STUDI PENGARUH PREHEAT DAN POST HEAT TERHADAP SIFAT MEKANIK ALUMINIUM 6061 DENGAN PENGELASAN TUNGSTEN INERT GAS
Rendi K. Gurusinga 1 *,  Alfian Hamsi 2 , Indra 3 , Ahmad H. Siregar 4 , Mahadi 5 1,2,3,4,5 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Email:  rendi.gurusinga@gmail.com

## Abstrak
Teknologi  produksi  dengan  menggunakan  bahan  baku  logam,  teknik  penyambungan  logam dengan  pengelasan  merupakan  proses  pengerjaan  yang  memegang  peranan  yang  sangat  penting.  Salah satu  jenis  pengelasan  yang  sudah  umum  digunakan  adalah  pengelasan Tungsten  Inert  Gas (TIG)  untuk menyambung  logam  seperti  Aluminium, Stainless  Steel,  Carbon  Steel, dan  Tembaga.  Ada  beberapa parameter yang menpengaruhi hasil las seperti yaitu arus, sifat logam induk, logam pengisi, preheat dan post heat , dll. Adapun tujuan dari studi ini adalah untuk mengetahui pengaruh preheat dan post heat yang sifat mekanik dari Aluminium 6061 menggunakan variasi preheat dan post heat pada temperatur 130 o C, 160 o C,  dan  190 o C  dengan  pengelasan  TIG.  Tujuan  perlakuan preheat adalah  untuk  mengurangi kelembaban area pengelasan, mencegah terjadinya craking pada pengelasan. . Dan tujuan pemberian post heat adalah untuk  menghilangkan  tegangan  sisa  yang  terjadi  pada hasil  pengelasan. Pada  hasil  studi  ini didapat bahwa sifat mekanik dari pengelasan  Aluminium 6061 mengalami perubahan berdasarkan variasi preheat dan post heat yang telah dilakukan. Nilai kekerasan titik las meningkat dimana pada temperature 130 o C=68,72  BHN,  160 o C=70,51  BHN,  dan  190 o C=76,26  BHN.  Dan  untuk  kekuatan  tarik  juga mengalami  peningkatan  dimana  pada  temperature  130 o C=158,57  N/mm 2 ,  160 o C=169,85  N/mm 2 ,  dan 190 o C= 174,50 N/mm 2 .
Kata kunci: Pengelasan TIG, Aluminium 6061, Preheat, Post heat.

## Abstract
In  manufacturing  technology  using  metal  raw  materials,  the  technique  of  joining  metals  with welding is a work process that very important. One type of welding that is commonly used is the welding of Tungsten Inert Gas (TIG) to join metals such as Aluminum, Stainless Steel, Carbon Steel, and Copper. There  are  several  parameters  that  affect  the  weld  results  such  as    electric  current  of  welding,  metal properties, filler metal, preheat and post heat, etc. The purpose of this study was to determine the effect of preheat  and  post  heat  on  the  mechanical  properties  of  Aluminum  6061  using  preheat  and  post  heat variations  at  temperatures  of    130 o C,  160 o C,  dan  190 o C  with  TIG  welding.  The  purpose  of  the  preheat treatment  is  to  reduce  the  welding  area  humidity,  preventing  the  occurrence  of  craking  of  welds, improving toughness. And the purpose of the post heat treatment is for relieving  the residual stress that occurs in the welding results. In the results of this study it was found that the mechanical properties of Aluminum 6061 welding has changed according to the preheat and post heat variations that have been done.  The  value  of  weld  metal  hardness  increases  where  at  temperature  130 o C=68,72  BHN, 160 o C=70,51  BHN,  dan  190 o C=76,26  BHN.  And  for  tensile  strength  also  increased  where  at  a temperature of 130 o C=158,57 N/mm 2 , 160 o C=169,85 N/mm 2 , dan 190 o C= 174,50 N/mm 2 .
Keywords: TIG Welding, Aluminium 6061, Preheat, Post heat.

## 1. Pendahuluan
aluminium.  Salah  satu  teknik  pengelasan  yang  dapat  digunakan  dalam  pengelasan  aluminium adalah las Tungsten Inert Gas (TIG) atau Gas Tungsten Arc Welding (GTAW).
Selain  itu  parameter  yang  dapat  mempengaruhi  hasil-hasil  pengelasan,  yaitu  arus,  sifat logam  induk,  logam  pengisi, preheat,  post  heat dsb.  Funderburk  (1997),  menganjurkan pemansan  mula  ( preheat )  dan  penahanan  panas  ( post  heat )  ketika  menggunakan  pengelasan sambungan  aluminium  yang  tebalnya  diatas  6  mm.  Jika  perlakuan  panas  tidak  dilakukan sebelum  atau  setelah  pengelasan  maka  akan  menghasilkan  lasan  yang  jauh  dari  sifat  kedua logam  yang  akan  disambung. Preheat dan post  heat atau  biasa  juga  disebut post  weld  heat treatment (PWHT)  merupakan  suatu  perlakuan  panas  yang  dilakukan  pada  pengelasan.  Yang mana  kedua  parameter  ini  dapat  mempengaruhi  hasil  dari  pengelasan.  Pada  skripsi  ini  akan dicari  tahu  pengaruh  kedua  parameter  tersebut  terhadap  sifat  mekanik  pada  proses  pengelasan dengan menggunakan mesin las Tungsten Inert Gas (TIG).
Penelitian  kali  ini  mengunakan  aluminium alloy 6061,  yang  mana  aluminium  ini merupakan  salah  satu  jenis  dari  aluminium  paduan.  Paduan  aluminium  6xxx  banyak  dipakai pada  konstruksi  dan  aplikasi  otomotif.  Untuk  mendapatkan  peningkatan  kekuatan  mekanik, biasanya logam aluminium akan dipadukan dengan unsur lain seperti Cu, Si, Mg, Mn, Ni, dan unsur-unsur lainnya. Pada aluminium alloy 6061 itu sendiri merupakan jenis aluminium paduan dengan  unsur  magnesium  dan silicon .  Jenis  aluminium  paduan  ini  memiliki  sifat  yang  mudah dibentuk,  memiliki  ketahanan  terhadap  korosi  serta  konduktivitas  termal  yang  cukup  baik. Dibalik  sifat-sifat  baik  yang  dimiliki  aluminium  paduan  ini,  Aluminium alloy 6061  juga merupakan jenis aluminum yang mudah didapat dipasaran dan cukup banyak digunakan.
Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk pengaruh dari perlakuan preheat dan post heat pada  hasil  pengelasan Tungsten  Inert  Gas (TIG)    terhadap  sifat  mekanik  dari  aluminium alloy 6061  berupa  nilai  kekuatan  tarik  dan  nilai  kekerasan  dari  spesimen  tersebut  serta mengetahui  bentuk  struktur  mikro  dari  aluminium alloy 6061  yang  sudah  menerima  pengaruh preheat dan post heat.

## 2. Metode
Proses  pembuatan  spesimen  dilakukan  di  Laboratorium  Teknologi  Mekanik    Departemen Teknik  Mesin  Universitas  Sumatera  Utara.  Pengujian  tarik  ( tensile  test) dilakukan  di Laboratorium  Pengujian  Logam  Departemen  Teknik  Mesin  Politeknik  Negeri  Medan,  dan pengujian kekerasan ( hardness test) dan pengamatan struktur mikro dilakukan di Laboratorium Metalurgi Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
Bahan yang digunakan adalah Aluminium alloy 6061 dengan Al 6061mempunyai titik cair (melting point) 660 0 C. kekuatan tarik 126 N/mm 2 sampai 461,9 N/mm 2 , berat jenis
30 10m
(density) 2,70 g/cm 3 , ekspansi thermal (linier coefficient of thermal) 13,1. 10 -6 in/in/ 0 F dan themal conductifity pada 25 0 C, 23 w/cm/ 0 C (Schwartz. Mel M,1992)
Tabel 2.1. Komposisi Kimia aluminium alloy 6061 (%)
Al Si Fe Cu Mn Mg Mn Cr Zn Ti Lainnya 97,32 0,69 0,5 0,22 0,11 0,86 0,15 0,15 0,11 0,05 0,02
Aluminium  6061  dilas  menggunakan  las Tungsten  Inert  Gas (TIG)  dengan filler ER5356,  dengan  kuat  arus  80  Ampere.  Spesimen  untuk  pengujian  kekerasan  menggunakan standararisasi ASTM E-10 dengan dimensi seperti gambar 2.1a dibawah, dan spesimen ini juga akan  digunakan  untuk  melakukan  uji  struktur  mikro.  Untuk  pengujian  tarik  menggunakan standarisasi ASTM E-8 seperti gambar 2.1b dibawah.
(a) (b)
Gambar 2.1 Spesimen ASTM E-10 (a), Spesimen ASTM E-8 (b)

## 2.1 Metode Numerik
Pada metode numerik ini adapun persamaan yang digunakan dalam pengujian diantaranya:
1. Uji tarik ( tensile test )
Untuk mengetahui tegangan pada pengujian tarik secara matematis dapat ditulis:

## 𝜎 = 𝑃 𝐴
Sementara untuk mengetahui regangan yang terjadi secara matematis dapat ditulis:
𝜀 = ∆𝑙 𝐿𝑜 𝑥100%
Untuk mengetahaui modulus elatisitas secara matematis dapat ditulis:
𝐸 = 𝜎 𝑒
Dimana  : 𝜎 =  Tegangan  (Mpa),  P  =  gaya,  A  =  Luas  penampang  (cm 2 ), 𝜀 = Regangan, ∆𝑙 = Pertambahan panjang  (cm), L 0 = Panjang mula-mula (cm) Edisi Cetak Jurnal Dinamis, Desember 2019 (ISSN: 0216-7492)
2. Uji kekerasan ( hardness test )
Untuk mengetahui nilai kekerasan secara matematis dapat ditulis:
𝐵𝐻𝑁 = 𝑃 𝜋𝐷 2  (𝐷 2 − 𝑑 2 )
Dimana : D = Diameter bola indentor (mm), d = Diameter indentasi (mm) P = Beban (kgf), BHB = Brinell Hardness Number.
2.2 Diagram Alir Penelitian
Mulai Studi Literatur dan Survei Persiapan Bahan Aluminium 6061, Gas Argon HP (99%) dan  Elekroda ER5356 Pembentukan Spesimen Pengujian Spesimen (Pengujian Tarik, Pengujian Kekerasan dan Struktur Mikro ) Analisa Data dan Pembahasan Kesimpulan
Tanpa Preheat dan Post Heat Spesimen Pengelasan   Spesimen Preheat 130 o C , 10 menit Preheat 190 o C , 10 menit Preheat 160 o C , 10 menit Pendiginan udara Post Heat 160 o C , 20 menit
Post Heat 130 o C , 20 menit
Post Heat 190 o C , 20 menit

## Gambar 2.2 Diagram Alir Penelitian
3. Analisis dan Pembahasan

## 3.1 Uji Kekerasan
Pengujian kekerasan pada studi ini menggunkaan metode Brinell . tujuan dari dilakukan pengujian ini untuk mengetahui perubahan nilai kekerasan yang disebabkan oleh pengaruh preheat dan post heat yang dilakukan pada pengelasan aluminium 6061 pada daerah logam las serata daerah HAZ. Ukuran bola indentor adalah 5 mm dengan pembebanan 500 N selama 5 detik.
Tabel 3.1 Hasil pengujian Kekerasan
Daerah Uji Titik Uji Diameter Indentasi Nilai Kekerasan (BHN) Titik Las HAZ Titik Las HAZ Tanpa preheat dan post heat i 3 3,2 63,69 55,00 ii 3 3 63,69 63,69 iii 2,9 3,1 68,72 59,14 Rata- rata 2,97 3,10 65,31 59,14 Preheat dan post heat 130 o C i 2,9 3 68,72 63,69 ii 2,9 3 68,72 63,69 iii 2,9 3,1 68,72 59,14 Rata- rata 2,93 3,03 68,72 62,13 Preheat dan post heat 160°C i 2,8 2,9 74,28 68,72 ii 2,9 3 68,72 63,69 iii 2,9 3 68,72 63,69 Rata- rata 2,87 2,97 70,51 65,31 Preheat dan post heat 190 o C i 2,8 2,9 74,28 68,72 ii 3,8 2,9 74,28 68,72 iii 3,7 2,8 80,46 74,28
Rata- rata 2,77 2,87 76,26 70,51 Base metal i 2,5 95,08 ii 2,5 95,08 iii 2,4 103,79 Rata- rata 2,47 97,87
Dari  hasil  pengujian  kekerasan  didapat  bahwa  terjadinya  peningkatan  nilai  kekerasan  pada pengaruh preheat dan post  heat pada  pengelasan  aluminium  6061.  Grafik  dari  pengujian kekerasan dapat dilihat pada gambar 3.1

## Gambar 3.1 Diagram Nilai Kekerasan

## 3.2 Uji Tarik
Dari hasil pengujian tarik titik putus terjadi pada daerah HAZ ini terjadi karena nilai kekerasan didaerah HAZ lebih rendah dibandingkan dengan titik las. Untuk data hasil pengujian tarik dapat dilihat pada table 3.2
Tabel 3.2 Hasil Peengujian Tarik
Spesimen No. uji Do (mm ) Lo (mm ) Li (mm ) Ao (mm 2 ) Fu (N)  (N/mm2 ) e (%) E Pengelasan tanpa preheat dan post heat i 8 48 53,4 8 50,24 8000 159,24 11,4 2 13,9 5 ii 8 48 53,1 1 50,24 7200 143,31 10,6 5 13,4 6 iii 8 48 52,8 9 50,24 8200 163,22 10,1 9 16,0 2 Rata -rata 8,00 48,0 0 53,1 6 50,24 7800 155,25 10,7 5 14,4 4 Pengelasan dengan preheat dan post heat 130°C i 8 48 53,6 2 50,24 7900 157,25 11,7 1 13,4 3 ii 8 48 53,5 50,24 7500 149,28 11,5 12,9 Titik Las HAZ Base Metal Tanpa preheat dan post heat 65.31 59.14 97.87 preheat dan post heat 130°C 68.72 62.13 97.87 preheat dan post heat 160°C 70.51 65.31 97.87 preheat dan post heat 190°C 75.26 70.51
97.87 50 60 70 80 90 100 BHN Diagram Nilai Kekerasan
4 4 3 iii 8 48 53,2 4 50,24 8500 169,19 10,9 2 15,5 0 Rata -rata 8,00 48 53,4 6 50,24 7966,6 7 158,57 11,3 9 13,9 2 Pengelasan dengan preheat dan post heat 160°C i 8 48 54,3 1 50,24 9100 181,13 13,1 5 13,7 8 ii 8 48 53,7 4 50,24 8000 159,24 11,9 6 13,3 2 iii 8 48 53,8 3 50,24 8500 169,19 12,1 5 13,9 3 Rata -rata 8,00 48,0 0 53,9 6 50,24 8533,3 3 169,85 12,4 2 13,6 8 Pengelasan dengan preheat dan post heat 190°C i 8 48 54,7 7 50,24 8600 171,18 14,1 0 12,1 4 ii 8 48 53,8 5 50,24 8700 173,17 12,1 9 14,2 1 iii 8 48 54,5 4 50,24 9000 179,14 13,6 3 13,1 5 Rata -rata 8,00 48 54,3 9 50,24 8766,6 7 174,50 13,3 1 13,1 1
Dari pengujian tarik diketahui bahawa terjadinya perubahan sifat mekanik pada spesimen, dimana kekuatan tarik tarik meningkat terhadap pemberian preheat dan post heat. Serta regangannya juga ikut mengalami peningkatan dan berdasarkan modulus elastisitasnya
spesimen mengalami penurunan kekakuan. Data hasil pengujian tarik dapat dilihat pada gambar
(a) 155.25 158.57 169.85 174.50 140.00 150.00 160.00 170.00 180.00  N /m m 2) Diagram Tegangan Pengelasan tanpa preheat dan post heat
Pengelasan dengan preheat dan post heat 130°C Pengelasan dengan preheat dan post heat 160°C
Pengelasan dengan preheat dan post heat 190°C
(b)
(c)
Gambar 3.2 (a) Diagram Tegangan Rata-rata ;(b) Diagram Regangan Rata-rata; (c) Diagram
Modulus Elastisitas

## 3.3 Pengamatan Struktur Mikro
Pengujian  mikrostruktur  dilakukan  dengan  menggunakan  “Reflected  Metallurgical Microscope” dengan type Rax Vision No.545491, MM -10A,230V-50Hz. Pengamatan struktur mikro ini dilakukan pada spesimen aluminium alloy 6061 yang telah dilakukan pengelasan  menggunakan  las Tungsten  Inert  Gas (TIG)  dengan  kuat  arus  80.  Gambar struktur mikro dapat dilihat pada gambar dibawah.
(a) (b) (c)                                   (d)
Gambar 3.3 (a) Struktur mikro titik las tanpa preheat dan post heat ; (b) Struktur mikro titik las preheat dan post heat 130 o C ; (c) Struktur mikro titik las preheat dan post heat 160 o C ; (d)
Struktur mikro titik las preheat dan post heat 190 o C
10.75 11.39 12.42 13.31 0.00 5.00 10.00 15.00 1 e (% ) Diagram Regangan Pengelasan tanpa preheat dan post heat
Pengelasan dengan preheat dan post heat 130°C Pengelasan dengan preheat dan post heat 160°C Pengelasan dengan preheat dan post heat 190°C 14.44 13.92 13.68 13.11 12.00 13.00 14.00 15.00 1 E (N /mm 2) Diagram Modulus Elastisitas
Pengelasan tanpa preheat dan post heat Pengelasan dengan preheat dan post heat 130°C Pengelasan dengan preheat dan post heat 160°C Pengelasan dengan preheat dan post heat 190°C
1OO X Perbesaran 2OO X Perbesaran 2OO X Perbesaran 1OO X Perbesaran 2OO X Perbesaran 1OO X 2OO X 1OO X Perbesaran
1. Pemberian  perlakuan preheat dan post  heat pada  pengelasan  Aluminium  6061 menggunakan  las  TIG  menaikkan  nilai  kekerasan  serta  meningkatkan  kekuatan  tarik. Kenaikan  tertinggi  terletak  pada  pemberian  variasi preheat dan post  heat pada temperatur  190 o C  pada  studi  ini.  Serta  sifat  elongasi  akibat  perlakuan  panas meningkatakan  nilai  regangannya  dan  menurunkan  modulus  elastisitanya  yang menyebabkan menurunnya sifat kekakauan dari spesimen.
2. Pemberian preheat dan post  heat mempengaruhi  sifat  mekanik  dari  hasil  pengelasan Aluminium 6061 dengan pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG)
3. Perlakuan preheat dan post heat juga meningkatkan kelarutan dari Mg 2 Si (Magnesium dan Silikon) yang mengakibatkan meningkatnya sifat kekerasan dari spesimen
5. Saran
1. Pada  proses  pengelasan  aluminium  6061  menggunakan  Las  TIG  harus  lebih memperhatikan  parameter  pengelasan  supaya  meminimalisir  faktor  yang  dapat mempengaruhi hasil lasan. Serta kemampuan melakukan pengelasan yang baik.
2. Pada  proses  pengujian  sebaikknya  lebih  teliti  lagi,  apalagi  menggunakan  mesin pengujian  yang  masih  manual,  maka  sebaiknya  menggunakan  mesin  pengujian  yang sudah komputerisasi untuk hasil yang lebih baik
3. Sebaiknya  untuk  penelitian  berikutnya  bias  lebih  banyak  memvariasikan  temperatur yang digunakan untuk mendapat hasil yang terbaik.
4. Kemampuan juru las dalam melakukan pengelasan sebaiknya lebih ditingkatkan.

## Referensi
Teknologi  Pengelasan  logam  /  oleh  Harsono  Wiryosumarto,  Toshie  Okumura.  Cet.  8  – Jakarta :Pradnya Paramita, 2000
Wiryosumarto,  H,  Okumurha  T.,2004,  Teknologi  Pengelasan  logam,cetakan  ke-8  ,Pradnya Paramita, Jakarta
Dieter  George  E.  1987.  Metalurgi  Mekanik.  Jakarta  :  Erlangga.Wiryosumarto,  H,  2000.
Teknologi Pengelasan  Logam , Erlangga. Jakarta
Mahros  Darsin1)  Salahuddin  Junus2)  Yopi  Indra  Triawan3).  Analisa  Sifat  Mekanik  dan Struktur  Mikro  Paduan  Aluminium  5083  Akibat  Pengelasan  Metal  Inert  Gas  (MIG) Dengan Variasi Preheat dan Post Heat.
Achmad Arifin1) Heru Santoso B.R.2) M. Noer Ilman3). Pengaruh Preheat Terhadap Struktur Mikro  dan  Sifat  Mekanis  Sambungan  Las  GTAW  Material  Paduan  12Cr1MoV  yang Digunakan Pada Superheater Boiler.