## ANALISA PENGARUH TIPE KAMPUH V DAN X PADA PENGELASAN STAINLESS STEEL 304 TERHADAP KUALITAS LAS
Rizky Pamungkas*, Reny Afriany**, Asmadi***, Yeny Pusvyta**** Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas IBA, Jl. Mayor Ruslan, Palembang, Sumatera Selatan, Indonesia
**Email: reny.afriany@yahoo.com (Penulis Korespondensi)

## ABSTRAK
Pengelasan Stainless Steel 304 ( SS 304) umumnya menggunakan metode pengelasan GTAW, karena SS 304 termasuk baja paduan. Selain pemilihan metode las yang tepat, penentuan jenis kampuh juga menjadi salah  satu  pertimbangan  pengelasan  untuk  kualitas  hasil  las,  pemilihan  sambungan  yang  tepat  akan membuat  konstruksi  semakin  baik  dan  aman.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  kualitas  hasil sambungan  las  dengan  tipe  kampuh  yang  berbeda.  Penelitian  ini  menggunakan  material SS 304, filler pengisi  ER308  dengan  menggunakan  mesin  las  GTAW.  Pengujian  hasil  lasan  dengan  metode non destructive  test  (NDT) menggunakan  uji  visual  dan  uji dye  penetrant .  Sedangkan  pengujian  mekanik meliputi uji kekerasan Vickers dan uji tarik. Hasil dari uji visual dan dye penetrant, pada daerah lasan tidak terdapat cacat, baik itu pada bagian permukaan luar maupun dalam. Pada pengujian mekanik kekuatan rata- rata  uji kekerasan Vickers kampuh  tipe V memiliki nilai  kekuatan yang lebih baik sebesar 200,63 VHN sedangkan  untuk  kampuh  tipe  X  nilainya  sebesar  195,31  VHN.  Pada  pengujian  mekanik  menggunakan pengujian  tarik  didapat  nilai  rata-rata  kekuatan  tarik,  perpanjangan  ( elongation )  dan  modulus  elastisitas kampuh tipe X lebih tinggi daripada kampuh tipe V, dengan nilai rata-rata kampuh tipe X F max =4578 kgf, ε=12,6% dan E=312 kgf sedangkan kampuh tipe V nilainya F max =3581 kgf, ε=9,3% dan E=308,76 kgf. Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  hasil  uji  NDT,  yaitu  uji  visual  dan dye  penetrant pada kedua  tipe kampuh  memiliki  hasil  yang  sama  baik,  sedangkan  untuk  pengujian  DT,  kedua  tipe  kampuh  memiliki perbedaan yang tidak terlalu signifikan, jadi melihat hasil kualitasnya pengelasan kedua kampuh dapat di aplikasikan pada kebutuhan konstruksi yang nanti akan dipakai.
Kata kunci : Pengelasan SS 304 , tipe kampuh, dye penetrant , vickers test , tensile test

## 1. PENDAHULUAN
Stainless  Steel 304  (SS  304)  merupakan SS jenis austenitic  stainless  steel yang  banyak digunakan sebagai tangki bahan kimia dan alat pemrosesan makanan. Dalam bidang konstruksi, teknik penyambungan dengan pengelasan GTAW menjadi pilihan untuk metode las yang mudah dalam  pengelasan SS. Selain  penggunaan  material  dengan  jenis  pengelasan  yang  harus  cocok, teknik  penyambungan  dari  kedua  material  yang  akan  di  las  tersebut  juga  harus  sesuai  dengan kebutuhan  kontruksi  yang  akan  di  buat,  dari  beberapa  jenis  sambungan  yang  ada  pada  teknik pengelasan, Kampuh tipe V dan tipe X adalah contoh sambungan yang paling sering digunakan, dengan  demikian  pada  kedua  tipe  sambungan  tersebut  akan  dilihat  kualitas  yang  paling  baik berdasarkan pengujian tak merusak dan pengujian mekanik.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1. Lokasi Penelitian
Pengujian komposisi raw material dengan metode OES dilakukan di Laboratorium NDT PT. PUSRI. Pengelasan GTAW dan pengujian dye penetrant dilakukan di Laboratorium Proses
Produksi Fakultas Teknik Universitas IBA. Pengujian kekerasan dan kekuatan tarik dilakukan di Laboratorium Politeknik Negeri Sriwijaya.

## 2.2. Metode yang digunakan
Pelaksanaan  penelitian  dimulai  dari  penyiapan  plat SS 304  dengan  tebal  plat  10  mm. Sambungan las menggunakan jenis sambungan butt joint (Wiryosumarto, 2000), plat dipotong dan dibuatkan kampuh V dan kampuh X. Elektroda yang digunakan adalah elektroda tungsten tipe AWS EWTH-2, logam pengisi (filler) tipe ER.308 dengan diameter 2,4 mm.
Pengelasan SS  304 pada  penelitian  ini  dipilih    pengelasan  GTAW  ( Gas  Tungsten  Arc Welding ) ) (Wiryosumarto, 2000 ) . yang sesuai dengan WPS ( Welding Procedure Spesification ), dimana tungsten menjadi gas pelindung. Pengelasan pertama adalah menyambungkan dua plat SS 304 tipe kampuh V, selanjutnya tipe kampuh X. Pengelasannya dilakukan dengan  3 tahap, yaitu tahap  pertama  daerah root (bagian  bawah  lasan)  selanjutnya  pada  daerah weld  metal (bagian tengan lasan) dan capping (daerah atas lasan). Plat SS 304 yang telah dilas dipotong menjadi 3 bagian untuk setiap tipe kampuh, kemudian material tersebut dibersihkan.
Tahap selanjutnya adalah pemeriksaan cacat las apakah ada retakan, porositas permukaan dan  deformasi  bentuk.  Pemeriksaan  secara  visual  dengan  memanfaatkan  indera  penglihatan. Pemeriksaan  NDT  selanjutnya  adalah  dengan  menggunakan  metode dye  penetrant ,  dimana penetrasi cairan penetrant ke daerah las.
Proses  pengujian dye  penetrant dilakukan  dengan  beberapa  tahap  sebagai  berikut  (Widharto, 2013) :
• Persiapan material, pada tahap ini material harus dibersihkan dari kotoran dan minyak yang  ada  pada  permukaanya,  bersihkan  dengan  menggunakan  cairan  cleaner  dengan menyemprotkannya  pada  permukaan  material,  setelah  itu  bersihkan  dengan  kain  dan biarkan sekitar 1 menit agar cleaner menguap.
• Pengaplikasian liquid penetrant berwarnah merah, pada tahap ini penetran di semprotkan pada permukan material secara merata, setelah itu biarkan sekitar 5 sampai 10 menit agar cairan penetrant berpenetrasi  sampai  ke  celah  pori-pori.  Setelah  5  sampai  10  menit bersihkan sisa penetrant dengan kain beberapa kali dengan satu arah, setelah bersih lap permukaan dengan kain yang dilembabkan dengan cleaner .
• Pengaplikasian cairan developer berwarna putih, pada tahap ini semprotkan developer ke permukaan material dengan jarak penyemprotan 15 sampai 20 cm, dan tunggu sekitar 10 menit sampai cairan penetrant terangkat.
• Tahap terakhir pengamatan, pengamatan dilakukan pada permukaan, indikasi cacat dapat berupa cairan penetrant yang berwarnah merah  yang terangkat kepermukaan.
Pengujian tahap selanjutnya adalah uji mekanik, yang dalam hal ini adalah uji kekerasan. SS 304 yang telah dipotong dan dilas disiapkan sebagai spesimen uji. Pengujian  kekerasan  ini  menggunakan  pengujian vickers ,  menggunakan  indentor  intan berbentuk piramid beralas bujur sangkar dan sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan 136° seperti yang ditunjjukan pada Gambar 1.
Gambar 1. Dimensi indentor (ASTM E384, 2012)
Pengujian kekerasan vickers ini dilakukan pada tiga daerah spesimen, yaitu daerah logam induk, daerah HAZ dan daerah las, seperti ditunjukan pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2 . Daerah pengujian kekerasan pada kampuh tipe V
Gambar 3. Daerah pengujian kekerasan pada kampuh tipe X
Jarak titik pengujian vickers memiliki jarak antar titik sebesar 1 kali diameter indentor vickers atau minimal 3 mm.
Gambar 4. Jarak titik pengujian vickers
Logam Induk Daerah HAZ Daerah las Logam Induk Daerah HAZ Daerah las
d 1 d 2 jarak Titik uji Titik uji material uji
Setelah material diuji kekerasan, SS 304 tersebut kita bentuk menjadi spesimen uji tarik sesuai dengan ASTM E8. Adapun bentuk dan dimensi seperti pada Gambar 5.
Gambar 5 . Dimensi spesimen uji Tarik (ASTM E8, 2012)
Pengujian  tarik  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan  sifat  mekanik  yang  dapat  diketahui  dari pengujian tarik yaitu :
• Kekuatan ( strength ) : a. kekuatan tarik
b. batas luluh
• Keuletan ( ductility ) : a. perpanjangan ( elongation ) b. reduksi penampang
• Modulus elastisitas
Rasio tegangan ( stress ) dan regangan ( strain ) adalah konstan
Stress (σ)= 𝐹 𝐴 ……………………………… Pers. 1 Strain (ε) = 𝜟𝑳 𝐿𝑜 ……………………………… Pers. 2
Keterangan:
F = Gaya tarik A = Luas penampang
ΔL = Pertambahan panjang L o = Panjang awal

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Perhitungan Cr-Ekivalen dan Ni-Ekivalen
Pengujian  komposisi  menggunakan  OES  menunjukkan  persentase  beberapa  unsur  dalam material.  Jumlah  unsur  tersebut  membantu  perhitungan  untuk  material filler ER308  sehingga didapat hasil seperti pada Tabel 1.

## Tabel 1
Menghitung Cr-Ekivalen dan Ni-Ekivalen dari Uji Komposisi (Wiryosumarto, 2000)
Logam Cr-E %Cr+%Mo+1,5x%xSi+ 0,5x%Nb Ni-E %Ni+30x%C+0,5x%Mn ER308 19,9 + 0,11 + 1,5 (0,38) + 0,5(0) = 21,08% 9,5 + 30 (0,05) + 0,5 (1,5) =11,75 %
60 mm 57 mm 60 mm 220 mm 50 mm 12,5 mm 20 mm
Dengan data persentase Cr-ekivalen sebesar 21,08% dan Ni-Ekivalen sebesar 11,75% akan digambarkan/diplotkan pada diagram Schaeffler sesuai dengan Cr-Ekivalen dan Ni-ekivalen yang didapat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Diagram schaffler logam las ER308
Dilihat dari diagram Schaeffler diatas, titik temu Cr-ekivalen dan Ni-ekivalen di daerah A+F atau austenite+ferrit. Diagram Schaffler memperkirakan  komposisi dari logam filler berada di titik  aman  atau  daerah  aman  untuk  proses  pengelasan  pada SS  304 ,    dimana  untuk filler penyambung pada pengelasan GTAW sangat dianjurkan.  Karena parameter menunjukkan bahwa titik berada di daerah aman, maka pemakain filler ER308 dapat menghasilkan lasan yang baik (Sonawan, 2004).

## 3.2. Pengelasan SS 304
Hasil  las  menggunakan  sambungan  tipe  V  dengan  3  tahap  pengelasan  ditunjukkan  pada Gambar 7 dan sambungan tipe X dengan 6 tahap pengelasan ditunjukkan oleh Gambar 8.
Gambar 7. Kampuh las tipe V
Gambar 8. Kampuh las tipe X

## 3.3. Pengujian NDT
Pengamatan hasil las secara visual untuk melihat adanya cacat las setelah menunggu 48 jam (Wiryosumarto, 2000) menunjukkan tidak terdapat indikasi adanya cacat las pada kedua kampuh.
Namun  terlihat  adanya  deformasi  pada  kampuh  V  akibat  adanya  pengaruh  panas  pada  saat pengelasan  di  satu  sisi,  mengakibatkan  pada  sisi  bagian  pengelasan  mengalami  bengkok, sedangkan  untuk  kampuh  tipe  X  tidak  terjadi deformasi yang  berlebih  karena  pengelasannya dilakukan  pada  kedua  sisinya.  Perbandingan  deformasi  pada  kampuh  V  dan  kampuh  X  dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Deformasi pada kampuh V dan kampuh X
Untuk uji dye penetrant , tidak terlihat adanya cairan penetrant yang terangkat ke permukaan pada  daerah  las  kampuh  V  dan  kampuh  X,  ini  menandakan  kedua  sambungan  tersebut  tidak mengalami cacat baik itu retakan ataupun porositas.

## 3.4. Pengujian Kekerasan
Hasil pengujian kekerasan vickers pada kampuh V dan kampuh X ditunjukkan pada Gambar 10 dan Gambar 11.
Gambar 10. Nilai kekerasan vickers pada kampuh tipe V
Gambar 11. Nilai kekerasan v ickers pada kampuh tipe X
Kampuh X
Kampuh V
Jika nilai kekerasan tersebut dirata-rata, maka diperoleh data seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.

## Tabel 2
Nilai kekerasan rata-rata
No. Daerah Pengujian Jenis Kampuh Tipe V Tipe X 1 Logam Induk 192,18 VHN 190,73 VHN 2 HAZ 217,41 VHN 201,08 VHN 3 Daerah Las 200,77 VHN 198,70 VHN
Rata-rata nilai kekerasan tertinggi untuk masing-masing kampuh ada pada  daerah HAZ. Secara keseluruhan kampuh tipe V memiliki nilai rata-rata kekerasan paling tinggi di 3 daerah uji dibandingkan spesimen dengan kampuh X. Jika data perbandingan ini kita grafikkan akan terlihat seperti Gambar 12.
Gambar 12. Grafik perbandingan kekerasan kampuh tipe V dan tipe X
Pada grafik kekerasan diatas, pada kedua tipe kampuh terjadi kurva peningkatan kekerasan pada bagian logam induk ke daerah HAZ, sedangkan dari daerah HAZ ke daerah las menunjukkan penurunan.
Kekerasan tertinggi di daerah HAZ, karena daerah HAZ bersebelahan dengan daerah las dimana saat proses las, daerah HAZ mengalami proses siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat  sehingga  daerah  ini  yang  paling  terpengaruh  panas  sehingga  menyebabkan  kekerasan daerah HAZ paling tinggi.
Nilai kekerasan pada kampuh tipe X di daerah HAZ yang lebih rendah jika dibandingkan kampuh tipe V dipengaruhi oleh panas yang tidak stabil. Pada saat pengelasan kampuh tipe X, pengelasan  dilakukan  secara  bergantian  sisi  pengelasan  dengan  tahap  pengisian  bagian  bawah lasan (root) bergantian antara sisi atas dan bawah kampuh, setelah kedua sisi bagian root selesai dilanjutkan bagian tengah lasan (weld metal) secara bergantian lagi antara sisi atas dan bawah, sampai pada tahap terakhir pengelasan bagian atas (capping) secara bergantian juga sisi atas dan bawahnya, hal ini yang mengakibatkan pengaruh panas yang tidak stabil karena terjadinya jeda pengelasan,  sebaliknya  kampuh  tipe  V  proses  pengelasannya  berada  pada  satu  sisi  membuat pengaruh panas yang dihasilkan stabil karena setelah pengisian root dilanjutkan pada daerah weld metal  dan  capping.  Secara  keseluruhan  nilai  rata-rata  kampuh  tipe  V  dan  X  tidak  memiliki perbandingan  yang  signifikan  dengan  nilai  rata-rata  kampuh  tipe  V  sebesar  200,63  VHN
170 180 190 200 210 220 230 lo g am in d u k lo g am in d u k lo g am in d u k HAZ HAZ HAZ
d ae rah las d ae rah las d ae rah las HAZ HAZ HAZ lo g am in d u k lo g am in d u k lo g am in d u k VH N kampuh tipe V kampuh tipe X
sedangkan kampuh tipe X nilainya sebesar 195,31 VHN. Perbedaannya hanya sekitar 2,65% dan pada proses pengelasannya kampuh tipe X memiliki waktu yang lebih lama.

## 3.5. Pengujian Tarik
Spesimen  las  yang  telah  diuji  tarik  ditunjukkan  pada Gambar  13  dan  dari  pengujian  tarik spesimen las SS 304 didapat data uji seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.
Gambar 13. Spesimen las setelah uji tarik
Tabel 3
Hasil uji tarik Kode Spesimen ΔL mm σ U KgF/ 𝑚𝑚 2 Ε % F Max KgF F Yield KgF E KgF/ 𝑚𝑚 2 Daerah Putus V 1 4 26,712 8 3339 144,725 333,9 LAS V 2 5 29,12 10 3640 135,128 291,2 LAS V 3 5 30,128 10 3766 138,942 301,2 LAS Rata - rata 28,635 9,3 3581 139,59 308,76 Kode Spesimen ΔL mm σ U KgF/ 𝑚𝑚 2 Ε % F Max KgF F Yield KgF E KgF/ 𝑚𝑚 2 Daerah Putus X 1 5 33,984 10 4248 361,567 339,8 LAS X 2 9 36,064 18 4508 174,379 200,3 LAS X 3 5 39,833 10 4979 223,223 398,3 LAS Rata- rata 36,627 12,6 4578 390,209 312,8
Dilihat dari data diatas, nilai tegangan ultimate, elongasi dan modulus elastisitas, spesimen las dengan kampuh X rata-rata memiliki nilai yang lebih besar dari spesimen las dengan kampuh V.  Patahan  spesimen  akibat  uji  tarik  adalah  patah/putus  ulet,  ini  terlihat  dari  permukaan patahannya putus berserabut. Hal ini terjadi juga dimungkinkan karena pemilihan filler yang tepat untuk  pengelasan SS  304. Dengan  menggunakan  diagram Schaffler, dapat  diprediksi  ada  atau tidaknya  retakan  las  berdasarkan  struktur  mikro  logam  las  yang  ditunjukkan  oleh  diagram Schaffler. Dengan  memplotkan  hasil  perhitungan  Cr-ekivalen  dan  Ni-ekivalen  berdasarkan komposisi unsur pada filler E308 dan SS 304 seperti pada Gambar 14 memperlihatkan dengan dilusi 70%, maka hasil pengelasan berada pada daerah yang aman dari retakan.
Gambar 14. Digram Schaeffler Logam Las ER308 dan Baja AISI 304 [8]
Pengelasan  dengan  sambungan butt  joint umumnya  ada  deformasi  di  daerah  HAZ dibanding dengan sambungan lap joint (Prasetya, 2018). Namun, berdasarkan hasil pengujian DT dan  NDT,  kedua  kampuh  tidak  memiliki  perbedaan  yang  signifikan.  Sehingga,  kualitas  pada kampuh  tipe  V  dan  X  dapat  di  aplikasikan  pada  konstruksi  yang  sesuai,  dipakai  dengan memperhitungkan kelebihan dan kekurangan pada masing-masing kampuh.

## 4. KESIMPULAN
▪ Kekerasan  daerah  HAZ  pada  kampuh tipe  V memiliki  nilai  rata-rata  217,41 VHN dan kampuh tipe X 201,08 VHN , sedangkan untuk pengujian tarik kampuh tipe X nilainya 4578 kgf/mm 2 , kampuh tipe V dengan nilai 3581 kgf/mm 2 .
▪ Penggunaan filler pengisi ER308 sudah tepat pada pengelasan stainless steel 304 (AISI 304),  dari  diagram schaeffler titik  dilusi  berada  pada  daerah  aman,  terbukti  dari  hasil pengujian visual dan dye penentrant tidak tampak adanya retakan pada daerah las.
▪ Pengujian  ultrasonic  dan  uji  struktur  mikro  dapat  ditambahkan  untuk  perbandingan kualitas yang lebih baik.

## DAFTAR PUSTAKA
ASTM  E384.  (2012). STANDARD  TEST  METHODS  FOR  KNOOP  AND  VICKERS HARDNESS OF MATERIALS . USA
ASTM  E8/E8M.  (2012). STANDARD  TEST  METHODES  FOR  TENSION  TESTING  OF METALLIC MATERIALS . USA
Prasetya,  C.  (2018).  STUDI  KOMPARASI  HASIL  PENGELASAN  GTAW  DENGAN METODE  BUTT  JOINT    DAN  LAP  JOINT  PADA  STAINLESS  STEEL  304.  Skripsi. Universitas IBA. Palembang
Sonawan,  H,  Suratman,  R.  (2004).  PENGANTAR  UNTUK  MEMAHAMI  PENGELASAN LOGAM. Alfabeta. Bandung
Widharto, S. (2013). WELDING INSPECTION . Mitra Wacana Media. Jakarta
Wiryosumarto,  H,  Okumura,T.  (2000).  TEKNOLOGI  PENGELASAN  LOGAM.  Pradnya Paramita. Jakarta