## Analisa pengaruh variasi arus pengelasan GTAW pada baja AISI 1050
terhadap sifat fisik dan mekanis

## Juwandi, Jenne Syarif*, Zulkiflli
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Lhokseumawe, 24301, Indonesia *Correspondoing author : jennesyarif@pnl.ac.id

## Abstrak
Analisa pengaruh variasi  arus pengelasan GTAW pada baja AISI 1050 terhadap sifat fisik dan mekanis, tujuan penelitian untuk mengetahui kekuatan tegangan, regangan dan melihat untuk mengetahui karakter atau perlakuan pada baja AISI 1050. Proses pengelasan erat hubungannya dengan defect yang mempegaruhi sifat  mekanisnya. Pada penelitian ini dilakukan proses pengelasan di bawah tangan pada material IASI 1050 dengan tebal 12 mm dengan elektroda AWS ER70S-6 dengan diameter 1,2 mm dengan variasi  arus 110 amper, 120 amper dan 130 amper  dengan  pengujian  yang  dilakukan  adalah  pengujian  tarik  dan  struktur  mikro.  Dari  hasil  pengujian  Tarik dapat  di  simpulkan  hasil  tegangan  tarik  pada  spesimen  110  amper  adalah  83,34  kgf/ mm 2 , tegangan  tarik  pada arus 120 amper adalah 43,45  kgf/ mm 2 , dan tegangan  tarik  pada arus 130 amper adalah 67,97  kgf/ mm 2 . Dapat disimpulkan  bahwa  semakin  tinggi  arus  pengelasan  maka  semakin  ulet  nilai  kekuatan  tarik  dan  semakin  besar arus pengelasan maka hasil metalografi permukaannya lebih kasar.
Kata kunci: variasi arus pengelasan, sifat mekanik, struktur mikro, GTAW, AISI 1050.

## Abstract
Analysis  of  the  effect  of  variations  in  welding  current  GTAW  on  AISI  1050  steel  on  physical  and  mechanical properties, the aim of research is to determine the stress strength, strain and see to determine the character or treatment  of  AISI  1050  steel.  The  welding  process  is  closely  related  to  defects  that  affect  its  mechanical properties. In this study, the welding process was carried out under the hands of the IASI 1050 material with a thickness of 12 mm with an AWS ER70S-6 electrode with a diameter of 1.2 mm with a current variation of 110 amperes, 120 amperes and 130 amperes with tests carried out are tensile and microstructure testing.  From the results of the tensile test, it can be concluded that the tensile stress on the 110 amper specimen is 83.34 kgf/mm 2 , and  the  tensile  voltage  at  120  amperes  is  43.45  kgf  /  mm 2 ,  and  the  tensile  voltage  at  130  amperes  is  67,  97 kgf/mm 2 that  the  higher  the  welding  current,  the  more  ductile  the  tensile  strength  value  and  the  greater  the welding current, the rougher the surface metallography results.
Keywords: variation of welding current, mechanical properties, microstructure, GTAW, AISI 1050.

## 1. Pendahuluan
Teknologi  pengelasan  merupakan  salah  satu bagian  yang  tidak  bisa  dipisahkan  dalam  teknologi manufaktur. Secara umum pengelasan dapat didefinisikan  sebagai  suatu  ikatan  metalurgi  pada sambungan  logam  atau  logam  paduan  yang dilakukan pada saat logam dalam keadaan cair. Pada proses penyambungan dengan menggunakan pengelasan  banyak  tahapan  yang  harus  diperhatikan untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal,  mulai  dari tahapan desain sampai tahapan pengerjaan. Tahapan desain yang dimulai dari pemilihan jenis pengelasan, sampai  pada  pemilihan  sudut  kampuh  yang digunakan.  Sedangkan  pada  tahapan  pengerjaan akan  dipilih  kuat  arus  yang  sesuai  sampai  pada posisi pengerjaan.
Pengelasan GTAW adalah pengelasan dengan menggunakan  busur  nyala  yang  dihasilkan  oleh elektroda yang terbuat dari tungsten. Sedang sebagai bahan  penambah  terbuat  dari  bahan  yang  sama  atau
sejenis  taua  disebut  dengan filler  rod [1] . Dalam proses penyambungan ini, kuat arus pengelasan akan mempengaruhi  hasil  las[2].  Bila  arus  yang digunakan  terlalu  rendah  akan  menyebabkan sukarnya  penyalaan  busur  listrik.  Busur  listrik  yang terjadi menjadi tidak stabil. Panas yang terjadi tidak cukup  untuk  melelehkan  elektroda  dan  bahan  dasar sehingga hasilnya merupakan rigi-rigi las yang kecil dan  tidak  rata  serta  penembusan  kurang  dalam. Sebaliknya  bila  arus  terlalu  tinggi  maka  elektroda akan  mencair  terlalu  cepat  dan  akan  menghasilkan permukaan  las  yang  lebih  lebar  dan  penembusan yang  dalam  sehingga  menghasilkan  kekuatan  tarik yang  rendah  dan  menambah  kerapuhan  dari  hasil pengelasan.

## 1.1 Baja AISI 1050
Pemilihan  baja  AISI  1050  karena  baja  ini banyak  dipakai  dalam  pembuatan  komponen- komponen permesinan, murah dan mudah
didapatkan di  pasaran[3][4]. Komponen mesin  yang terbuat dari baja ini contohnnya poros, roda gigi dan rantai. Pengelasan adalah salah satu cara menyambungkan  dua  buah  logam  dengan  cara mencairkan  kedua  logam  menggunakan  energi panas.  Metode  pengelasan  yang  digunakan  pada penelitian ini yaitu dengan proses Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). [2].

## 1.2 Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
Las  Tungsten  Inert  Gas (TIG)  atau Gas Tungsten  Arc  Welding (GTAW)  adalah  jenis pengelasan  dengan  memakai  busur  nyala  api  yang menghasilkan  elektroda  tetap  yang  terbuat  dari tungsten  ( wolfram ),  sedangkan  bahan  penambah terbuat  dari  bahan  yang  sama  atau  sejenis  dengan bahan  yang  dilas  dan  terpisah  dari torch [1].  Untuk mencegah  oksidasi,  maka  dipakai  gas  pelindung yang  keluar  dari torch biasanya  berupa  gas  argon dengan  kemurnian  mencapai  99,99%.  Pada  proses pengelasan ini peleburan logam terjadi karena panas yang  dihasilkan  oleh  busur  listrik  antara  elektroda dan logam induk[5].

## 1.3 Uji penetran
Uji  Penetran  Adalah  suatu  cara  untuk mengetahui  cacat  las  pada  permukaan  benda  kerja hasil  pengelasan  atau  hasil  proses  produksi  logam dangan  menggunakan  sejenis  cairan  kimia  yang bekerja berdasarkan Rembes-an atau secara kapilaritas[6].  Uji  Penetran  dapat  dilakukan  pada material yang mengandung besi (ferro) atau material yang  tidak  mengandung  besi  (non  ferro)  termasuk kaca,  keramik,  dan  plastik.  Sertifikasi  sesuai  acuan NDT 5 METODA–ISO 9712

## 1.4 Struktur Mikro
Metalografi  adalah  salah  satu  ilmu  tentang logam  yang  mempelajari  dan  menyajikan  struktur mikro  maupun  topografi  logam,  fasa-fasa,  ukuran butir  dan  distribusinya,  serta  sifat-sifat  logam  serta paduannya dengan menggunakan peralatan mikroskop.Metalografi  merupakan  pengujian  dan pengamatan terhadap strukutur butir suatu logam.Dalam  pengamatan  secara  metalografi  dapat diperoleh gambaran struktur butiran suatu logam.Pengujian  metalografi  harus  menggunakan bantuan dari mikroskop optik.
1.5 Pengujian Tarik Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui  kekuatan  sambungan  logam  yang  telah dilas,  karena  mudah  dilakukan,  dan  menghasilkan tegangan  seragam  ( uniform )  pada  penampang  serta kebanyakan  sambungan  logam  yang  telah  dilas mempunyai  kelemahan  untuk  menerima  tegangan tarik.  Kekuatan  tarik  sambungan  las  sangat dipengaruhi  oleh  sifat  logam  induk,  sifat  daerah HAZ,  sifat  logam  las,  dan  geometri  serta  distribusi tegangan  dalam  sambungan[7].  Dalam  pengujian, spesimen  uji  dibebani  dengan  kenaikan  beban
sedikit  demi  sedikit  hingga  spesimen  uji  tersebut patah,  kemudian  sifat-sfat  tariknya  dapat  dihitu dengan persamaan.
Sebelumnya  sudah  dilakukan  beberapa penelitian  tentang  kuat  arus  pengelasan  terhadap kekuatan sambungan pengelasan untuk mendapatkan parameter pengelasan yang sesuai guna meningkatkan  kekuatan  sambungan  pengelasan  [2], [4],  [8],  [9].  Berdasarkan  hal  tersebut  perlu dilakukan  penelitian  lanjutan  dengan  tujuan  untuk mengetahui  kekuatan  tegangan,  regangan  dan melihat  untuk  mengetahui  karakter  atau  perlakuan pada baja AISI 1050.

## 2. Metodelogi
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  plat  baja  AISI  1050.  Proses  pembentukan specimen  pengelasan  dari  material  plat  baja  AISI 1050  dengan  memotong  plat  menjadi  dua  bagian dengan ukuran masing-masing 12mm 𝑥 110mm 𝑥 290mm. Arus pengelasan 110,120 dan 130 Ampere. Elektroda AWS ER70S-6 dengan diameter 1,2 mm;
Gambar 1 . specimen setelah di potong
Pembentukan  kampuh  V  terbuka  dengan sudut
70ᵒ menggunakan mesin skrab. Mempersiapkan  benda  kerja  yang  akan  dilas  pada meja  las.  Mempersiapkan  mesin  las  GTAW,  Posisi pengelasan  dengan  munggunakan  posisi  pengelasan mendatar  atau  dibawah  tangan.  Menpersiapkan elektroda  sesuai  dengan  arus  dan  ketebalan  plat dalam  penelitian  dipilih  elektroda  jenis  AWS ER70S-6 dengan diameter 1,2 mm. Hidupkan mesin las  dan  menyetel  arus  pada  posisi  nol,  kemudian cepitkan salah satu penjepit pada meja las dan salah satunya  pasang  elektroda.  Amper  diatur  pada  110, 120, 130 amper dan di lanjutkan dengan pengelasan.
Setelah  proseslas  dilakukan  uji  penetrant untuk  melihat  cacat  las  permukaan.  Setelah  itu dilakukan  uji  Tarik  dan  struktur  mikro.  Pengujian struktur mikro seperti berikut ini:
a. Memotong  sampel  sesuai  dengan  ukuran alat uji struktur mikro (mikroskopoptik).
b. Sampel  yang  telah  dipotong  kemudian  di mounting.
c. Melakukan  pengampelasan  pada  sampel dengan  memakai  amplas,  dengan  nomor kekerasan  atau  tingkat  kehalusan  amplas: #100, #220, #400, #600, #1000 dan #1200
d. Melakukan  pemolesan  pada  sampel  dengan menggunakan  kain  poles  yang  ditempelkan
pada  piringan  yang  berputar  pada  mesin poles, dimana sebelumnya telah diolesi oleh diamonpasta .
e. Melakukan  pengetesan  dimana  permukaan sampel  dicelupkan  ke  dalam  larutan  nital (larutan etanol+asam nitrit) selama + 5 detik dan  kemudian  dibersihkan  dengan  air  dan alkohol  setelah  itu  dikeringkan  dengan  alat pengering.  Setelah  sampel  benar-benar kering,  Kemudian  dilakukan  pengamatan struktur  mikro  dengan  perbesaran  200x  , dengan menggunakan alat mikroskop optik olympus.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Setelah  proses  pembuatan  kampuh  bevel  groove dengan  sudut  70˚  selesai  selanjutnya  dilakukan proses  pengelasan  pada  arus  110  amper,  dan  arus 130  amper.  Hasil  pengelasan  dapat  di  lihat  pada gambar 2 berikut.
Gambar 2 . specimen setelah pengelasan
Gambar 3 . pengujian NDT Liquid penetran
Dari  gambar  3  terlihat  pada  hasil  dari pengujian  NDT  penetran  pada  arus  110  amper  dan tidak terdeteksi cacat pada permukaan logam.

## 3.1 Hasil Pembentukan Specimen Uji Tarik
Pemotongan  specimen  dengan  ukuran  200 x  20  mm,  kemudian  dilakukan  pembentukan specimen  uji  tarik  dengan  dimensi  panjang  200mm lebar  20mm,  dan  radius  0,5  dengan  tebal  specimen 12  mm  dan  grip  section  55  mm.  Hasil  dari pembentukan  specimen  uji  adalah  seperti  gambar berikut.
Gambar 4 Pembentukan specimen uji tarik

## 3.2 Hasil Pengujian Tarik
Proses  pengujian  tarik  bertujuan  untuk mengetahui kekuatan tarik benda uji, pengujian tarik untuk  kekuatan  tarik  daerah  las  dimaksudkan  untuk mengetahui  apakan  kekuatan  las  mempunyai  nilai yang  sama,  lebih  rendah  atau  lebih  tinggi  dari kelompok  raw  materials.  Pengujian  tarik  untuk kualitas kekuatan tarik dimaksudkan untuk mengetahui berapa nilai kekuatannya dan dimanakah letak  putusnya  suatu  sambungan  las.  Pembebanan tarik adalah pembebanan yang diberikan pada benda dengan  memberikan  gaya  tarik  berlawanan  arah pada  salah  satu  ujung  benda.  Pada  tegangan  dan regangan  yang  dihasilkan,  dapat  diketahui  nilai modulus  elastisitas.  Persamaannya  dituliskan  dalam persamaan.
Tabel 2 .  Data pengujian tengangan tarik
Gambar 5 . Grafik nilai rata-rata uji tarik
Dari  gambar  5  grafik  nilai  rata-rata tegangan  tarik  untuk  specimen  yang  dilakukan pengelasan  sambung  sigle  V  dengan  arus  110  A adalah  83,34      kgf/ mm 2 ,dan  untuk  specimen  arus pengelasan  130  A  nilai  teganga  tarik  adalah  74,36 kgf/ mm 2 ,  terdapat  perbedaan  nilai  antara  arus pengelasan  110  A  dan  arus  130  A  adalah  25,66 kgf/ mm 2 .
Tabel 3 . Data pengujian regangan Tarik
Data  yang  ada  dalam  tabel  3  adalah  hasil dari  pengujian  Tarik  dengan  regangan    kemudian dibuat dalam bentuk grafik yang ada pada gambar 6 berikut.
Gambar 6 . Grafik nilai rata-rata Rengangan
Dari  gambar  6  grafik  diatas  nilai  rata-rata regangan  tarik  untuk  specimen  yang  dilakukan pengelasan  sambung  sigle  V  dengan  arus  110  A adalah 9,45 %, dan untuk specimen arus pengelasan 130  A  nilai  teganga  tarik  adalah  9,45  %,  terdapat kesamaan nilai rata-rata arus 110 A dan arus 130 A.

## 3.3 Data Hasil Metalografi
Pada  penelitian  ini  pegujian  struktur  mikro menggunakan  mikroskop  optic  Olimpic  dengan pembesaran  200  x.  Setelah  dilakukan  pengujian struktur mikro didapat  sebagai berikut.
a. Spesimen arus pengelasan 110 amper
Gambar  7 .  Permukaan  metalografi  pada  arus  110 amper
Hasil  dari  megamatik  permukaan  metalografi setelah  megalami  arus  110  amper  struktur  mikro menjadi  lebih  halus  hal  ini  mengakibatkan  nilai tegangan  dan  regangan  meningkat  dan  material menjadi getas.
b. Spesimen arus pengelasan 130 amper
Gambar  8 .  Permukaan  metalografi  pada  arus  130 amper Hasil dari megamatik permukaan metalografi  setelah  megalami  arus  130  amper struktur  mikro  menjadi  lebih  kasar  hal  ini mengakibatkan nilai tegangan dan regangan menurun dan material menjadi ulet.

## 4. Kesimpulan
Kesimpulan  yang  didapat  dari  penelitian  ini  adalah tegangan  tarik  specimen  110  amper  adalah  83,34 kgf/ mm 2 ,  tegangan  tarik  specimen  130  amper adalah 67,97 kgf/ mm 2 Tegangan tarik tertinggi pada specimen  110  amper  dan  kekuatan  tarik  terendah pada  specimen  130  amper.  Semakin  tinggi  arus pengelasan  semakin  menurun  tegangan  tarik.  Dari hasil  uji  tarik  didapatkan  nilai  renganan  tarik specimen 110 amper adalah 9,45 %, rengangan tarik specimen  130  amper  adalah  9,45  %.  Jenis  patahan yang  terjadi  pada  pengujian  tarik  adalah  patahan getas  dan  patahan  ulet.  Dari  hasil  pengujian  tari  di dapat  nilai  tegangan  dengan  arus  110A,  dan  130  A adalah  83,34  kgf/ mm 2 ,  67,97  kgf/ mm 2 dan  untuk hasil  regangan  nya  adalah  9,45%,  dan  9,45 sedangkan hasil dari spek awal pada specimen untuk nilai  tegangan  adalah  372  kgf/ mm 2 .  Setelah melakukan  pengelasan  arus  110  amper  struktur mikro  menjadi  lebih  halus  hal  ini  mengakibatkan nilai tegangan dan regangan meningkat dan material menjadi  lebih  getas,  dan  pengelasan  130  amper permukaan  specimen  menjadi  lebih  kasar.  Semakin tinggi  arus  yang  diberikan  makan  butiran  struktur baja terlihat semakin besar hal ini menandakan nilai tegangan dan regangan menurun.

## Referensi
[1] Dadang, Teknik  Las  GTAW .  Jakarta: Direktorat Jendral Peningkatan Mutu Pendidik dan Tenaga Kepenidikan, 2013. [2] A.  Rahmatika,  S.  Ibrahim,  M.  Hersaputri, and E. Aprilia, “Studi pengaruh variasi kuat arus terhadap sifat mekanik hasil Pengelasan GTAW  alumunium  1050  dengan  filler  ER
4043,” J.  Polimesin ,  vol.  17,  no.  1,  pp.  47– 54, 2019.
[3] A.  Azwinur,  M.  Yudi,  and  Z.  Zulkifli, “Pengaruh  media  pendingin  terhadap kekerasan dan ketangguhan hasil pengelasan material  AISI  1050  pada  proses  las  MAG,”
J. POLIMESIN , vol. 18, no. 2, pp. 124–130, 2020.
[4] A.  Aditia,  N.  Nurdin,  and  A.  S.  Ismy, “Analisa kekuatan sambungan material AISI
1050  dengan  ASTM  A36  dengan  variasi arus  pada  proses  pengelasan  SMAW,” J. Weld. Technol. , vol. 1, no. 1, pp. 1–4, 2019.
[5] A.  K.  Singh,  V.  Dey,  and  R.  N.  Rai, “Techniques  to  improveweld  penetration  in TIG  welding  (A  review),” Mater.  Today
Proc. , vol. 4, no. 2, pp. 1252–1259, 2017.
[6] 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.
[7] A.  Azwinur,  S.  Syukran,  and  H.  Hamdani, “KAJI  SIFAT  MEKANIK  SAMBUNGAN
LAS  BUTT  WELD  DAN  DOUBLE  LAP JOINT PADA
MATERIAL
BAJA KARBON  RENDAH,” SINTEK  J.  J.  Ilm. Tek.  Mesin ,  vol.  12,  no.  1,  pp.  9–16,  Jun. 2018, doi: 10.24853/SINTEK.12.1.9-16.
[8] Syahrani,  Awal  Mustafa,  and  Oktavianus,
“PENGARUH VARIASI ARUS PENGELASAN GTAW TERHADAP SIFAT  MEKANIS  PADA  PIPA  BAJA KARBON  ASTM  A  106  Abstract :  The
Influence  of  GTAW  Welding  Current Variation  on Mechanical,” vol. 8, no. 1, pp.
721–729, 2017.
[9] N. Jeyaprakash, A. Haile, and M.
Arunprasath, “The parameters and
equipments used in TIG welding: A review,” Int.  J.  Eng.  Sci. ,  vol.  4,  no.  2,  pp.  11–20, 2015.