## ANALISIS PENGARUH PROSES HEAT TREATMENT PASKA PENGELASAN TERHADAP SIFAT MEKANIS PADA BESI TUANG KELABU
Muhammad Rasid 1) , Ibnu Asrafi 2)
1)2) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya Jl. Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp: 0711-353414 Fax: 0711-453211

## Abstrak
Besi tuang kelabu banyak digunakan pada meja mesin seperti mesin bor, mesin Miling, Mesin Bubut, surface grinding  karena mempunyai sifat-sifat antara lain dapat meredam getaran yang    sangat baik  ( kapasitas peredamnya tinggi), tahan panas, tahan korosi, mudah dalam pengecoran  karena memiliki titik lebur yang  rendah,  mudah  untuk  dikerjakan  di  mesin,  mudah  didapat    dengan  harga yang  relatif  murah.  Salah  satu  proses    pengelasan  yang  dapat  dilakukan  pada besi tuang kelabu adalah proses pengelasan dengan elektroda terbungkus  atau SMAW  (  Shield  Metal  Arc  Welding)  dengan  menggunakan  arus  searah  DC  dan menggunakan  elektroda  jenis  DFC  NiFE  atau  NiFE-C1.  Hal  yang  paling memungkinkan  akibat  dari  proses  pengelasan  besi  tuang  (Cast  Iron)    adalah terjadinya  retak  las  dimana  hal  ini  disebabkan  karena  pembekuan  yang  terlalu cepat, tegangan penyusutan yang terlalu tinggi, prosedur pengelasan yang salah dan  penggunaan  elektroda  yang  tidak  sesuai.  Tegangan  penyusutan  dalam pengelasan  yang  terjadi  karena  timbulnya  lonjakan  tegangan  yang  lebih  besar yang  disebabkan  oleh  perubahan  sifat-sifat  bahan  pada  sambungan  terutama pada  daerah  terpengaruh  panas    HAZ  (  heat  Affected  Zone).  Untuk  mengetahui sejaumana  pengaruh    pemanasan  paska  pengelasan  terhadap  sifat  mekanik pada  specimen  besi  tuang  kelabu  dengan  melakuka  pengujian  tarik  dan pengujian  kekerasan.Specimen  uji  besi  tuang  kelabu  setelah  dilakukan penyambungan  dengan  proses  pengelasan  mempunyai  sifat  mekanik  kekeras 0,24%an  lebih  besar    dari  row  material  .Specimen  uji  besi  tuang  kelabu mengalami peningkatan kekerasan yang cukup siknifikan  sebesar 36,75 % yaitu dari  89,16  HR  menjadi  140,974  HB  dengan    proses  heat  treatment  pada temperatur   730°C dan ditahan selama 60 menit .Specimen uji tanpa perlakuan panas  heat  treatment  terjadi  peningkatan  kekuatan  tarik  sebesar  8,67%  yaitu 90,87 N/mm² untuk  specimen  uji  yang  di  heat  treatment  dengan  pendinginan udara  dan  98,73%  untuk  specimen  yang  dilakukan  penyambungan  dengan pengelasan
Kata kunci : SMAW, HAZ

## 1. PENDAHULUAN
Besi  tuang  kelabu  mempunyai  sifat mudah dimesin dan dapat meredam getaran dengan  baik  besi  tuang  kelabu  banyak digunakan  untuk  komponen  mesin  sebagai bahan  baku  ( row  materials ).  Besi  tuang kelabu  mempunyai  ketahanan  korosi  yang baik, namun bila mengalami proses permesinan ketahanan korosi akan menurun. Hal ini disebabkan karena adanya proses  pengikisan  lapisan  pasif  pada permukaan dan terjadi reaksi korosi dengan lingkungan  sekitar  yang  korosif.  Proses pengerjaan  besi  tuang  kelabu  menjadi komponen  mesin  dapat  dilakukan  pada mesin-mesin  perkakas  yang  konvensional
maupun  yang  sudah  menggunakan Control Numerical Control (CNC)  dengan  tingkat kekasaran ( roughness grade ) permukaan 50 µm,  25  µm,  0,025  µm  (N 1, N 2…… N 12 )  yang bervariatif tergantung dari kebutuhan komponen permesinan yang akan dibuat. Material
besi tuang kelabu mempunyai  sifat  yang  getas  sehingga dibutuhkan  pengetahuan  dan  pengalaman dalam  melakukan  penyambungan  material tersebut.  Banyak  metode  sambungan  las yang  dapat  digunakan  untuk  material  besi tuang kelabu salah satunya yaitu penyambungan  dengan  proses  pengelasan dengan  elektroda  terbungkus    atau  SMAW ( Shield Metal Arc Welding ) dengan menggunakan arus searah DC dan
menggunakan  elektroda  jenis  DFC  NiFE atau  NiFE-C1,  elektroda  stainless  steel,  dll. Proses  pengelasan  akan  mempengaruhi sifat phisik dan sifat mekanis dari besi tuang kelabu.  Karena  hal  tersebut  diatas  penulis ingin  mengetahui  sejauhmana  pengaruh proses pengelasan dengan elektroda terbungkus  SMAW    terhadap  perubahan sifat mekanis (Kekuatan tarik dan kekerasan material)  pada  besi  tuang  kelabu dan  melakukan  perlakuan  panas  ( heat treatment )
dengan
tujuan
untuk memperbaiki  sifat  mekanis  specemen    uji setelah  dilakukan  penyambungan  dengan metode pengelasan.

## 2. METODE PENELITIAN
Dalam penelitian ini sebelum
dilakukan pengujian material terlebih dahulu dilakukan  beberapa  tahapan  antara  lain: pembentukan specimen uji, pengujian komposisi  kimia,  penyambungan    specimen uji  dll.  Untuk  lebih  jelas  dapat  dilihat  pada flow chart pada gambar 2.1.

## 2.1 Pembentukan  Specimen UJI
Pembentukan  specimen  uji  tarik  dan kekerasan  dilakukan  pada  mesin  shaping untuk  mengurangi  ketebalan  material  dan pengerjaan  pada  mesin  milling  untuk pembentukan  specimen  uji  dan  untuk membentuk ukuran standar ISO 6892 : 1984 ( Metallic  Material-Tensile  Testing) yaitu  JIS Z 2202 : 1988. Lit. tabel 6.

## 2.2    Pengelasan Besi Tuang Kelabu
Specimen  uji  yang  telah  dibentuk pada mesin Milling kemudian dipotong tepat pada  bagian  tengah  specimen  uji  dengan menggunakan  gergaji  tangan,  kemudian pada bagian sambungan dilakukan pengelasan  dengan  jarak  setebal    mata gergaji. Proses pengelasan dilakukan dengan  menggunakan  las  listrik  dengan spesifikasi elektroda sbb:
Jenis Elektroda  :  E 7020 LB 52U Merk :  Nikko  Steel  Elektrode NSN 308, PT Alam Lestari Unggul Indonesia Tabel.2.1 Penggunaan  Elektroda  Yang Direkomendasi Size (mm) 2,0 2,6 3,2 4,0 Leng 300 300 350 350 Current Range 35-80 65-100 80-125 120-170
2.3     Proses Heat Treatment
Proses heat  treatment dilakukan  di Laboratorium  Mekanik  Politeknik  Negeri Sriwijaya  dengan  menggunakan  dapur  heat treatment Merk  Noberthem .  Pemanasan dilakukan  sampai  temperatur    730°C  dan ditahan  selama  60  menit  untuk  proses normalizing  material.  Pendinginan  material dilakukan dengan melalui pendinginan media udara didalam dapur pemanasan.

## 2.4   Pengujian  Tarik  dan  Kekerasan Specimen uji
Pengujian  sifat  mekanis    specimen besi  tuang  kelabu  yaitu    kekuatan  tarik  dan kekerasan.  Pengujian  ini  dilakukan  di laboratorium  Mekanik  Politeknik  Negeri Sriwijaya.  Untuk  pengujian  tarik  dilakukan pada  mesin universal  testing  Machine Merk Gunt dengan kemampuan maksimum 50 kN. Pengujian  kekerasan  dengan  menggunakan Rockwell Hardness Tester , Model HR 150A dengan  dengan  menggunakan  HR  tipe  B, dimana F mesin 100 kg dengan menggunakan indentor Bola Baja  Ǿ 1/16˜

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil Pengujian Komposisi
Dari hasil pengujian komposisi terdahulu  untuk  specimen  uji  yang  sama menunjukkan kandungan Fe 92,7%, C,22%, Si  2,35%  dan  Mn  0,54%                dan      nilai kandungan  tersebut  berdasarkan  Standar ASTM Class 20 termasuk kedalam kelompok    Besi  Tuang  Kelabu    ( Grey  Cast Ir o n )  Feritik  untuk  penggunaan  umum seperti pada landasan-landasan ( bed) , Meja, dan ragum mesin dll.

## 3.2 Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan material sebelum  dilakukan  heat  treatment  dengan menggunakan Rockwell  Hardness  Tester ,
Model
HR 150A dengan dengan
menggunakan  HR  tipe  B,  dimana  F  mesin 100  kg  dengan  menggunakan  indentor  Bola Baja  Ǿ 1/16˜.
Pengujian  dilakuakan  pada  tiga  titik untuk  masing-masing  specimen  uji  yaitu daerah HAZ 1 dan 2 yaitu ± 5mm dari pusat pengelasan  dan  pengujian  tepat  ditengah kampuh las.
Tabel 3.1.   Data    Pengujian    Kekerasan Untuk    Specimen  Uji  Yang Tidak Dilakukan Proses Pemanasan  Pada  Dapur  Heat Treatment No. Specimen Specimen Hasil Pengujian HR …  kg 1 Row Material (Besi Tuang Kelabu) 86,9 2 90,4 3 87 4 93,2 5 87,2 Rata-Rata 88,94 Tabel 3.2.   Data    Pengujian  Kekerasan Untuk Specimen Uji Yang Disambung  Dengan  Metode Pengelasan No Specimen Titik Pengujian pada Kampuh Las (HR) Daerah HAZ 1 (HR) Daerah HAZ 2 (HR) 1 112 89 93,4 2 115 87,5 87,8 3 114 88.5 86 4 110 90,3 91,5 5 113 89,6 88 Rata-Rata 112,8 88,98 89,34
Kekerasan  rata-rata  pada  daerah  HAZ adalah  88,98+89.34   = 89,16 HR 2

## Analisa hasil pengujian  kekerasan
Specimen  uji  besi  tuang  kelabu sebelum  dilakukan  penyambungan  dengan kekerasan  rata-rata  88,94  HR  dan  setelah dilakukan  penyambungan  dengan  proses pengelasan sebesar 89,16
HR ini
menunjukkan adanya peningkatan
kekerasan  sebesar    0,24      %  dari  row material. Peningkatan kekerasan pada specimen uji bervariasi untuk setiap specimen uji.

## Material  setelah  mengalami  perlakuan Heat Treatment
Pengujian  dilakukan  pada    Mesin  Uji Brinnell  dengan  P  187  kg  menggunakan indentor bola Baja dengan diameter 2,5 mm dan  penenkanan  dan  ditahan  selama  20 detik. Diameter penekanan kemudian diukur dengan  menggunakan  alat  metalografi  dan kemudian dimasukkan
dengan
menggunakan rumus (HB) dibawah ini:
HB  =
( √ ( )
kg/
Tabel.3.3   Data Pengujian Kekerasan Untuk Specimen  Uji  Setelah  Dilakukan
Proses  Heat  Treatment  Dengan Media Pendinginan Udara No Specimen Titik Pengujian 1 Kampuh Las  (HB) Daerah HAZ 1 (HB) Daerah HAZ 2 (HB) 1 220,199 151,209 152,625 2 195 128,777 120,967 3 176,970 158,228 152,625 4 187,5 142,639 137,665 5 206,83 126,732 138,274 Rata-Rata 197,299 141,517 140,431

## Analisa hasil Pengujian
Specimen  uji  besi  tuang  kelabu  yang telah  mengalami  proses  heat  treatment dengan pendinginan media udara mengalami peningkatan kekerasan  36,75 % yaitu  dari  89,16  HR  menjadi  140,974  HB dengan    proses  heat  treatment  pada temperatur      730°C  dan  ditahan  selama  60 menit .

## 3.3 Pengujian Tarik Material
Specimen  uji  Tarik  menggunakan standard    industry  Japanese  yang  Mengacu pada  standar  ISO  6892  :  1984    ( Metallic Material-Tensile  Testing) yaitu  JIS  Z  2202  : 1988. Dari tabel 3.4. dibawah dapat kita lihat ukuran  Panjang,  Ketebalan,Radius  untuk specimen uji tarik.  Pengujian tarik dilakukan di  Laboratorium  Mekanik  Politeknik  Negeri Sriwijaya  dengan  menggunakan  Universal Testing  Mesin  Merk  G.U.N.T  dengan kapasitas maksimum 50 kN.
Tabel 3.4.   Ukuran  Standard  Specimen  Uji Tarik  Untuk  Material  Berbentuk
Plate Plate thicknes Width (W) Gauge Length (L) Paralel length (P) Over 5,5mm up to and ichi 7,5 12,5 50 80 Over 7,5 mm up to and inchi 10 mm 60 Over 10 mm up to and 13 mm 20
85
130
Over 13 mm up to and 19 mm 100 Over 19 mm up to and inch 27 mm 40 170 265 Over 27 mm up to and inch 40 mm 205
Tabel 3.5.   Data Hasil Pengujian Specimen Uji Tarik Untuk Material Hasil Pengelasan Dan Dengan Heat Treatment Dengan Media Pendingin Udara No. Specimen S (N/mm² ) dL (mm) E ( ) 1 101,09 3,98 7,77 2 98,04 3,54 7,35 3 97,07 3,27 6,95 Nilai Rata-Rata 98,73 3,59 7,36 4 92,53 6,05 11,55 Pendinginan Udara 5 89,36 5,39 12,21 Pendinginan Udara 6 90,73 5,76 10,74 Pendinginan Udara Nilai Rata-Rata 90,87 5,73 11,5

## Analisa data Pengujian
Dari  data  hasil  pengujian  Tarik  tabel diatas dapat disimpulkan specimen uji tanpa dilakukan  perlakuan  panas  heat  treatment terjadi  peningkatan  kekuatan  tarik  sebesar 8,67%  yaitu  90,87 N/mm² untuk  specimen uji yang di heat treatment dengan pendinginan  udara  dan  98,73%  untuk specimen  yang  dilakukan  penyambungan dengan  pengelasan,  tetapi  untuk  elongation terjadi peningkatan dari 7,36% menjadi 11,5 %  ini  menunjukkan  bahwa  pada  specimen uji  yang  mengalami  proses  heat  treatment mempunyai sifat mekanis keuletan lebih baik dari  specimen  uji  tanpa  perlakuan  heat treatment.

## 4. KESIMPULAN
Specimen  uji  yang  mendapatkan perlakuan panas
paska pengelasan mempunyai sifat mekanik sbb:
1. Specimen uji besi tuang kelabu setelah dilakukan penyambungan dengan proses  pengelasan  mempunyai  sifat mekanik  kekeras  0,24%an  lebih  besar dari row material .
2. Specimen uji besi tuang kelabu mengalami peningkatan kekerasan yang cukup siknifikan  sebesar 36,75 % yaitu  dari  89,16  HR  menjadi  140,974 HB  dengan    proses  heat  treatment pada    temperatur      730°C  dan  ditahan selama 60 menit .
3. Specimen  uji  tanpa  perlakuan  panas heat  treatment  terjadi  peningkatan kekuatan  tarik  sebesar  8,67%  yaitu 90,87 N/mm² untuk  specimen  uji  yang di  heat  treatment  dengan  pendinginan udara  dan  98,73%  untuk  specimen yang dilakukan penyambungan dengan pengelasan,

## DAFTAR PUSTAKA
1. DeGarmo, E.P.,  Black,J.T.  ,    A.Kohser, R  ;  E.Klamecki  Barney,  “Material  and
Processes  in  Manufacturing  “,  Wiley ,2002 2. Groover,M.P.,” Fundamentals of modern Manufacturing”,John Wiley and son, INC , 2007
3. H  Van  Vl ack,  L  (Sriati  Djaprie),”  Ilmu dan  Teknologi  Bahan  “,  Edisi      ke  5,
Erlangga, 1984
4. Supriadi, H.,” Pengaruh Tingkat Kekasaran  Permukaan  Baja  Tahan Karat  AISI  304  Hasil  Proses  Sekrap Terhadap Laju Korosi Dalam Lingkunga
Asam  Sulfat”,  Lembaga  Penelitian
Universitas Lampung, 2008.http:// digilib.Unila.ac.id/go.php?id=laptunilapp
.gdl.res.2008, 25 Oktober 2009
5. Suharsimi,A.  ,”Prosedur  Penelitian:
Suatu  Pendekatan  Praktek”,  Edisi kelima, Rineka Cipta , Jakarta ,1997
6. Surdia Tata, Saito Shinroku,” Pengetahuan  Bahan  T eknik”,  Edisi Kelima,        PT.  Pradya  Paramitha  ,
Jakarta,2000