## PENGARUH VARIASI KECEPATAN PENGELASAN PADA PENYAMBUNGAN
PELAT BAJA SA 36 MENGGUNAKAN ELEKTRODA E6013 DAN E7016 TERHADAP KEKERASAN, STRUKTUR MIKRO DAN KEKUATAN TARIKNYA
Ir Naryono 1 , Farid Rakhman 2
Lecture 1 ,College student 2 ,Departement of machine, Faculty of Engineering, University Muhammadiyah Jakarta, Jalan Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510, Tlp 021- 4244016,4256024, email : naryono@yahoo.com

## ABSTRAK
Pengaruh  pengelasan  terhadap    kekerasan,  struktur  mikro  dan  kekuatan  tarik  las. Penelitian ini menggunakan bahan baja karbon rendah yang mengandung kadar C = 0,17  %.    Material  SA  36  diberikan  proses  pengelasan  yang  kecepatan  rata-ratanya untuk E6013 adalah  2 menit 06 detik dan kecepatan  rata-rata  untuk E7016 adalah  3 menit  06  detik.  Kedua  elektroda  tersebut  menggunakan  metode  las  SMAW  (  Shield Metal  Arc  Welding  ).  Benda  uji  dilakukan  penelitian  terhadap  kekerasan,  struktur mikro,  dan  kekuatan  tariknya.Dari  hasil  penelitian  tersebut  pengaruh  dari  kecepatan dan  heat  input  sangat  mempengaruhi  nilai  dari  kekerasan,  struktur  mikro  dan  uji tariknya. Semakin  rendah heat  input yang diterima, makin  tinggi  nilai  kekerasan  dan kekuatan tariknya. Begitu pula sebaliknya, makin besar heat input yang diterima, maka makin rendah nilai kekerasan dan kekuatan tariknya.
Kata kunci : SMAW, uji tarik, E6013 dan E7016, kekerasan.

## 1.PENDAHULUAN
Pada  kenyataan  aplikasi  dilapangan  struktur  atau  konstruksi  yang  terbentuk  dari  baja sering  kali  menggunakan  proses  penyambungan  dengan  cara  pengelasan.  Berdasarkan  dari DIN (  Deutche  Indutrie  Normen  ) las  adalah  ikatan  metalurgi  pada  sambungan  logam  atau logam  paduan  yang  dilaksanakan  dalam  keadaan  lumer  atau  cair.  Hal  yang  paling memungkinkan dari akibat proses pengelasan adalah timbulnya lonjakan tegangan yang lebih besar  jika  dibandingkan  dengan  sambungan  pada  mur  baut  atau  paku  keling.  Hal  ini disebabkan  karena  terjadinya  perubahan  sifat-sifat  bahan  pada  sambungan  terutama  pada daerah  terpengaruh  panas  atau  HAZ (  Heat  Affected  Zone  ), karena  daerah  tersebut  adalah daerah  logam  yang  bersebelahan  dengan  daerah  logam  las  yang  selama  proses  mengalami siklus  thermal  pemanasan  dan  pendinginan  cepat.  Kemungkinan  yang  lain  adalah  penurunan kekuatan  mekanis  pada  sambungan  las,  yang  terjadi  akibat  terlalu  banyak  sedikitnya  unsur pada kawat pengisi ( filler ) sehingga dapat mengakibatkan timbulnya keretakan.

## 2.METODA EKSPERIMEN DAN FASILITAS YANG DIGUNAKAN
Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie Normen (DIN) las adalah ikatan metalurgi pada  sambungan  logam  atau  logam  paduan  yang  dilaksanakan  dalam  keadaan  lumer  atau cair.Paling  tidak  saat  ini  terdapat  sekitar  40  jenis  pengelasan.  Dari  seluruh  jenis  pengelasan tersebut  hanya  dua  jenis  yang  paling  populer  di  Indonesia  yaitu  pengelasan  dengan menggunakan  busur  nyala  listrik  ( Shieldedmetal  arc  welding/  SMAW )  dan  las  karbit  ( Oxy
acetylene  welding/OAW. Kekuatan  sambungan  las  dipengaruhi  beberapa  faktor  antara  lain: prosedur pengelasan, bahan, elektroda dan jenis kampuh yang digunakan.

## 2.1Komposisi Kimia Baja SA 36
Berdasarkan data komposisi kimia baja SA 36 dapat dilihat dalam tabel berikut ini:
Tabel 2.1. Komposisi Kimia Baja SA 36 C Si Mn P S 0,17% 0,20% 0,94% 0,020% 0,011%

## 2.2 Hasil Uji Kekerasan.
Pengujian  kekerasan  menghasilkan  data  nilai  kekerasan  dari  benda  uji  yang  di  las  dengan menggunakan dua elekroda yang berbeda kelasnya, yaitu E6013 dan E7016 sebagai berikut :
Tabel 2.2 Hasil Uji Kekerasan Vickers (HV) Dalam Satuan kg/mm 2
Posisi Kekerasan Mikro Vikers (HVn) Rata-rata Keterangan E6013 E7016 E7016 E6013 Base Metal 1 157,7 157,7 158,9       157,7
Mikro Vikers Beban  200 gf Indentor Intan 157,7 154,5 157,7 164,4 Antara Base Metal 1 dan Lasan 148,4 171,5 164,8 152,7 145,4 171,5 164,4 151,4 Daerah Lasan 187,3 179,1 183,3          185,9 183,2 191,6 187,3 179,1 Antara Base Metal 2 dan Lasan 164,4 161,0 152,6       163,5 154,5 148,4 171,5 148,4 Base Metal 2 154,5 148,4 149,4 155,6 157,7 154,5
154,5 145,4
Gambar 2.1 Menunjukkan Titik Pengujian Kekerasan Elektroda E6013 dan E7016.
2.2.1  Grafik Base Metal 1
Gambar 2.2. Nilai Kekerasan Pada Daerah Base Metal 1 posisi A
1. Nilai  tertinggi  dari  pengujian  pada  daerah  base  metal  1  titik  A  adalah  164,4 kg\mm 2 pada titik 3 dengan menggunakan elektroda E7016.
2. Dan  nilai  rata-rata  tertinggi  dari  pengujian  pada  daerah  base  metal  1  titik  A adalah 158,9 kg\mm 2 dengan menggunakan elektroda E7016.
3. Terjadi penurunan dan kenaikan hasil nilai kekerasan pada titik 2 dan 3  untuk penggunaan  elektroda  E7016,  hal  ini  mungkin  disebabkan  faktor  tidak meratanya panas yang diterima pada saat pengelasan dilakukan.
2.2.2  Grafik Base Metal 2
Gambar 2.3 Nilai Kekerasan Pada Daerah Base Metal 2 Posisi E
1. Nilai  tertinggi  dari  pengujian  pada  daerah  base  metal  2  titik  E  adalah  157,7 kg\mm 2 pada titik 2 dengan menggunakan elektroda E6013.
2. Dan  nilai  rata-rata  tertinggi  dari  pengujian  pada  daerah  base  metal  2  titik  E adalah 155,6 kg\mm 2 dengan menggunakan elektroda E6013.
3. Terjadi penurunan dan kenaikan hasil nilai kekerasan pada titik 1, 2 dan 3 pada kedua  penggunaan  elektroda  E6013  dan  E7016,  hal  ini  mungkin  disebabkan faktor tidak meratanya panas yang diterima pada saat pengelasan dilakukan.
2.2.3  Grafik HAZ Area 1
Gambar 2.4 Nilai Kekerasan Pada Daerah HAZ Area 1 Posisi B
1. Nilai  tertinggi  dari  pengujian  pada  HAZ  area  1  titik  B  adalah  171,5  kg\mm 2 pada titik 1 dan 2 dengan menggunakan elektroda E7016.
2. Dan  nilai  rata-rata  tertinggi  dari  pengujian  pada  HAZ  area  1  titik  B  adalah 164,8 kg\mm 2 dengan menggunakan elektroda E7016.
3. Terjadi  kenaikan  nilai  kekerasan  yang  derastis  pada  titik  1  dan  2  dengan menggunakan elektroda E7016. Hal  ini disebabkan  rendahnya heat  input yang diterima HAZ area 1 dengan menggunakan elektroda E7016.

## 2.2.4  Grafik HAZ Area 2
Gambar 2.5 Nilai Kekerasan Pada Daerah HAZ Area 2 Posisi D.
1. Nilai  tertinggi  dari  pengujian  pada  HAZ  area  2  titik  D  adalah  171,5  kg\mm 2 pada titik 3 dengan menggunakan elektroda E6013.
2. Dan  nilai  rata-rata  tertinggi  dari  pengujian  pada  HAZ  area  2  titik  D  adalah 163,5 kg\mm 2 dengan menggunakan elektroda E6013.
3. adanya nilai kekerasan yang tinggi pada titik 3 dengan menggunakan elektroda E6013.  Hal  ini  disebabkan  rendahnya  heat  input  yang  diterima  HAZ  area  2 dengan menggunakan elektroda E6013.

## 2.2.5  Grafik Daerah Lasan

## Gambar 2.6 Nilai Kekerasan Pada Daerah Lasan Posisi C
1. Nilai  tertinggi  dari  pengujian  pada  daerah  lasan  titik  C  adalah  191,6  kg\mm 2 pada titik 2 dengan menggunakan elektroda E7016.
2. Dan  nilai  rata-rata  tertinggi  dari  pengujian  pada  daerah  lasan  titik  C  adalah 185,9 kg\mm 2 dengan menggunakan elektroda E6013.
3. adanya nilai kekerasan yang tinggi pada titik 2 dengan menggunakan elektroda E7016.  Hal  ini  disebabkan  rendahnya  heat  input  yang  diterima  daerah  lasan dengan menggunakan elektroda E7016.

## 2.2.6  Grafik Nilai Rata-rata Kekerasan
Gambar 2.7.Grafik Nilai Rata-rata Kekerasan.
1. Daerah  lasan  menempati  urutan  pertama  untuk  nilai  kekerasan,  Hal  ini  terjadi karena  bila  kecepatan  pengelasan  bertambah  maka  masukan  panas  yang dihasilkan  akan  berkurang  dan  bila  masukan  panasnya  kecil  maka  kekuatan sambungan  las  akan  menjadi  besar  dan  ini  sesuai  dengan  landasan  teori  pada bab II.
2. Kekerasan yang terjadi pada base metal 1 dan 2 tidak terlalu jauh, hal ini terjadi karena perbedaan komposisi kimia dari kedua elektroda tidak jauh berbeda.
3. Kekerasan yang terjadi pada HAZ area 1 dan 2 tidak terlalu jauh, hal ini terjadi karena masukan panas  yang dihasilkan  elektroda E6013 dan E7016 tidak jauh berbeda.
4. Nilai  kekerasan  rata-rata  tertinggi  dari  titik  A,  B,  C,  D  dan  E  dihasilkan  oleh elektroda E6013 yaitu sebesar 163,08 kg\mm 2 .
5. Semakin tinggi  nilai  kekerasan, semakin rendah  heat  input  yang diterima oleh base metal, HAZ area, dan daerah lasan. Dan itu yang dihasilkan oleh elektroda E6013, meskipun hasilnya tidak jauh berbeda dengan menggunakan E7016.

## 2.3 Hasil Uji Struktur Mikro
Pengamatan  yang  dilakukan  pada  struktur  mikro  dilakukan  dengan  mengambil  gambar  pada base  metal ,  daerah HAZ, dan  daerah  pada  lasan  dengan  menggunakan  perbedaan  elektroda yaitu E6013 dan E7016.sehingga gambar yang diambil seluruhnya 10 buah.  Berikut ini hasil uji  foto  struktur  mikro  dari  benda  uji  daerah base  metal A  antara  E6013  dan  E7016  dengan perbesaran 300x dan etsa nital 2% .

## 2.3.1  Hasil Metalografi Base Metal A
Perlit Ferit
Perlit                   (a)                  Ferit
(b) Gambar 2.8 Foto Struktur Mikro Base Metal A
(a) E6013 dan (b) E7016
Struktur  mikro  pada  gambar  di  atas  adalah  area base  metal A,  struktur  mikro  pada gambar  di  dominasi  butir-butir  ferit  yang  berwarna  putih  terang,  sedangkan  fasa  perlit  lebih sedikit  dan  berwarna  gelap.  Butir  ferit  cenderung  lebih  halus  sedangkan  butir  perlit  lebih kasar,  butir  perlit  cenderung  keras  karena  mengandung  karbon,  sedangkan  butir  ferit cenderung lunak.
Struktur  yang  terjadi  pada  sambungan  las,  sangat  ditentukan  oleh  temperatur pemanasan  pada  saat  pengelasan  dan  laju  pendinginan  setelah  pengelasan,  selain  itu  juga
tergantung  pada  komposisi  kimia, base  metal ,  logam  pengisi,  cara  pengelasan  dan  perlakuan panas yang dilakukan. Struktur mikro yang terjadi dan laju pendinginan akan menentukan sifat mekanis dari bahan tersebut. Adanya panas dari proses pengelasan mengakibatkan perbedaan struktur mikro antara daerah las , daerah HAZ dan base metal.
2.3.2  Hasil Metalografi HAZ Area B Perlit                Bainit                     Ferit
(a) Perlit                   Bainit                      Ferit (b)
Gambar 4.9 Foto Struktur Mikro HAZ Area B
(a) E6013 dan (b) E7016
Logam  ini  merupakan base  metal yang  masih  terpengaruh  oleh  panas  dari  busur  listrik,  bila semakin  dekat  dengan  daerah  pengelasan  maka  akan  mendapat  masukan  panas  yang  tinggi, dan  begitu  sebaliknya  bila  semakin  jauh  akan  berkurang.  Hal  ini  dikarenakan  kecepatan pendinginan  yang  tidak  merata,  sehingga  berpengaruh  pada  struktur  mikro  yang  terjadi. Struktur  mikro  yang  terjadi  ferit  (terang),  perlit  (gelap)  dimana  jika  dibandingkan  dengan logam  induk  butirannya  lebih  halus  dan  bainit  (berupa  titik-titik  hitam)  dengan  jumlah  yang jauh  lebih sedikit dibandingkan pada logam las.

## 2.3.3  Hasil Metalografi Daerah Lasan C
(a)
Gambar 2.10 Foto Struktur Mikro Daerah Lasan C
Strukrur  mikro  pada  permukaan  las  dengan  perbedaan  elektroda  bertipe axial dikarnakan apabila  kecepatan  tinggi  maka  struktur  mikro  akan  berbentuk  seperti  tetesan  air  dan columnarnya  berbentuk  tegak  lurus,.  Maka  jumlah  kandungan  martensit  dan  bainitnya semakin banyak dan bentuk ferit widmanstatten nya semakin halus. Dengan banyaknya jumlah kandungan yang martensit dan bainit cenderung keras karena mengandung karbon, maka akan membuat daerah ini memiliki kekerasan yang tinggi. Hal ini terbukti pada uji kekerasan yang telah dilakukan, bahwa daerah logam las memiliki nilai kekerasan tertinggi.

## 2.3.4  Hasil Metalografi HAZ Area D
Perlit                        Ferit                      Bainit
\                                                                      (a) Perlit          Ferit                   Bainit (b) Gambar 2.11 Foto Struktur Mikro HAZ Area D (a) E6013 dan (b) E7016
Sama seperti HAZ area B, HAZ area D juga masih terpengaruh oleh panas dari busur listrik, bila  semakin  dekat  dengan  las  akan  mendapat  masukan  panas  yang  tinggi,  dan  bila  semakin jauh akan berkurang. Hal ini dikarenakan kecepatan pendinginan yang tidak merata, sehingga berpengaruh pada struktur mikro yang terjadi. Struktur mikro yang terjadi ferit (terang), perlit (gelap)  dimana  jika  dibandingkan  dengan  logam  induk  butirannya  lebih  halus  dan  bainit (berupa titik-titik hitam) dengan jumlah yang jauh  lebih sedikit dibandingkan pada logam las.

## 2.3.5  Hasil Metalografi Base Metal E
Perlit                                    Ferit
(b)
Gambar 2.12 Foto Struktur Mikro Daerah Base Metal E
(a) E6013 dan (b) E7016 Sama  seperti  daerah base  metal A,  daerah base  metal E  masih  di  dominasi  oleh ferit  yang  berbentuk  butiran  berwarna  putih  dan  cenderung  lunak  sedangkan  perlit  yang berbentuk butiran yang berwarna hitam dan cenderung keras karena mengandung karbon.

## 2.3.6  Kesimpulan Hasil Metalografi
1. Pada  daerah base  metal A  dan  E  untuk  elektroda  E6013  dan  E7016  sama-sama mengandung ferlit dan perlit saja, hal ini disebabkan daerah base metal A dan E sama- sama tidak menerima heat input yang besar atau jauh dari posisi pengelasan.
2. Pada  daerah HAZ area  B  dan  D  untuk  elektroda  E6013  dan  E7016  juga  sama-sama mengandung ferit, perlit dan bainit. Bainit terbentuk oleh kandungan ferit dan austenite yang menjadi satu akibat proses pendinginan yang sedang. Sehingga timbul butir-butir kecil yang berwana hitam yang disebut bainit. Daerah HAZ adalah daerah yang paling kritis pada saat pengelasan, karena daerah HAZ menerima heat input yang besar.
3. Pada  daerah  pengelasan  C  untuk  elektroda  E6013  dan  E7016  mengandung  martensit, Widmanstatten dan bainit. Adanya sebagian besar martensit pada daerah pengelasan C diakibatkan pendinginan cepat yang dialami pada daerah pengelasan dan kecilnya heat input yang diterima pada daerah pengelasan C.

## 2.4 Hasil Uji Tarik.
Pengujiandenganmenggunakanmesin servopulser padaskalabeban10tondansuhukamar.Spesime npengujianterdiridaripengujiantarikuntuk kualitaskekuatantarikbaja
paduanrendahhasil pengelasanSMAWdengan elektroda E6013
danE7016dankekuatantarikdaerahlasbajapaduanrendah.
Tabel 2.3 Hasil Pengujian Tarik Untuk Kualitas Kekuatan Tarik Baja Paduan Rendah
Parameter Spesimen E6013 E7016 σ u (N\mm 2 ) 513,5 501,6 σ y (N\mm 2 ) 375,7 358,2 e (%) 31,6 25 q (%) 18,77 14,51
Dalam diagram batang sebagai berikut :
Gambar 2.13 Diagram Kekuatan Tarik Antara Elektroda E6013 Dan E71016
Gambar 2.14 Diagram Batas Luluh Antara
Elektroda E6013 Dan E7016
Gambar 2.15 Diagram Perpanjangan Antara Elektroda E6013 Dan E7016 31.6 25 0 10 20 30 40 E6013 E7016 % Spesimen Elongation

## Gambar 2.16 Diagram Reduksi Penampang Antara Elektroda E6013 Dan E7016
1. Nilai  kekuatan  tarik  untuk  spesimen  E6013  adalah  513,5  N\mm 2 ,  dan  nilai  kekuatan tarik  untuk  spesimen  E7016  adalah  501,6  N\mm 2 .  Ini  berarti  mengalami  penurunan sebesar 11,9 N\mm 2 untuk spesimen E7016 terhadap spesimen E6013.
2. Nilai  batas  luluh  untuk  spesimen  E6013  adalah  375,7  N\mm 2 ,  dan  nilai  batas  luluh untuk spesimen E7016 adalah 358,2 N\mm 2 . Ini berarti mengalami penurunan  sebesar 17,5 N\mm 2 untuk spesimen E7016 terhadap spesimen E6013.
3. Nilai  perpanjangan  untuk  spesimen  E6013  adalah  8,97  %,  dan  nilai  perpanjangan untuk spesimen E7016 5,23 %. Ini berarti mengalami penurunan sebesar 3,74 % untuk spesimen E7016 terhadap spesimen E6013.
4. Nilai  reduksi  penampang  untuk  E6013  adalah  18,77  %,  dan  nilai  reduksi  penampang untuk spesimen E7016 adalah 14,51 %. Ini berarti mengalami penurunan sebesar 4,26 % untuk spesimen E7016 terhadap spesimen E6013.
Hal ini disebabkan oleh kecepatan las dan masukan panas yang terjadi, seperti yang diketahui dari  hasil  report  pembuatan  benda  kerja,  hasil  spesimen  E6013  menunjukkan volt rata-rata ialah  25 volt dan  110 ampere dengan  kecepatan  las  rata-rata  2  menit  06  detik,  sehingga masukan  panas  yang  dihasilkan  rata-rata  sebesar  1191  J\mm.  sedangkan  untuk  spesimen E7016 menunjukkan volt rata-rata ialah 23 volt dan 104 ampere dengan kecepatan las rata-rata 3  menit  06  detik,  sehingga  masukan  panas  yang  dihasilkan  rata-rata  1445  J\mm.  ini menunjukkan  spesimen  E7016  menerima  masukan  panas  lebih  besar  dibandingkan  spesimen E6013,  hal  ini  dikarenakan  kecepatan  rata-rata  spesimen  E7016  lebih  lama  dibandingkan spesimen E6013. Sehingga spesimen E7016 lebih getas dibandingkan spesimen E6013.
18.77 14.51 0 5 10 15 20 E6013 E7016 % Spesimen Reduksi Penampang
3. SKEMA NUMERIK Persiapan bahan

## SA36

## PROSES PENGELASAN SMAW
1. Ø wire = 3.2 mm 2. Tebal pelat = 12 mm 3. Pendingin = udara Mulai Menggunakan E6013 Menggunakan E7016 1. Uji Tarik 2. Struktur mikro 3. Kekerasan 1. Uji Tarik
2. Struktur mikro 3. Kekerasan Selesai Pembahasan dan Kesimpulan Hasil pengujian

## 4.1. KESIMPULAN
1. Kecepatan dan heat input yang dihasilkan sangat berpengaruh pada kekerasan, struktur mikro dan uji tarik dari hasil lasan.
2. Hasil  uji  kekerasan  menyatakan  bahwa  dengan  menggunakan  elektroda  E6013  lebih tinggi  nilai  kekerasannya  karena heat  input yang  diterima  lebih  kecil  dibandingkan menggunakan  elektroda  E7016,  meskipun  hasilnya  tidak  jauh  berbeda  dikarenakan komposisi kimia dari kedua elektroda tidak begitu jauh.
3. Hasil  uji  struktur  mikro  menyatakan  bahwa  kandungan  yang  dihasilkan  pada base metal , HAZ , dan daerah lasan antara elektroda E6013 dan E7016 cenderung sama.
4. Hasil  uji  tarik  menyatakan  bahwa  dengan  E6013  lebih  tinggi  nilai  tarik  maksimum, batas  luluh,  perpanjangan  dan  reduksi  penampang  dibandingkan  menggunakan elektroda E7016. Hal ini disebabkan lebih lamanya waktu kecepatan dan besarnya heat input yang  diterima  dengan  menggunakan  elektroda  E7016  sehingga  mempengaruhi sifat bahan menjadi lebih getas.

## 4.2.SARAN
1. Karena penelitian diatas proses pengelasannya secara manual sehingga kecepatan rata- rata  yang  dihasilkan  oleh  kedua  elektroda  tersebut  berbeda  disarankan  untuk menggunakan  robot  welding  agar  kedua  elektroda  tersebut  memiliki  nilai  rata-rata kecepatan yang sama.
2. Penelitian ini memerlukan variasi pendinginan, seperti menggunakan air, oli dan udara. Agar terlihat perbedaan di struktur mikronya.

## REFERENSI
1. An internasional code 2010 asme boiler sect II A dan preasure vessel code
2. Djafri. Sriati..Terjemah dari Manufacturing Proceses . 1983.Jakarta. Erlangga.
3. Kobelco Welding Handbook. Welding Consumables and Processes . 2008. Japan.
4. Miller  electric  MFG.  2008, Guiledelines  for  shielded  arc  welding (SMAW).  Miller electric.usa.
5. Welding hand book. welding processes .1991.America
6. Wiryosumarto,  Harsono,  Prof,  Dr,  Ir.  Okumura,  Toshie,  Prof,  Dr.  2000. Teknologi Pengelasan Logam . Jakarta, Paramita.
7. http://nadhifosakaeng.blogspot.com/
8. http://taryza.wordpress.com/2008/06/30/hello-world/.
9. http://www.scribd.com/doc/31678074/SMAW