Iswanto, dkk./ ROTASI, Vol. 23  No. 1  (Januari 2021) Hal. 13-17
Pengaruh Viskositas Cairan Pendingin Pasca Pengelasan SMAW Terhadap Sifat Fisik Baja ST 37
Iswanto a, *, Edi Widodo b , Prantasi H. Tjahjanti a , Dafit Nur Rohman a a Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo
Jl. Mojopahit 666 B Sidoarjo, Indonesia
b Program Studi Teknik Mesin, Universitas Brawijaya
Jl. Veteran Malang, Indonesia *E-mail: iswanto@umsida.ac.id

## Abstract
The post-welding cooling process affects the physical properties of the weld metal. The purpose of this study was to determine the effect of post-welding cooling fluid viscosity on the physical properties and microstructure  of  ST  37  steel.  The  research  was  conducted  using  a  SMAW  welding  machine  and  the material used was ST 37 steel. After completing welding, the specimens are cooled with three different cooling  fluids,  namely:  SAE  40  oil  (used),  SAE  40  oil  and  SAE  90  oil.  Then  the  welding  results  are checked  using  the  Dye  Penetrant  Test  method.  If  the  welding  results  meet  the  standards,  then  the tensile  test  and  microstructure  test  are  carried  out.  From  the  results  of  the  tensile  test,  the  lowest tensile strength was obtained from post-welding cooling using SAE 40 (used) oil, which was 33.44 N / mm2.  The  highest  tensile  strength  resulted  from  post-welding  cooling  using  SAE  90  oil,  which  was 41.43 N / mm2. Meanwhile, from the microstructure observations it can be seen that on post-welding cooling using SAE 40 oil (used), the pearlite structure looks bigger. The structure of pearlite is getting smoother with the greater the value of the post-welding cooling fluid viscosity.
Keywords: SMAW welding, tensile strength, microstructure, cooling fluid viscosity, ST 37 steel

## Abstrak
Proses pendinginan pasca pengelasan berpengaruh terhadap sifat fisik logam hasil pengelasan. Tujuan dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  pengaruh  viskositas  cairan  pendingin  pasca  pengelasan terhadap sifat fisik dan struktur mikro baja ST 37. Penelitian dilakukan dengan menggunakan mesin las SMAW dan  material  yang  digunakan  adalah  baja  ST  37.  Setelah  selesai  melakukan  pengelasan kemudian spesimen didinginkan dengan tiga cairan pendingin yang berbeda, yaitu: oli SAE 40 (bekas), oli SAE 40 dan oli SAE 90. Kemudian dilakukan pemeriksaan hasil pengelasan dengan menggunakan metode Dye Penetrant Test. Apabila hasil pengelasan sudah memenuhi standar, selanjutnya dilakukan pengujian tarik dan pengujian struktur mikro. Dari hasil pengujian tarik diperoleh kekuatan tarik paling rendah dihasilkan dari pendinginan pasca pengelasan menggunakan oli SAE 40 (bekas), yaitu  sebesar 33,44  N/mm 2 .  Kekuatan  tarik  paling  tinggi  dihasilkan  dari  pendinginan  pasca  pengelasan menggunakan  oli  SAE  90,  yaitu  sebesar  41,43  N/mm 2 .  Sedangkan  dari  pengamatan  struktur  mikro dapat  dilihat  bahwa  pada  pendinginan  pasca  pengelasan  menggunakan  oli  SAE  40  (bekas),  struktur perlite kelihatan lebih besar. Struktur perlite semakin halus dengan semakin besarnya nilai viskositas cairan pendingin pasca pengelasan.
Kata kunci: pengelasan SMAW , kekuatan tarik, struktur mikro, viskositas cairan pendingin, baja ST 37

## 1. Pendahuluan
Baja  ST  37  secara  umum  merupakan  baja  karbon  rendah  atau  disebut  juga  baja  lunak  yang  digunakan  untuk pembuatan  baja  batangan,  tangki,  perkapalan,  jembatan,  menara,  pesawat  angkat  dan  dalam  bidang  permesinan.  Baja ST 37 banyak digunakan untuk kontruksi umum karena mempunyai sifat mampu las dan kepekaan terhadap retak las. Kepekaan retak  yang rendah  cocok terhadap proses las, dan dapat digunakan untuk pengelasan plat tipis  maupun plat tebal [1, 2].
Pada  bidang  konstruksi  umum  maupun  pemesinan,  dalam  proses  penyambungan  logam  lebih  memilih  proses pengelasan  dibandingkan  dengan  proses  yang  lain  karena  berbagai  pertimbangan  [3,  4].  Proses  pengelasan  untuk penyambungan  logam  ada  beberapa  jenis,  diantaranya  adalah  pengelasan SMAW ( Shield  Metal  Arc  Welding ). Pengelasan SMAW adalah  adalah  proses  pengelasan  yang  menggunakan  panas  untuk  mencairkan  material  dasar  atau logam  induk  dan  elektroda  (bahan  pengisi).  Panas  tersebut  dihasilkan  oleh  lompatan  ion  listrik  yang  terjadi  antara katoda dan anoda (ujung elektroda dan permukaan plat yang akan di las). Pengelasan SMAW biasa juga disebut dengan las busur listrik [5, 6].
Ada  beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  hasil  pengelasan,  diantaranya:  jenis  elektroda,  diameter  elektroda,  arus yang  digunakan, holding  time dan  proses  pendinginan  pasca  pengelasan.  Semakin  tinggi  densitas  suatu  media pendingin, maka semakin cepat proses pendinginan oleh media pendingin tersebut. Media yang memiliki densitas tinggi akan memberikan daya pendinginan yang cepat sehingga dapat mengakibatkan spesimen  menjadi getas [2, 7]. Waktu tahan terlalu pendek akan menghasilkan kekerasan yang rendah, hal ini disebabkan tidak cukupnya jumlah karbida yang larut  dalam  larutan,  sedangkan  apabila  waktu    penahanan  yang  diberikan  terlalu  lama,    transformasi  terjadi  namun diikuti dengan pertumbuhan butir yang dapat menurunkan ketangguhan [8, 9].
Penelitian  tentang  pendinginan  pasca  pengelasan  sudah  dilakukan,  diantaranya  yang  dilakukan  oleh  Zheng  et  al. tentang Inﬂuence of different cooling rates on the microstructure of the HAZ and welding CCT diagram of CLAM steel [10]. Khan et al. melakukan penelitian tentang Effect of Cooling Rate on Microstructure and Mechanical Properties in the  CGHAZ  of  Electroslag  Welded  Pearlitic  Rail  Steel [11].  Zhang  et  al.  meneliti  tentang Effect  of  cooling  rate  on microstructure and properties of microalloyed HSLA steel weld metals [12]. Keehan et al. melakukan penelitian tantang Influence of cooling rate on microstructure and properties of high strength steel weld metal [7]. Penelitian X Di et al. tentang Effect of cooling rate on microstructure, inclusions and mechanical properties of weld metal in simulated local dry underwater welding [13].
Dari  beberapa  penelitian  yang  telah  dilakukan,  penelitian  ini  akan  membahas  tentang  pengaruh  viskositas  cairan pendingin  pasca  pengelasan SMAW terhadap  sifat  fisik  dan  struktur  mikro  baja  ST  37,  dengan  pendinginan  pasca pengelasan menggunakan oli SAE 40 bekas, oli SAE 40 dan oli SAE 90.

## 2. Material dan Metodologi Penelitian
Pada  penelitian  ini  menggunakan  material  baja  ST  37  dengan  komposisi  kimia  0,5%  C,  0,8%  Mn  dan  0,3%  Si. Digunakan  mesin las SMAW dan pada proses pengelasannya  menggunakan elektroda las E 7016 dengan diameter 2,6 mm. Kampuh yang dipilih adalah kampuh V dengan lebar celah 2 mm dan sudut 60°, seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Pada saat melakukan pengelasan menggunakan kuat arus 90 Ampere, sedangkan posisi pengelasan dipilih posisi 1G.

## Gambar 1. Kampuh V dengan sudut 60°
Setelah  selesai  melakukan  proses  pengelasan,  kemudian  hasil  pengelasan  didinginkan.  Ada  tiga  jenis  media  yang digunakan untuk melakukan pendinginan, yaitu: oli SAE 40 bekas, oli SAE 40 dan oli SAE 90. Selanjutnya dilakukan pemeriksaan  terhadap  hasil  pengelasan,  apakah  hasil  pengelasan  memenuhi  syarat  atau  tidak.  Pemeriksaan  hasil pengelasan menggunakan metode Dye Penetrant Test . Apabila hasil pengelasan tidak memenuhi syarat, maka dilakukan pengelasan  ulang.  Sedangkan  jika  hasil  pengelasan  telah  memenuhi  syarat,  maka  dilakukan  proses  pengujian mikrostruktur dan pengujian tarik.
Pengujian  tarik  dilakukan  dengan  menggunakan  mesin  Model  GAG  5051  PC  dengan  kapasitas  50  KN  dan peregangan maksimal 600 mm. Untuk pengujian tarik sesuai dengan standar ASTM ( American Society for Testing and Materials ) pada benda kerja pengelasan. Terutama ada dua jenis dimensi standar, satu untuk plat dan yang kedua untuk spesimen jenis batang. Jadi spesimen uji tarik standar yang dipilih adalah tipe pelat seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Spesimen uji tarik sesuai standar ASTM E8
Pengujian tarik dilakukan sebanyak tiga kali untuk tiap-tiap perlakuan pendinginan, kemudian diambil rata-ratanya untuk  memperoleh  hasil  yang  lebih  valid.  Sedangkan  untuk  pengujian  mikrostruktur  menggunakan  mikroskop  optik logam tipe epiphot-300 dengan pembesaran maksimum 1000x.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Hasil Pengujian Tarik
Setelah  melakukan  pengujian  tarik  terhadap  masing-masing  specimen  hasil  pengelasan  dengan  pendinginan  pasca pengelasan yang berbeda, maka diperoleh data hasil pengujian seperti disajikan pada Tabel 1.

## Tabel 1. Hasil pengujian tarik
Kuat Arus (Ampere) Cairan Pendingin Kekuatan Tarik (N/mm 2 ) Regangan (%) 90 Base metal 53,6 25,4 Oli SAE 40 (bekas) 33,44 7,4 Oli SAE 40 35,99 10,5 Oli SAE 90 41,43 16,2
Dari  Tabel  1.  dapat  dibuat  grafik  sebagai  perbandingan  hasil  pengujian  tarik  dari  proses  pengelasan  dengan pendinginan pasca pengelasan yang berbeda seperti yang terlihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik perbandingan hasil pengujian tarik
Dari  Tabel  1.  dan  Gambar  3.  dapat  dilihat  bahwa  pengujian  tarik  dari  proses  pengelasan SMAW pada  baja  ST  37 dengan pendinginan pasca pengelasan menggunakan oli yang berbeda viskositasnya menghasilkan kekuatan tarik yang berbeda.  Kekuatan  tarik  paling  rendah  dihasilkan  dari  pendinginan  pasca  pengelasan  menggunakan  oli  bekas  yang memiliki viskositas paling kecil, kekuatan tarik yang dihasilkan sebesar 33,44 N/mm 2 . Sedangkan kekuatan tarik paling tinggi  diperoleh  dari  pendinginan  pasca  pengelasan  menggunakan  oli  SAE  90  yang  memiliki  viskositas  paling  besar, kekuatan tarik yang diperoleh sebesar 41,43 N/mm 2 .
Apabila dilihat dari regangannya, regangan paling kecil diperoleh dari pendinginan pasca pengelasan menggunakan oli bekas, regangannya sebesar 7,4%. Sedangkan regangan paling besar dihasilkan dari pendinginan pasca pengelasan menggunakan oli SAE 90, dengan nilai regangan sebesar 16,2 %.
Dari  hasil  pengujian  tarik  menunjukkan  bahwa,  semakin  besar  nilai  viskositas  cairan  pendingin  pasca  pengelasan mengakibatkan semakin tinggi kekuatan tarik dan regangannya. Begitupula sebaliknya semakin rendah viskositas cairan pendingin pasca pengelasan mengakibatkan kekuatan tarik dan regangannya semakin rendah. Hal ini terjadi karena pada cairan  pendingin  pasca  pengelasan  yang  memiliki  viskositas  rendah,  maka  laju  pendinginannya  akan  lebih  cepat dibandingkan  dengan  cairan  pendingin  yang  memiliki  viskositas  tinggi.  Dengan  laju  pendinginan  yang  cepat  maka logam  akan  lebih  getas  atau  rapuh  dibandingkan  dengan  laju  pendinginan  yang  lambat,  dan  sebaliknya  dengan  laju pendinginan yang lambat maka logam akan semakin tinggi kekuatan tarik dan regangannya.

## 3.2 Hasil Pengujian Struktur Mikro
Pengamatan struktur mikro pada hasil pengelasan SMAW terhadap baja ST 37 dengan pendinginan pasca pengelasan menggunakan oli SAE 40 bekas, oli SAE 40 dan oli SAE 90, bertujuan untuk mengetahui kondisi truktur mikro dalam bentuk  gambar.  Foto  struktur  mikro  diambil  pada WM ( Weld  Metal )  dan  daerah HAZ ( Heat  Affection  Zone )  dengan pembesaran 500 kali. Foto struktur mikro pada weld metal ditunjukkan pada Gambar 2., sedangkan foto struktur mikro pada daerah HAZ dapat dilihat pada Gambar 3.
(a)                                                              (b)                                                           (c) Gambar 4. Struktur mikro pada daerah WM dengan pendingin oli bekas (a), oli SAE 40 (b), oli SAE 90 (c)
(a)                                                              (b)                                                             (c) Gambar 5. Struktur mikro pada daerah HAZ dengan pendingin oli bekas (a), oli SAE 40 (b), oli SAE 90 (c)
Dapat dilihat dari Gambar 4 dan 5 bahwa: hasil pengelasan SMAW baja ST 37 dengan pendinginan pasca pengelasan menggunakan oli yang berbeda viskositasnya memiliki struktur mikro yang berbeda, baik di daerah weld metal maupun di  daerah HAZ .  Pada  gambar  4(a)  dan  5(a)  yang  pendinginan  pasca  pengelasan  menggunakan  oli  bekas,  memiliki struktur pearlite yang lebih besar dan terlihat lebih  hitam,  sehingga  mengakibatkan  kekuatan tarik  yang lebih rendah. Hal  ini  terjadi  karena  pada  pendinginan  menggunakan  oli  bekas  dengan  viskositas  paling  rendah,  pendinginan  yang terjadi lebih cepat dibandingkan dengan kedua pendingin yang lain.
Sedangkan pada gambar 4(c) dan 5(c) dimana proses pendinginan pasca pengelasannya menggunakan oli SAE 90, memiliki struktur pearlite yang lebih halus, sehingga berakibat pada kekuatan tarik yang lebih tinggi. Kondisi ini terjadi karena pada pendinginan menggunakan oli SAE 90 yang memiliki viskositas paling tinggi, proses pendinginan berjalan lebih lambat dibanding dengan dua pendingin lainnya.

## 4. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan tentang pengaruh viskositas cairan pendingin pasca pengelasan SMAW terhadap sifat  fisik  dan  struktur  mikro  baja  ST  37,  dapat  disimpulkan  bahwa:  viskositas  cairan  pendingin  pasca  pengelasan berpengaruh  terhadap  kekuatan  tarik  hasil  pengelasan.  Semakin  besar  viskositas  cairan  pendingin  mengakibatkan kekuatan  tarik  semakin  besar.  Viskositas  cairan  pendingin  yang  semakin  besar  juga  mengakibatkan  regangan  yang semakin besar. Hasil pengamatan struktur  mikro menunjukkan bahwa semakin besar viskositas cairan pendingin akan menghasilkan butiran pearlite yang semakin halus.

## Daftar Pustaka
[1] Jorge, J.C.F., et al. , 2019, “ Influence of Welding Procedure and PWHT on HSLA Steel Weld Metals, ” J. Mater. Res. Technol., 8(1): 561–571.
[2] ASM International Handbook Committee, 1991, “ ASM handbook: Heat treating ,” ASM International.
[3] Fachruddin, A., Iswanto, I., Mulyadi, M., Noerdianto, N., 2020, “Analisa Perbandingan Kekuatan Hasil Pengelasan TIG dan Pengelasan MIG Pada Aluminium 5083,” Turbo  J. Progr. Stud. Tek. Mesin, 9(1): 87–92.
[4] Hermanto, A., Iswanto, I., 2019, “Pengaruh Flux Elektroda AWS 5.1 E 6013 Dicelup Oli pada Pengelasan Besi Cor Kelabu FC-25 Terhadap Kekuatan Tarik,” R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) J., 3(2): 57−60.
[5] Okumura, T., Wiryosumarto, H., 2008, “Teknologi Pengelasan Logam,” Pradnya Paramita, Jakarta.
[6] Nam, T.H., et al. , 2018, “ Effect of Post Weld Heat Treatment on The Microstructure and Mechanical Properties of a Submerged-arc-welded 304 Stainless Steel ,” Metals (Basel), 8(1): 26.
[7] Karlsson, L., Keehan, E., Zachrisson, J., 2010, “ Influence of cooling rate on microstructure and properties of high strength steel weld metal, ” Sci. Technol. Weld. Join., 15(3): 233–238.
[8] Thelning, K.E., 2013, “ Steel and Its Heat Treatment ,” Butterworth-Heinemann.
[9] Mithun, K., Saraswathamma, K., Verma, D.K., 2019, “ Effect of Post Weld Heat Treatment Soaking Time on Microstructure and Mechanical Properties of TIG Welded Grade 91 Steel, ” J. Met. Mater. Miner., 29(2): 42–50.
Perlite Ferrite Perlite Ferrite Perlite Ferrite Pearlite Ferrite Pearlite Ferrite Pearlite Ferrite
[10] Han, Y., Huang, Q., Liu, S., Wu, Q., Zheng, S., 2011, “ Influence of Different Cooling Rates on the Microstructure of the HAZ and Welding CCT Diagram of CLAM Steel, ” Fusion Eng. Des., 86(9–11): 2616– 2619.
[11] Jiang, Y., Khan, A.R., Wang, H., Yu, S., 2019, “ Effect of Cooling Rate on Microstructure and Mechanical Properties in the CGHAZ of Electroslag Welded Pearlitic Rail Steel, ” Metals (Basel)., 9(7): 742.
[12] Kannengiesser, T., Michael, T., Pittner, A., Rhode, M., Zhang, L., 2015, “ Effect of Cooling Rate on Microstructure and Properties of Microalloyed HSLA Steel Weld Metals, ” Sci. Technol. Weld. Join., 20(5): 371– 377.
[13] Cao, J., Cheng, F., Di, X., Ji, S., Wang, D., 2015 “ Effect of Cooling Rate on Microstructure, Inclusions and Mechanical Properties of Weld Metal in Simulated Local Dry Underwater Welding, ” Mater. Des., 88: 505–513.