## Pengaruh preheat terhadap kekuatan tarik dan kekerasan vickers sambungan metal inert gas (MIG) pada baja karbon rendah
Muhammad Taufiq 1 , Wartono 1 , Daru Sugati 1
1 Institut Teknologi Nasional Yogyakarta Jalan Babarsari, Caturtunggal. Depok, Sleman, Yogyakarta 55281 Email korespondensi: daru.tm@itny.ac.id

## Abstrak
Kajian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  preheat  terhadap  kekuatan  tarik  dan  kekerasan  vickers sambungan Metal Inert Gas (MIG) pada baja karbon rendah, serta mengetahui pengaruh terbesar terhadap sifat mekanis dan struktur mikro setelah pengelasan. Metode pengelasan menggunakan pengelasan Metal Inert Gas (MIG) posisi mendatar atau flat, dengan spesimen plat strip baja karbon rendah dan kampuh V sudut 60°, variasi yang  digunakan  dalam  kajian  ini  adalah  variasi  suhu  preheat  100 ̊C,  200 ̊C,  300 ̊C  dan  non-preheat.  Nilai kekerasan  vickers  tertinggi  dimiliki  oleh  suhu  preheat  200 0 C  dengan  nilai  kekerasan  vickers  sebesar  206,674 kg/mm 2 dan  nilai  kekerasan  vickers  terendah  adalah  preheat  300 0 C  dengan  nilai  kekerasan  vickers  sebesar 158,405 kg/mm 2 . Spesimen pengujian tarik dengan variasi suhu preheat 200 0 C memiliki kekuatan tarik terbesar yakni rata-rata adalah 54,87 Kgf/mm 2 dan spesimen pengujian tarik dengan variasi suhu preheat 300 0 C memiliki kekuatan tarik terendah dengan nilai rata-rata adalah 44,31 Kgf/mm 2 .
Kata kunci : preheat, pengelasan MIG, kekerasan vickers, kekuatan tarik, baja karbon rendah.

## Abstract
This study aims to determine the effect of preheat on vickers tensile strength and hardness of Metal Inert Gas (MIG)  connection  on  low  carbon  steel,  and  to  find  out  the  greatest  effect  on  mechanical  properties  and microstructure after welding. The welding method uses a flat or flat Metal Inert Gas (MIG) welding, with a low carbon steel strip plate specimen and a V of 60 ° angle, the variation used in this study is a preheat temperature variation  of 100 ̊  C, 200 ̊  C, 300 ̊  C and non-preheat. The highest  Vickers hardness value is owned by preheat 200 0 C temperature with vickers hardness value of 206.674 kg / mm 2 and lowest Vickers hardness value is preheat 300 0 C with vickers hardness value of 158.405 kg / mm 2 . Tensile test specimens with preheat 200 0 C temperature variations have the greatest tensile strength, that is on average is 54.87 Kgf /mm 2 and tensile test specimens with preheat 300 0 C temperature variations have the lowest tensile strength with an average value of 44.31 Kgf / mm 2 .
Keywords: preheat, MIG welding, vickers hardness, tensile strength, low carbon steel.

## 1. Pendahuluan
Pengelasan  secara  umum  adalah  suatu  proses penyambungan  logam  menjadi  satu  akibat  panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan serta dapat juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik-menarik antara atom [1]. Salah  satu  mesin  las  yang  paling  banyak  digunakan ialah  mesin  las Metal  Inert  Gas (MIG),  faktor pendukungnya  ialah  karena  mesin  las  MIG  ( Metal Inert  Gas )  memiliki  banyak  keuntungan  dalam penggunaannya,  diantaranya  dapat  digunakan  untuk pengelasan baja kualitas tinggi seperti baja tahan karat [2]. Adapun prinsip kerja las MIG ( Metal Inert Gas ) adalah  pengelasan  dengan  menggunakan  nyala  gas yang dihasilkan dari busur nyala listrik, yang dipakai sebagai pencair metal yang akan dilas [3]. Pelindung oksidasi  yang  dipakai  berupa  gas  kekal  ( inert ),  CO 2 dan Argon [4]. Adapun skema mesin las MIG ( Metal Inert Gas ) ditunjukkan pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1. Skema Pengelasan Metal Inert Gas.
Preheat bertujuan untuk menstabilkan suhu spesimen sebelum  dilakukan  pengelasan  agar  tidak  terjadi kerusakan pada saat dan setelah pengelasan [5]. Pada setiap jenis logam memiliki suhu yang berbeda-beda yang  digunakan  untuk  suhu preheat .  Tujuan  lain perlakuan  pemanasan  awal  ( preheat )  adalah  untuk meningkatkan  sifat  mekanik  dan  sifat  fisis  logam. Oleh  karena  itu,  pemilihan  suhu  pemanasan  awal ( preheat ) sangat penting dilakukan untuk mendapatkan sifat fisis dan mekanis yang baik [6].
Penelitian  yang  dilakukan  oleh  Aktika  Chandra (2011)  dengan  judul  “Pengaruh Preheat terhadap Ketangguhan  dan  Struktur  Mikro  pada  Pengelasan Adapter Bucket Excavator dengan metode Gas Metal Arc  Welding (GMAW)”.  Kajian  ini  menggunakan bahan  baja  paduan  rendah,  bahan  diberi  perlakuan preheat  dengan  variasi  temperatur  yaitu  temperatur ruang  atau tanpa preheat ,  temperatur preheat 150 0 C dan temperatur preheat 350 0 C [7]. Dapat disimpulkan bahwa  dengan  variasi  perlakuan preheat pada pengelasan adapter bucket excavator terjadi perubahan  struktur  mikro  akibat  laju  pendinginan yang  berbeda  dan  sangat  berpengaruh  terhadap ketangguhannya  [8].  Ketangguhan  paling  optimal pada  pengelasan adapter  bucket  excavator adalah pada penggunaan preheat 150 0 C. Menurut Wiryosumarto, dkk (2000: 58-59), lamanya pendinginan dalam suatu daerah temperatur dari suatu siklus  termal  las  sangat  mempengaruhi  kualitas sambungan.  Energi  panas  yang  digunakan  dalam pengelasan  menyebabkan  sifat-sifat  logamnya  dapat berubah karena panas pengelasan tersebut dan logam di  sekitar  lasan  mengalami  siklus  termal  cepat  yang menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan metalurgi  yang  rumit,  deformasi  dan  tegangan- tegangan  termal  [9].  Hal  tersebut  sangat  erat hubungannya dengan ketangguhan, cacat las, retak las dan lain sebagainya yang pada umumnya mempunyai pengaruh  terhadap  keamanan  dari  konstruksi  yang dilas  [10,11].  Berdasarkan  uraian  diatas,  dilakukan kajian  dengan  judul  “Pengaruh Preheat Terhadap Kekuatan  Tarik  dan  Kekerasan vickers Sambungan Metal  Inert  Gas (MIG)  pada  Baja  Karbon  Rendah”. Kajian  ini  akan  membahas  tentang  pengaruh pemanasan  awal  ( preheat )  terhadap  kekuatan  tarik dan kekerasan vickers sehingga akan dihasilkan data yang paling baik untuk mendapatkan sambungan baja karbon rendah ( Low Carbon Steel )  yang paling  baik dengan metode pemanasan awal ( preheat ).

## 2. Metode
Metode  yang  digunakan  pada  kajian  ini  dapat ditunjukkan pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2. Diagram alir.
Bahan-bahan yang digunakan adalah plat baja karbon rendah ( strip plat ) dengan ukuran 300 x 95 x 5 mm. Kawat las diameter 1 mm tipe ER70S-6 ( solid wire ). Bahan  pendukung  lain  berupa  amplas  grit  100,  120, 200, 360, 500, 800, 1000, 1500, 2000 dan 5000 mesh , kain bludru, pasta poles merk Autosol, larutan HNO3 (Asam  Nitrat)  kadar  5%  untuk  etsa  dan  larutan alkohol kadar 70% untuk bahan etsa. Bahan plat baja karbon rendah ( strip  plat )  yang didapat dari pasaran yang berukuran 6000 mm x 95 mm x 5 mm, kemudian dipotong  dengan  ukuran  300  mm  x  95  mm  x  5  mm sebanyak 24 batang. Setelah didapatkan ukuran yang diinginkan  kemudian  dilanjutkan  dengan  pembuatan kampuh  V  dengan  sudut  600.  Bagian  ini  berisi  tata kerja  pada  kajian  yang  telah  dilakukan  serta  ditulis dengan  jelas,  sehingga  percobaan  atau  kajian  yang telah dilakukan dapat diulang dengan hasil yang sama.
Proses  pengelasan  dilakukan  dalam  3  tahap,  yakni Potong benda uji menggunakan mesin cutting dengan ukuran 300 mm  x 95 mm  x 5  mm untuk pengelasan Metal Inert  Gas . Pembuatan kampuh pada benda uji sebelum  proses  pengelasan  yakni  dibuat  kampuh  V dengan  mesin frais sesuai  ukuran  yang  diperlukan. Pelaksanaan dan proses pengelasan menggunakan las Metal Inert  Gas (MIG)  dengan  posisi  bawah  tangan (1G).  Dalam  proses  pengelasan  baja  karbon  rendah ini,  ada  empat  variasi,  yaitu non-preheat , preheat 100 0 C, preheat 200 0 C dan preheat 300 0 C.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Uji komposisi kimia ini dilakukan untuk mengetahui berapa  persen  (%)  unsur-unsur  yang  terkandung didalam  plat  baja  karbon  yang  dijadikan  benda  uji dalam kajian ini. Uji komposisi ini dilakukan pada 2 benda uji yaitu logam induk dan daerah las, pengujian dilakukan untuk mengetahui berapa presentase unsur yang  terkandung  dalam  plat  baja  karbon  baik  pada logam  induk  maupun  yang  telah  terpengaruh  oleh pengelasan  (daerah  las),  sehingga  dapat  diketahui perbandingan  kadar  kandungan  unsur  kimia  dari kedua  benda  uji  tersebut  seperti  ditunjukkan  pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Hasil uji komposisi kimia plat baja karbon rendah.
No. Unsur Raw Material Weld Metal Komposisi Kimia (%) Komposisi Kimia (%) 1 Fe 98,4433 98,4417 2 S 0,0221 0,0152 3 Al -0,0014 0,0100 4 C 0,1931 0,1544 5 Ni 0,0682 0,0334 6 Nb 0,0009 0,0027 7 Si 0,2509 0,3852 8 Cr 0,2589 0,1223 9 V 0,004 0,005 10 Mn 0,5387 0,6971 11 Mo 0,0139 0,0049 12 W -0,0004 0,0016 13 P 0,0220 0,0115 14 Cu 0,1112 0,0877 15 Ti 0,00004 0,0022 16 N 0,0016 -0,0290 17 B 0,0006 0,0006 18 Pb 0,005 0,008 19 Sb 0,0042 -0,0001 20 Ca 0,0007 0,0073 21 Mg -0,0005 -0,0007 22 Sn 0,0313 0,0060 23 Co 0,0132 0,0150
Unsur karbon memiliki sifat meningkatkan kekuatan tarik,  menurunkan  regangan,  keuletan,  dan  mampu memberikan  sifat  keras  pada  benda  uji,  memiliki kandungan mangan (Mn) yang mempunyai sifat tahan terhadap  gesekan  dan  tahan  tekanan  ( impact  load ),
Memiliki  kandungan  unsur  silisium  (Si)  yang mempunyai sifat menaikkan kekuatan serta ketangguhan. Kromium (Cr) memiliki pengaruh yang hampir  sama  dengan  mangan  yaitu  meningkatkan ketangguhan,  kemampuan  untuk  dikeraskan  dan tahan terhadap temperatur tinggi. Kromium berperan dalam  pembentukan  karbida.  Senyawa  karbida  ini sangat  keras  dan  dengan  sendirinya  kekerasan  baja akan meningkat.

## Pengamatan Struktur Mikro
Pengamatan struktur mikro dilakukan pada pada tiga titik dari raw material , daerah  HAZ, dan daerah  las. Dengan perbesaran gambar sampai 100 kali dan hasil foto  struktur  mikro  dapat  dilihat  pada  Gambar  3 hingga Gambar 11 berikut.
Gambar 3. Base metal.
Gambar 4. Weld metal non preheat.
Gambar 5. Weld metal preheat 100 0 C.
Gambar 6. Weld metal preheat 200 0 C.
Gambar 7. Weld metal preheat 300 0 C.
Gambar 8. HAZ non preheat.
Gambar 9. HAZ preheat 100 0 C.
Gambar 10. HAZ preheat 200 0 C.
Gambar 11. HAZ preheat 300 0 C.
Hasil  uji  struktur  mikro  menunjukkan  bahwa,  baja karbon  rendah  mempunyai  struktur  perlit  dan  ferit, munculnya kedua struktur ini disebabkan oleh unsur- unsur  yang  terkandung  dalam  baja  karbon  rendah. Struktur  ferit acicular berfungsi  sebagai  penstabil unsur  karbon  (C)  karena  dapat  meningkatkan kekuatan  dan  ketangguhan  logam  las,  sedangkan Mangan  dan  Silisium  sebagai  penstabil  perlit. Struktur  mikro  yang  terbentuk  dari  hasil  pengelasan posisi  bawah  tangan  las  MIG  ( Metal  Inert  Gas ) kampuh  V double  pass dengan  variasi  suhu  preheat 100 0 C, 200 0 C, 300 0 C dan bahan yang tidak di proses
preheat yakni  pada  daerah  las,  daerah  HAZ  ( Heat Affected Zone ), dan daerah logam induk keseluruhan struktur  mikronya  terbentuk  menyerupai  atau  sama, karena  pada  proses  pengelasannya  menggunakan kawat pengisi ( filler ) sama dan proses pendinginan las yang sama.

## Pengujian Kekerasan Vickers
Pada  pengujian  kekerasan  mikro vickers ,  harga ditunjukan oleh penetrator yang terbuat dari piramida intan,  sudut  antara  dua  bidang  sisi  piramida  136º. Ditekankan  ke  permukaan  bagian  yang  akan  diukur dengan  beban  150  kg.  Besarnya  diagonal  bekas injakan diukur dengan mikroskop dan nilai kekerasan vickers dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (1) dan Persamaan (2) berikut.
2 8544 , 1 D P VHN  (1)
D = ( 𝒅 𝟏+ 𝒅 𝟐 ) 𝟐 (2)
Pengujian  kekerasan  dilakukan  pada  15  titik  mulai dari pusat daerah las menuju ke logam induk dengan jarak  2,5  mm  disetiap  titiknya  pada  masing-masing spesimen.  Titik  pertama  dalam  pengujian  ini merupakan daerah las. Pada hasil pengujian kekerasan vickers di  daerah  las  untuk  setiap  suhu preheat berbeda-beda, di mana suhu preheat 200 0 C memiliki nilai  kekerasan  yang  paling  tinggi  yakni  206,674 kg/mm 2 ,  dibandingkan  dengan  nilai  kekerasan  suhu preheat 100 0 C yakni 193,125 kg/mm 2 , nilai kekerasan suhu preheat 300 0 C yakni 185,323 kg/mm 2 dan nilai kekerasan non preheat yakni 194,744 kg/mm 2 . Pada titik  selanjutnya  yaitu  daerah  HAZ  ( Heat  Affected Zone ) juga mempunyai nilai kekerasan yang berbeda- beda  dan  pada  daerah  HAZ  ( Heat  Affected  Zone ) memiliki nilai kekerasan yang lebih kecil dari pada di daerah  las.  Hal  ini  diakibatkan,  karena  pada  daerah HAZ  ( Heat  Affected  Zone )  merupakan  daerah  yang paling banyak menerima pengaruh panas dari proses pengelasan plat baja karbon rendah dengan kampuh V serta  pengaruh  dari  proses preheat itu  sendiri.  Nilai kekerasan tertinggi yang diperoleh pada daerah HAZ ( Heat Affected Zone ) adalah pengelasan dengan suhu non-preheat yaitu  186,845  kg/mm 2 ,  dibandingkan dengan  suhu preheat 100 0 C  yakni  177,984  kg/mm 2 , suhu preheat 200 0 C yakni 185,323 kg/mm 2 dan suhu preheat 300 0 C  yakni  158,405  kg/mm 2 .  Nilai kekerasan pada daerah logam induk berdasarkan hasil pengujian  yang  diperoleh  memiliki  nilai  kekerasan yang  hampir  sama  antara  logam  induk  dan  variasi suhu preheat 100 0 C, 200 0 C, 300 0 C, serta bahan yang tidak di proses preheat . Nilai kekerasan pada  logam induk  ( raw  material )  yaitu  150,357  kg/mm 2 , kemudian  spesimen  dengan  variasi  suhu preheat 100 0 C  memiliki  nilai  kekerasan  150,357  kg/mm 2 , spesimen  dengan  variasi  suhu preheat 200 0 C memiliki  nilai kekerasan 149,257 kg/mm 2 , spesimen dengan  variasi  suhu preheat 300 0 C  memiliki  nilai kekerasan  yaitu  149,257  kg/mm 2 dan  spesimen
dengan  variasi  suhu non  preheat memiliki  nilai kekerasan  150,357  kg/mm 2 .  Hasil  dari  pengujian ditampilkan  dalam  grafik  pada  Gambar  12  hingga Gambar 16 berikut.
Gambar 12. Grafik nilai kekerasan vickers non-preheat.
Gambar 13. Grafik nilai kekerasan vickers preheat 100 0 C.
Gambar 14. Grafik nilai kekerasan vickers preheat 200 0 C.
Gambar 15. Grafik nilai kekerasan vickers preheat 300 0 C.
Gambar 16. Histogram hasil pengujian kekerasan vickers.

## Pengujian Tarik
Sebagai  contoh,  akan  dihitung  spesimen  nomor  1 yaitu raw  material baja  karbon  rendah  dan  untuk perhitungan  selanjutnya  ditampilkan  pada  tabel. Diketahui  dari  data  hasil  pengujian  bahwa  P max sebesar 3.744 kgf, sedangkan W sebesar 13,2 mm dan T  sebesar  5,7  mm.  Kemudian,  menggunakan Persamaan (3) dan Persamaan (4) untuk mendapatkan kekuatan  tarik  sebesar  49,75  kg/mm 2 .  Mencari pertambahan panjang dan regangan melalui Persamaan  (5)  dan  Persamaan  (6),  sehingga didapatkan regangan sebesar 33%.
 t = A P max (3)
A = W x T (4)  L = Lf – Lo (5)
 = 0 L L  x 100% (6)
Setelah  dilakukan  pengujian  tarik  pada  spesimen  uji tarik dan didapatkan data tegangan tarik seperti  yang ditampilkan pada Gambar 17 berikut.
Gambar 17. Histogram hasil pengujian tarik.
Pada  spesimen  pengujian  tarik  dengan  variasi  suhu preheat 200 0 C memiliki kekuatan tarik terbesar yakni rata-rata adalah 54,87 kgf/mm 2 . Hal ini mengindikasikan  bahwa  pada  spesimen  dengan variasi  suhu preheat 200 0 C  memiliki kekuatan tarik yang  lebih  baik  dibandingkan  spesimen  yang  lain dengan  variasi  suhu preheat 100 0 C,  300 0 C,  dan bahan  yang  tidak  di  proses preheat .  Di  mana  pada spesimen pengujian tarik dengan variasi suhu preheat 100 0 C memiliki kekuatan tarik rata-rata adalah 53,68 kgf/mm 2 ,  spesimen  pengujian  tarik  dengan  variasi suhu preheat 300 0 C memiliki kekuatan tarik rata-rata adalah  44,31  kgf/mm 2 ,  spesimen  pengujian  tarik dengan  variasi  suhu non-preheat memiliki  kekuatan tarik rata-rata adalah 54,49 kgf/mm 2 .

## 4. Kesimpulan
Dengan  melakukan pengujian kekerasan vickers dan kekuatan  tarik  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  hasil uji kekerasan vickers menunjukkan bahwa daerah las memiliki  nilai  kekerasan  tertinggi  dibanding  dengan daerah  HAZ  ( Heat  Affected  Zone )  maupun  daerah logam  induknya.  Nilai  kekerasan vickers tertinggi dimiliki  oleh  suhu preheat 200 0 C  dengan  nilai kekerasan vickers sebesar 206,674 kg/mm 2 dan  nilai kekerasan vickers terendah  adalah preheat 300 0 C dengan  nilai  kekerasan vickers sebesar  158,405 kg/mm 2 sedangkan  nilai  kekerasan vickers  raw material pada  kajian  ini  sebesar  150,357  kg/mm 2 . Pada  spesimen  pengujian  tarik  dengan  variasi  suhu preheat 200 0 C memiliki kekuatan tarik terbesar yakni rata-rata  adalah  54,87  kgf/mm 2 .  Di  mana  pada spesimen pengujian tarik dengan variasi suhu preheat 100 0 C memiliki kekuatan tarik rata-rata adalah 53,68 kgf/mm 2 ,  spesimen  pengujian  tarik  dengan  variasi suhu preheat 300 0 C memiliki kekuatan tarik rata-rata adalah  44,31  kgf/mm 2 ,  spesimen  pengujian  tarik dengan  variasi  suhu non-preheat memiliki  kekuatan tarik rata-rata adalah 54,49 kgf/mm 2 .

## Daftar Pustaka
[1] Annual Book of ASTM Standars. 2003.  ASTM
C 31 Practice  for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field. ASTM
Internationa,.West Conshohocke: PA.
[2] ASM  Handbook,  Vol  1.  1993. ASM
International The Material Information Society : USA.
[3] Biro Klasifikasi Indonesia. 2006. Rules for Hull Construction Volume II. Jakarta: Biro Klasifikasi Indonesia.
[4] Chandra, Aktika.  2 011.  “ Pengaruh  Preheating terhadap Ketangguhan dan Struktur Mikro pada Pengelasan  Adapter  Bucket  Excavator  dengan Metode  Gas  Metal  Arc  Welding  (GMAW)” .
Depok: Universitas Indonesia.
[5] Dieter,  George,  E.  1988. Metalurgi  Mekanik , Edisi ke 3, jilid 2: Jakarta, Erlangga.
[6] Haryadi,  Muhammad  Soni.  2016.  “ Pengaruh Pre  dan  Post  Heating  pada  proses  Gas  Metal Arc  Welding  (GMAW) terhadap  struktur  mikro dan  kekuatan  tarik  baja  karbon  AISI  1045”.
Semarang: Universitas Negeri Semarang.
[7] Saifudin,  dan  Mochammad  Noer  Ilman.  2014.
“ Pengaruh  Preheat  terhadap  Struktur  Mikro dan Kekuatan Tarik Las Logam Tak Sejenis Baja Tahan  Karat  Austenitik  AISI  304  dan  Baja Karbon A36”. Yogyakarta:  Universitas  Gadjah
Mada.
[8] Schonmetz,  A.,  Gruber,  K.  1977. Pengetahuan Bahan  Dalam  Pengerjaan  Logam ,  Bandung: PT. Angkasa, Bandung.
[9] Surdia,  Tata  dan  Kenji  Chijiwa.  2000. Teknik Pengecoran Logam; Cetakan Ke-8. Jakarta: PT. Pradnya Paramitha.
[10] Van  Vlack,  Lawrence  H.  1991. Ilmu  dan
Teknologi Bahan . Edisi
ke 5 (Djapri,Sriati,Trans). Jakarata: Erlangga.
[11] Wiryosumarto,  H.  dan  Okumura,.  T.  1987. Teknik  Pengelasan  Logam, edisi  VII.  Jakarta: PT. Pradnya Paramita.