  plate  of  black  and  Galvanized  plates  with  a  thickness  of  1.2  mm  Methods  of  research conducted the first test of the composition, process of making test samples, conduct further testing of welding,  pull  and  slide  on  each  individual  plate  types,  data  processing,  data  analysis,  make  form conclusions, and making reports. After doing some research and obtained results that is, press time is good at 3.5 seconds on each plate with the current 26 Amper. From the above data can be drawn the conclusion that the press at the time of welding point is very influential to the value of the tensile strength and shearing strength. Because at the time of the electrode to the weld material emphasis will generate heat, thus forming clots, heat process that happens will affect the result of the welding connection.
Keywords : Spot Welding, Tensile Strength, Shear Strength, Connection Plates

## PENDAHULUAN
Metode  pengelasan  saat  ini  digunakan secara  luas  didalam  kehidupan  manusia  dari yang  sederhana  sampai  yang  rumit,  misalnya pada  pembuatan  teralis  dan  pagar  besi, pembuatan tempat piring, lemari besi, konstruksi  mesin  dan  lain-lain.  Luasnya penggunaan  teknologi  las  ini  disebabkan karena  sambungan  menjadi  ringan  dengan proses  yang  sederhana,  sehingga  biaya  yang dibutuhkan  lebih  murah.  Sambungan  las merupakan  ikatan  metalurgi  pada  sambungan logam  atau  logam  paduan  yang  dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair [5].
Karakteristik hasil
las sangat dipengaruhi oleh pengontrolan terhadap parameter  pengelasan.  Dimana  pengontrolan ini  akan  berpengaruh  baik  secara  langsung maupun  tidak  langsung  terhadap  kualitas  hasil las,  diantaranya  kekerasan,  kekuatan  tarik  dan kekuatan  terhadap  pengaruh  luar.  Perameter-
parameter  tersebut  meliputi  besar  arus,  jenis dan  dimensi  elektroda,  jenis  alur,  waktu pengelasan, gaya penekanan, metoda pendinginan dan lain-lain [2].
Teknik  pengelasan  yang  digunakan  saat ini  ada  bermacam-macam  disesuaikan  dengan jenis  logam  yang  akan  dilas,  hasil  akhir  lasan yang  diinginkan,  dimensi  logam  yang  akan dilas  dan  lain-lain.  Salah  satunya  adalah  Las titik . Las  titik merupakan  salah  satu  cara pengelasan  resistansi  listrik,  dimana  dua  atau lebih  lembaran  logam  dijepit  di  antara  dua elektroda  logam,  kemudian  arus  yang  kuat dialirkan  melalui  elektroda  tembaga,  sehingga titik  di  antara  plat  logam  di  bawah  elektroda yang  saling  bersinggungan  menjadi  panas akibat  resistansi  listrik  hingga  mencapai  suhu pengelasan,  sehingga  mengakibatkan  kedua plat pada bagian ini  menyatu. Sedangkan pada bagian  kontak  antara  elektroda  tembaga dengan plat tidak mengalami cair karena ujung elektroda didinginkan dengan air [5].

## METODOLOGI

## Uji Komposisi
Uji komposisi dilakukan untuk mengetahui  unsur-unsur  lain  yang  terkandung dalam bahan yang digunakan. Proses pengujian komposisi  adalah  untuk  mengetahui  seberapa besar unsur pembentuk bahan, misalnya C, Pb, Mg,  Cu,  Mn,  Fe,  Zn  dan  unsur  lainnya. Adapun  unsur-unsur bahan  yang  terdapat pada plat hitam dan plat galvanis dapat dilihat pada Tabel 1 berikut :
Tabel  1.  Komposisi  Kimia  plat  galvanis  dan hitam Bahan Plat Kadar logam dalam sampel (%) C Pb Cu Fe Mn Zn Galvanis 0.092 0.017 0.018 0.059 0.07 0.11 Hitam 0.06 - 0.03 0.06 0.076 -

## Persiapan Sampel Uji
Material yang digunakan dalam studi ini adalah baja karbon rendah (ST 37) dengan dua type yaitu, plat galvanis dan plat hitam. Dalam penelitian  ini,  standar  sampel  uji  tarik  dan geser  dipakai  ASTM  standar  B  565.  Proses pengerjaan pengelasan ini hanya memvariasikan  pada  lama  waktu  penekanan yaitu ; 2 detik, 2.5 detik, 3 detik dan 3.5 detik, sedangkan  arus  yang  digunakan  sebesar  26 Amper.  Proses  pengelasan  menggunakan  las titik  dengan  membuat  satu  gumpalan  las  pada masing-masing sampel uji. Dimensi sampel uji untuk  kedua  bahan  seperti  yang  ditunjukkan pada  gambar  1  dan  gambar  2  adalah  JIG  yang digunakan untuk pengujian tarik dan geser.
Gambar 1. Dimensi sampel uji
Gambar 2. JIG pengujian tarik (a) dan geser (b).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Data Mesin Las
Adapun data-data mesin las dapat dilihat pada tabel 2 berikut :
Tabel 2. Spesifikasi Mesin sp ot welding No Uraian Ket 1 2 3 4 5 6 Rated Power Meins Input Voltage Rated Input Current Second Empty Load
Voltage
Adjust Table Class Number Max Welding Thickness of Low Carbon Stell 10 KVA 380 V 26 A 1,5 V – 3
V 6 Class 2 mm a b

## Data Setelah Melakukan Pengelasan
Tabel  3.  Data  diameter nugget setelah melakukan      pengelasan.
No Hold Time (s) Ø Gumpalan plat hitam (mm) Luas (mm²) Ø Gumpalan plat galvanis (mm) Luas (mm²)
1
2 5,1 20,41 5,2 21,23 2 5,05 20,02 5,2 21,23 3 5,1 20,41 5,3 22,05 4 5,05 20,02 5,3 22,05 5 5,1 20,41 5,25 21,64 6 5 19,62 5,3 22,05 7 2.5 5,25 21,64 5,45 23,32 8 5,1 20,41 5,4 22,89 9 5,2 21,23 5,5 23,74 10 5,25 21,64 5,4 22,89 11 5,15 20,82 5,45 23,32 12 5,2 21,23 5,45 23,32 13 3 5,2 21,23 5,7 25,51 14 5,25 21,64 5,7 25,51 15 5,3 22,05 5,6 24,61 16 5,25 21,64 5,6 24,61 17 5,15 20,82 5,65 25,06 18 5,25 21,64 5,7 25,51 19 3.5 5,3 22,05 6,1 29,21 20 5,4 22,89 6,2 30,17 21 5,25 21,64 6,15 29,64 22 5,25 21,64 5,75 25,95 23 5,3 22,05 5,7 25,51 24 5,35 22,46 5,8 26,41
Pada  gambar  3  dapat  dilihat  hubungan antara  diameter  gumpalan (nugget) dengan waktu tekan antara kedua jenis plat.
Gambar  3.  Trendline  perbandingan  diameter gumpalan dengan waktu tekan.
Gambar  4.  Grafik  diameter  rata-rata  gumpalan dengan waktu tekan
Pada  gambar  4  grafik  diatas  terlihat pada  waktu  tekan  3,5  detik  menghasilkan diameter  rata-rata nugget sebesar  5,31  mm untuk plat hitam sedangkan untuk plat galvanis memiliki  diameter  rata-rata  sebesar  5,95  mm. Semakin  lama  waktu  tekan  maka  semakin besar  pula  diameter nugget hal  ini  disebabkan karena  semakin  lama  waktu  pengelasan  maka panas yang akan dihasilkan semakin tinggi dan titik cair pada bahan akan semakin besar pula.
Perbedaan  antara  plat  hitam  dan  plat galvanis terjadi  karena  perbedaan  komposisi yang terdapat pada sampel uji. Yaitu pada plat Galvanis terdapat  unsur  timah  hitam  (Pb) dengan  titik  cair  327ºC  dan  seng  (Zn)  dengan titik  cair  419ºC  sedangkan  pada  plat  hitam tidak ada unsur padauan ini.

## Hasil Pengujian Tarik
Pada  gambar  5  menunjukkan  bahan  uji plat  hitam  (a)  dan  plat  galvanis  (b)  dan  yang telah  mendapat  perlakuan  (uji  tarik).  Kedua bahan  terjadi  bengkokan  hingga  putus  pada
sambungan las terutama pada bagian gumpalan las (nugget). Sementara  itu,  pada  Tabel  4 adalah  data  hasil  uji  tarik  masing-masing waktu penekanan.
Gambar 5. Sampel setelah dilakukan pengujian tarik
(a) plat hitam (b) plat galvanis
Tabel 4. Data uji tarik untuk jenis plat hitam
No Hold Tim e (s) Luas penamp ang (mm²) Beban max (N) σ (N/mm²) σ rata- rata (N/mm²)
1 2 20,41 2804,1 137,38 142,72 2 20,02 2813,5 140,54 3 20,41 3066,7 150,25 4 2,5 21,64 3122,9 144,31 153,68 5 20,41 3282,3 160,81 6 21,23 3310,5 155,93 7 3 21,23 3357,4 158,14 156,67 8 21,64 3348,1 154,71 9 22,05 3460,6 156,94 10 3,5 22,05 3816,9 173,11 167,3 11 22,89 3488,7 152,41 12 21,64 3816,9 176,38
Tabel 5. Data uji tarik untuk jenis plat galvanis
No Hold Tim e (s) Luas penampan g (mm²) Beban max (N) σ (N/mm²) σ rata- rata (N/mm²) 1 2 21,23 2775,9 130,75 126,76 2 21,23 2841,5 133,85 3 22,05 2550,9 115,69 4 2,5 23,32 2869,7 123,06 128,67
5 22,89 2944,8 128,64 6 23,74 3188,5 134,31 7 3 25,51 3376,1 132,35 133,69 8 25,51 3394,9 133,08 9 24,61 3338,6 135,66 10 3,5 29,21 3751,2 128,42 145,56 11 30,17 5186,2 171,89 12 29,64 4042,1 136,37 Dari  data  pada  tabel  5  diatas  untuk masing-masing jenis plat dengan
memvariasikan  waktu  tekan,  maka  data tersebut  dapat  dikonversikan  kedalam  bentuk grafik seperti pada gambar 6 di bawah ini:
Gambar  6.  Grafik  tegangan  tarik  rata-rata  dengan waktu tekan
Berdasarkan  gambar  grafik  diatas  plat hitam  cenderung  kekuatan  tariknya  meningkat dibandingkan  dengan  plat galvanis. Pada waktu  3,5  detik  untuk  kedua  bahan  terlihat tegangan  tarik  meningkat  dan  rata-ratanya sebesar  167,30  N/mm²  untuk  plat  hitam  dan 145,56 N/mm² untuk plat galvanis .
Waktu  tekan  salama  proses  pengelasan merupakan  parameter  yang  sangat  penting. Semakin lama waktu pengelasan yang digunakan  maka  hasil  sambungan  las  yang terjadi akan akan semakin kuat. Hal ini terbukti karena,  diameter nugget yang  terbentuk semakin  besar.  Maka  gaya  tarik  yang dibutuhkan  untuk  diameter nugget semakin besar pula, Hal ini dapat dilihat pada gaya yang dibutuhkan saat penarikkan.
Perbedaan  tegangan  tarik  antara  plat hitam dan galvanis disebabkan oleh perbedaan kadar  komposisi  yang  terdapat  dalam  sampel
uji,  yaitu  pada  plat galvanis terdapat  adanya unsur  paduan  timah  hitam  (Pb)  sebesar  0,017 %  dan  seng  (Zn)  sebesar  0,11  %,  sedangkan pada  plat  hitam  tidak  terdapat/terkandung unsur  paduan  ini.  Paduan  ini  akan  dapat mengurangi  kekuatan  mekanik  dari  suatu logam.  Hal  ini  terbukti  dari  sifat  timah  hitam (Pb) dan seng (Zn) yaitu sangat lunak.

## Hasil Pengujian Geser
Pada  gambar  7  menunjukkan  bahan  uji plat  hitam  (a)  dan  plat  galvanis  (b)  dan  yang telah  mendapat  perlakuan  (uji  geser).  Kedua bahan plat terjadi patahan/putus pada gumpalan  pada  sambungan  las  terutama  pada bagian  gumpalan . Sementara itu, pada Tabel 6 adalah  data  hasil  uji  geser  masing-masing waktu penekanan.
Gambar  7.  Sampel  setelah  dilakukan  pengujian geser (a) plat galvanis (b) plat hitam
Tabel 6. Data uji geser untuk jenis plat hitam
No  Hold Time (s) Luas penampang (mm²) Beban max (N) τ (N/mm²) τ rata- rata(N/m m²) 1 2
20,02 1120,3 55,95 62,7 2 20,41 1341,1 65,71 3 19,62 1303,5 66,44 4 2,5
21,64 2053,8 94,91
101,95 5 20,82 2291,5 110,06 6 21,23 2141,9 100,89 7 3 21,64 2684,0 124,03 120,48 8 20,82 2618,3 125,76 9 21,64 2416,3 111,65 10 3,5 21,64 3601,3 166,41 156,66
11 22,05 3231,5 146,55 12 22,46 3527,1 157,04

## Tabel  7.  Data  uji  geser  untuk  jenis  plat
galvanis No Hold Time (s) Luas penampan g (mm²) Beban max (N) τ (N/mm²) τ rata- rata (N/mm²) 1 2 22,05 1106,7 50,18 54,19 2 21,64 1125,4 52,01 3 22,05 1331,7 60,39 4 2,5 22,89 1547,4 67,60
70,39 5 23,32 1744,3 74,79 6 23,32 1604,3 3 68,79 7 3 24,61 2663,4 108,23 102,19 8 25,06 2579,1 102,92 9 25,51 2434,2 95,42 10 3,5 25,95 2926,1 112,76 111,74 11 25,51 2775,9 108,82 12 26,41 3000,9 113,63
Dari data pada tabel data hasil uji geser diatas  untuk  masing-masing  jenis  plat,  maka data  tersebut  dapat  dikonversikan  menjadi grafik seperti pada gambar 8 di bawah ini :
Gambar  8.  Grafik  tegangan  geser  rata-rata  dengan waktu tekan
Berdasarkan  grafik  diatas,  kekuatan geser untuk plat hitam dan galvanis meningkat. Hal  ini  disebabkan  waktu  tekan  salama  proses pengelasan  merupakan  parameter  yang  sangat
penting. Semakin lama waktu pengelasan yang digunakan  maka  hasil  sambungan  las  yang terjadi  akan  semakin  kuat.  Hal  ini  terbukti karena  diameter nugget yang  terbentuk semakin  besar.  Maka  gaya  geser  yang dibutuhkan  untuk  diameter nugget juga semakin  besar,  hal  ini  dapat  dilihat  pada  gaya yang  dibutuhkan  saat  penarikkan.  Semakin lama  waktu  tekan  pengelasan  maka  titik  cair yang  terjadi  akan  membesar  dan  sambungan antara plat menjadi homogen (satu kesatuan).
Perbedaan  tegangan  tarik  antara  plat hitam dan galvanis disebabkan oleh perbedaan kadar  komposisi  yang  terdapat  dalam  sampel uji,  yaitu  pada  plat galvanis terdapat  unsur paduan  timah  hitam  (Pb)  sebesar  0,017  %  dan seng (Zn) sebesar 0,11 % sedangkan pada plat hitam  tidak  terdapat  unsur  paduan  ini.  Paduan ini  akan  dapat  mengurangi  kekuatan  mekanik dari suatu logam.

## KESIMPULAN
1. Semakin lama waktu pengelasan maka akan semakin  besar  pula  kekuatan  dan  diameter nugget dari sambungan lasan itu (tergantung dari ketebalan plat).
2. Waktu  tekan  yang  paling  optimal  dalam penelitian  ini  untuk  pengelasan  titik  pada kedua  jenis  plat  dengan  ketebalan  1,2  mm adalah pada waktu tekan 3,5 detik.
3. Perbedaan dari unsur paduan  yang terdapat pada material akan mempengeruhi kekuatan  tarik  dan  geser  kedua  material tersebut.

## DAFTAR  PUSTAKA
[1] Anrinal  dan  Hendri.  Analisa  Kekuatan Tarik  Hasil Spot  Welding Baja  Karbon
Rendah, Jurnal Teknik Mesin.
[2] Beni,  E.P.  2006.  Perbandingan  Kekuatan Gumpalan  dan  Waktu  Tekan  Pada  Las Titik  ( Spot  Welding )  Terhadap  Kekuatan Geser Baja Karbon ST37.
[3] E.P  Popov, Zainal Astamar. 1986. Mekanika Teknik (Mechanic Of Material). Cetakan Kedua, Jakarta : Erlangga.
[4] Niemann,  Budiman  Anton  &  Bambang
Primabodo. Elemen Mesin Jilid 1 Edisi 2
[5] Haryono Wiryosumarto dan Toshi
Okumura.  1991    Teknik  Pengelasan Logam.  Cetakan  kedelapan.  Jakarta  :  PT Pradnya Paramita.
[6] Sriwidharto.  1996  Petunjuk  Kerja  Las, Cetakan  Ketiga,  Jakarta  :  PT  Pradnya Paramita.
[7] Tata  Surdia,  Shinrokku  Saito.  1992 Pengetahuan  Bahan  Teknik,  Cetakan Kedelapan. Jakarta : PT Pradnya Paramita.
[8] http://www.Crayonpedia.Org/Mw/ Mengenal  -  MACAM  Bahan  Teknik Engineering Material / Hardi Sudjana.