Terbit online pada laman web jurnal http://ejournal2.pnp.ac.id/index.php/jtm

## J URNAL T eknik M esin
Vol. 15 No. 1 (2022) 40 - 45 ISSN Media Elektronik: 2655-5670
Pengaruh Preheat, Reheating, dan Kecepatan Pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) Baja AISI 1050 Terhadap Nilai Kekerasan
Rio Sandy 1 , Viktor naubnome 2 , Iman dirja 3
1,2,3 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang 1810631150044@student.unsika.ac.id , viktornaubnome@ft.unsika.ac.id , iman.dirja@ft.unsika.ac.id

## Abstract
The  purpose  of  this  study  was  to  determine  the  effect  of  preheat,  reheating  and  welding  speed  on  AISI  1050  steel  using GMAW welding with a current of 130 A, a voltage of 20 volts, the preheat temperatures used were 250 C, 300 C, 350 C and reheating temperatures of 550 C, 600 C, 650 C, welding speed using automatic tools with speed variations of 2.5 mm/s, 4.5 mm/s,  this  study  used  an  experimental  method  including  preparation  of  tools  and  materials,  specimen  making,  welding process and micro hardness testing of Vicker hardness later obtained The highest hardness result is 206.7 HV at a preheat temperature of 350 C plus a reheating temperature of 650 C with a welding speed of 2.5 mm/s and the lowest hardness value is at a preheat temperature of 300 C plus a reheating temperature of 600 C with a welding speed of 2.5 mm/s in the weld metal, HAZ and base metal areas with the highest hardness values at a preheat temperature of 300 C plus a reheating of 600 C with a welding speed of 4.5 mm/s of 254.2 HV and 238.3 HV.
Keywords: Preheat, reheating, welding speed, AISI 1050 steel, hardness.

## Abstrak
Tujuan dari  penelitian ini  adalah untuk  mengetahui pengaruh  preheat,  reheating dan kecepatan pengelasan  pada  baja  AISI 1050 menggunakan las GMAW dengan arus 130 A, tegangan 20 volt. suhu preheat yang digunakan yaitu 250 ˚C, 300 ˚C, 350 ˚C  dan  suhu  postheat  550  ˚C,  600  ˚C,  650  ˚C.  Kecepatan  pengelasan  menggunakan  alat  bantu  otomatis  dengan  variasi kecepatan  2,5  mm/s,  4,5  mm/s.    Penelitian  ini  menggunakan  meode  eksperimen  meliputi  persiapan  alat  dan  bahan, pembuatan spesimen, proses pengelasan dan pengujian kekerasan mikro hardness vicker kemiduan. Hasil kekerasan tertinggi sebesar 206,7 HV  pada suhu  preheat  350 ˚C ditambah suhu reheating 650 ˚C dengan kecepatan pengelasan 2,5 mm/s dan nilai kekerasan terendah pada suhu preheat 300 ˚C ditambah reheating 600 ˚C dengan kecepatan las 2,5 mm/s.  Pada daerah weld metal, daerah HAZ dan base metal dengan nilai kekerasan tertinggi pada suhu preheat 300 ˚C ditambah reheating 600 ˚C dengan kecepatan las masing - masing 4,5 mm/s sebesar 254,2 HV dan 238,3 HV.
Kata kunci: Preheat, Reheating, Kecepatan pengelasan, Baja AISI 1050, Kekerasan.

## 1. Pendahuluan
Pengelasan  ( welding )  merupakan  salah  salah  satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa  tekanan  dan  menghasilkan  sambungan  yang kontinu [1].
Menurut buku teknologi pengelasan logam [2]. Proses pengelasan  baja  karbon  sedang  dan  tinggi  sering terjadi retak dingin pada HAZ (heat affected zone ) hal ini  disebabkan  adanya  hidrogen  difusi  pada  saat proses  pengelasan,  daerah  weld  metal  menyerap hidrogen dari daerah HAZ pada saat weld metal masih mencair  sehingga  daerah  HAZ  rentan  terjadi  retak karena  mendifusikan  sejumlah  hidrogen.  Untuk
mengurangi  retak  perlu  adanya  perlakuan  panas khusus  atau  heat  treatmen  dengan  pemanasan  mula sebelum  pengelasan  ( preheat )  menggunakan  suhu sesuai kadar karbon pada logam yang akan di las dan pemanasan  setelah  pengelasan  ( reheating )  suhu antara      600            sampai  650      hal  ini  untuk memperlambat laju pendinginan agar dapat melepaskan hidrogen yang telah diserap.
Selain        adanya        hidrogen        difusi        kecepatan pengelasan  juga  berpengaruh  pada  laju  pendinginan, Kecepatan  pengelasan  semakin  cepat  maka  masukan panas  per  satuan  panjang  juga  akan  menjadi  kecil, sehingga pendinginan akan berjalan cepat yang dapat memperkeras daerah pengaruh panas (HAZ) ditambah dengan  kandungan  karbon  yang  cukup  tinggi.
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol . 15 No. 1 (2022) 40 – 45
Semakin  tinggi  kandungan  karbon  maka  semakin keras  baja  ini  oleh  karena  itu  memerlukan  perlakuan khusus  karena  memiliki  sifat  mampu  las  yang  cukup bila  dibandingkan  dengan  baja  karbon  rendah  yang memiliki  sifat  mampu  las  baik  sehingga  tidak memerlukan  perlakuan  panas  khusus  hal  itu berdasarkan tabel karakteristik baja karbon [1]. Penelitian  sebelumnya  yang  membahas  tentang preheat dan postheat oleh  Muh  Soni  Haryadi  (2016) [3], membahas mengenai  pengaruh pre dan reheating pada proses gas metal arc welding (GMAW) terhadap struktur  mikro  dan  kekuatan  tarik  baja  AISI  1045, dalam  penelitiannya  tidak  membahas  penambahan kecepatan  pengelasan  hanya  membahas  pengaruh perlakuan panas.
Berdasarkan  hal  di  atas  penting  sekali  untuk membahas  tentang  kecepatan  pengelasan  pada  saat dilakukan  heat  treatmen  dalam  pengelasan  sehingga penulis  ingin  melakukan  penelitian  tentang  pengaruh preheat,  reheating dan  kecepatan  las  proses pengelasan gas metal arc welding (GMAW) baja AISI 1050  terhadap  nilai  kekerasan  yang  komposisinya dapat dilihat pada Tabel 1.
Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini  yaitu:  untuk mengetahui  pengaruh preheat,  reheating dan kecepatan  las  pada  pengelasan  GMAW  terhadap kekerasan baja AISI 1050.

## 2. Studi literatur
Pengelasan  ( welding )  merupakan  salah  salah  satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa  tekanan  dan  menghasilkan  sambungan  yang kontinu,  Terutama  pada  pengelasan  GMAW  (gas metal  arc  welding )  yang  akan  digunakan  pada penelitian  ini  karena  memiliki  hasil  pengelasan  yang baik  selain  digunakan  pada  pengelasan  baja  karbon seperrti pada Gambar 1. baja tahan karat atau stainless steel  dan  logam  lainnya  yang  afinitasnya  terhadap oksigen  sangat  besar  seperti  alumunium  (Al)  dan titanium  (Ti)  karena  tidak  menggunakan  fluks  dan hasil pengelasan tidak terdapat retak [1].

## Gambar 1. Skema proses GMAW [1].
Baja  AISI  1050  termasuk  pada  baja  karbon  sedang yang  memiliki  kandungan  karbon  0,50  %  banyak sekali  digunakan  untuk  pembuatan  peralatan perkakas,  roda  gigi,  crankshaft,  poros  propeller, baling-baling  kapal  dan  konstruksi  umum  karena
mempunyai  sifat  mampu  las  yang  cukup  dan  dapat dikerjakan pada proses pemesinan dengan baik [2].
Tabel  1 . komposisi kimia baja AISI 1050 [4].
Kode  C% SI% Mn%  Mo% P% S% Cu% AISI 1050 0.53 0,44 0.80 0,035  0.012  0.015 0,11
Pengelasan  pada  baja  karbon  sedang  memerlukan perlakuan panas khusus karena baja karbon sedang pada  penelitian  ini  memiliki  kandungan  karbon yang  cukup  tinggi,  semakin  tinggi  maka  semakin keras  dan  memiliki  sifat weld  ability yang  cukup seperti terlihat pada Tabel 2 di bawah ini.
Tabel  2. Karakteristik baja karbon dan contoh alikasi [1].
Material  %C Kekerasan penggunaan  Weld ability Baja karbon rendah 0,2 60 HRB Pelat lembaran, strip, dan elektroda
las
Sangat baik
Mild steel 0,2 – 0,3 90 HRB Baja struktur dan pelat
batangan Baik Baja karbon sedang 0,2 – 0,5 25 HRC Komponen mesin dan perkakas Cukup (perlu preheat dan PWHT) serta penggunaan eloektroda ber H rendah Baja karbon tinggi 0,5 – 1,7 40 HRC Baja  pegas, die dan rel Rendah  (perlu preheat dan PWHT) serta penggunaan eloektroda ber H
rendah

## 1) Heat treatment
Dasar dari heat treatment adalah pemanasan material induk  sampai  suhu  tertentu  [5].  Adapun  jenis  heat treatmen  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  yaitu preheat dan reheating/ post weld heat treatmen . a. Preheat
Merupakan suatu perlakuan panas sebelum pengelasan  pada  daerah  base  metal  (logam  induk) dengan tujuan untuk menurunkan gradient temperatur, Pada  pengelasan  busur  menggunakan sumber  panas  temperatur  tinggi,  sehingga  material yang  akan  dilas  akan  terjadi  perbedaan  temperatur
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol . 15 No. 1 (2022) 40 – 45
antara  sumber  panas  lokal  dan  material  induk  yang lebih  dingin  saat  pengelasan  berlangsung,  perbedaan tersebut  bisa  menyebabkan  pemuaian  panas  serta kontraksi maupun tegangan yang tinggi disekitar area yang  akan  dilas,  Dengan preheating ,  maka  akan mengurangi perbedaan temperatur dari material induk [5].
Selain  perbedaan  temperatur,  perlakuan  panas sebelum  pengelasan  ( preheat) dapat  mengurangi terjadinya  retak  dengan  suhu  preheat  disesuaikan dengan  kadar  karbon  [1].  Untuk  lebih  jelasnya  suhu pemanasan dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Suhu pemanasan mula pada pengelasan baja karbon sedang
dan tinggi [2]. Kadar karbon (%) Suhu pemanasan mula ( ) 0,20 max 90 max 0,20 – 0,30 90 – 150 0,30 – 0,45 150 – 260 0,45 – 0,80 260-420 b. Reheating
Merupakan proses perlakuan panas setelah pengelasan  dengan  tujuan  untuk  mengurangi pengerasan  pada  daerah  pengaruh  panas  dengan pendinginan  lambat  atau  pemanasan  kemudian pada suhu antara 600     sampai 650     [2] dan untuk meningkatkan keuletan di HAZ [1].
2) Uji kekerasan
Berdasarkan  buku  mechanical  metallurgy  [7],  bahwa kekerasan  merupakan  ketahanan  suatu  material terhadap  deformasi  plastis  atau  perubahan  bentuk secara  permanen,  kekerasan  dibagi  tiga  yaitu kekerasan  gores  ( scratch ),  pantulan  ( rebound )  dan lekukan (indentation), namun yang paling utama ualah kekerasan dilihat dari jenis lekukan.
Tujuan  dilakukannya  pengujian  kekerasan  pada penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai kekerasan karena  berdasarkan  karakteristik  dan  aplikasi  baja karbon  sering  digunakan  untuk  komponen  mesin  dan pekakas sehingga penting sekali untuk penentuan nilai kekerasan [1].
Uji  kekerasan  yang  dilakukan  adalah  metode  mikro indentation hardness .

## 3. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  di  lab.  Pengelasan  SMKN  1 Tirtamulya  dan  pengujian  di  politeknik  negeri bandung,  Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah metode eksperimen meliputi persiapan alat dan bahan, pembuatan  spesimen,  proses  pengelasan  dan pengujian  kekerasan  mikro  hardness  Vicker  pada setiap  spesimen  dengan  hasil  yang  telah  diperoleh kemudian akan dilakukan analisis data dengan metode deskriptif.
adapun langkah – langkah nya meliputi:
1) Persiapan  alat  dan  bahan  yang  diperlukan  dapat
dilihat pada Gambar 2 sampai 7.
a. Las GMAW
Digunakan untuk proses pengelasan
Gambar 2. las GMAW b. Gas oxy asetilin
Gambar 3. Gas oxy asetilin
c. Mesin frais vertikal
Digunakan untuk pembuatan kampuh Gambar 4. Mesin frais vertikal
d. Baja AISI 1050
Bahan yang digunakan sebagai sampel (25×30×12) mm  sebanyak  24  buah  untuk  kemudian  dilakukan pengelasan.  Spesimen  dibuat  berdasarkan  ASTM E384 [6], dengan masing–masing dibuat kampuh v tunggal dengan sudut 30 º.
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol . 15 No. 1 (2022) 40 – 45
e. Mikro hardness tester
Digunakan untuk pengujian kekerasan  dengan  metode Vicker.

## Gambar 6. Mikro hardness tester
f. Alat bantu kecepatan pengelasan
Digunakan  untuk  melakukan  pengelasan  dengan kecepatan tertentu secara otomatis

## Gambar 7. Alat bantu kecepatan otomatis
2) Pembuatan spesimen
Pembuatan  spesimen  meliputi  pembuatan  kampuh dengan  kampuh  v  tunggal  sudut  60º.  Adapun pembuatan  kampuh  menggunakan  mesin    frais (Gambar 8)

## Gambar 8. Pembuatan kampuh v tunggal
3) proses heat treatment
Perlakuan  panas  sebelum  pengelasan  dan  sesudah pengelasan  menggunakan  gas  oxy  asetilin  hingga mencapai suhu tertentu, seperti pada Gambar 9.
Gambar  9. Proses preheat dan postheat

## 4) Proses pengelasan
Pengelasan  menggunakan  las  GMAW  dengan  alat bantu kecepatan pengelasan, adapun variasi kecepatan pengelasan  yaitu  2,5  mm/s  dan  4,5  mm/s,  setelah pengelasan dilakukan postheating kembali dengan gas oxy  asetilin.  Proses  kerjanya  dapat  dilihat  pada Gambar 10.

## Gambar 10. Proses heat treatmen dan pengelasan
5) Proses pengujian
Setelah  pengelasan  dan  proses  heat  treatmen  selesai kemudian  dilakukan  pengujian  kekerasan  pada  setiap spesimen (Gambar 11).

## Gambar 11. Spesimen hasil pengelasan dan heat treatmen
Prosedur  pengujian  kekerasan  sesuai  dengan ASTM E384 [6].

## 4. Hasil dan Pembahasan

## Table 4 hasil pengujian kekerasan
Suhu preheat Kecepatan pengelasan Suhu reheat Weld metal (HV) HAZ (HV) Base metal (HV) 250 2,5 mm/s 550 162,4 242,3 193,3 4,5 mm/s 160,5 200,4 164,5 300 2,5 mm/s 600 158,1 195,1 192,2 4,5 mm/s 192,3 254,2 238,3 350 2,5 mm/s 650 206,7 230,4 225,6 4,5 mm/s 206,4 249,7 231,8 Tanpa preheat 2,5 mm/s Tanpa reheat 187,3 228,9 196,6 4,5 mm/s 203,9 228,2 212,4
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol . 15 No. 1 (2022) 40 – 45
Dari  tabel  4  kemudian  di  plot  menjadi  grafik  seperti Gambar 12.

## Gambar 12. Data hasil pengujian kekerasan
Gambar 12 menunjukan grafik nilai kekerasan setelah ditambahkan  perlakuan  panas preheat dan reheating yang  lebih  rendah  jika  dibandingkan  dengan  gambar grafik  yang  menunjukan  spesimen  tanpa  perlakuan panas preheat dan reheating. Hal ini sesuai penelitian yang  dilakukan  oleh  saifudin.  (2011)  [8]  tentang pengaruh preheat baja  tak  sejenis  antara  baja  karbon rendah  ASTM  A36  dan  baja  tahan  karat  austenite AISI  304  terhadap  sifat  mekanik.  Peneliti menyimpulkan  bahwa preheat pada  baja  karbon rendah  akan  menurunkan  nilai  kekerasan  dan  pada baja  austenite  AISI  304  dapat  meningkatkan  nilai kekerasan pada daerah HAZ.
Penelitian  lainnya  oleh  Savero  Irvansyah.  [9] pengaruh  aplikasi preheat dan  PWHT  pada pengelasan baja karbon rendah ASTM A36 las FCAW menggunakan  backing  material  terhadap  sifat mekanik  kekerasan.  Setelah  baja  dilakukan preheat ditambah  PWHT  menurunkan  nilai  kekerasan  12,75 %  pada  daerah weld  metal jika  dibandingkan  tanpa perlakuan  panas.  Artinya  pada  baja  karbon  rendah tidak  memerlukan  perlakuan  panas  khusus  dalam pengelasannya hal itu juga sesuai dengan karakteristik baja karbon.
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  heri,  W. dkk.  (2016)  [10],  tentang  pengaruh heat  input terhadap  kekuatan  mekanis  dan  struktur  mikro  hasil pengelasan  GMAW  pada  baja  ASTM  A36  dengan variasi  dari  756  J/mm,  846  J/mm,  dan  936  J/mm. Setelah dilakukan pengujian didapatkan hasil semakin tinggi  nya heat  input artinya  kecepatan  pengelasan yang  rendah  hal  ini  dapat  meningkatkan  nilai kekerasan dengan kekerasan tertinggi sebesar 220 HV dan  struktur  mikro  pada heat  input 936  J/mm cenderung  meningkatkan  struktur  Bainite  namun mengurangi struktur Accicular Ferrite dibanding heat input lainnya
Gambar  12  menunjukan  grafik  nilai  kekerasan  yang meningkat  pada  daerah weld  metal seiring
peningkatan  suhu preheat dan postheat. Hal  ini disebabkan  semakin  tingginya  nilai  karbon  semakin memerlukan  suhu preheat dan reheating yang  tinggi hal  ini  sesuai  dengan  buku  teknologi  pengelasan logam  dalam  pemberian  suhu preheat dan reheating . Nilai kekerasan tertinggi sebesar 206,7 HV pada suhu preheat 350  C  ditambah reheating 650  C  dengan kecepatan  pengelasan  2.5  mm/s.  Peningkatan  grafik nilai  kekerasan  tersebut  dapat  dilihat  pada keseluruhan  grafik  gambar  4.5,  daerah  HAZ  nilai tertinggi sebesar 254,2 HV dan 238,3 HV daerah base metal.
Nilai  kekerasan  tertinggi  pertama  pada  daerah  HAZ, kedua  pada  daerah base  metal dan  selanjutnya  pada daerah weld  metal hal  ini  dikarenakan  daerah  HAZ akibat  pemberian preheat untuk  menurunkan  laju pendinginan dan memberikan waktu tambah hidrogen yang  telah  diserap  dan  perlakuan  ini  juga meningkatkan  nilai  kekerasan  karena  penambahan panas lebih begitu juga dengan daerah base metal.
Berdasarkan  hasil  uji  statistik  bivariate  hubungan antara  dua  variable  suhu preheat, reheating terhadap nilai kekerasan pada daerah weld metal memiliki nilai sig. (2-tailed) = 0,026, atau p ≤ α (α = 0,05). Artinya terdapat  hubungan  antara  suhu preheat , reheating terhadap  nilai  kekerasan  pada  daerah weld  metal dengan  tingkat  hubungan  termasuk  korelasi  yang sempurna ( person correlation = 0,81 s/d 1,00) sebesar 0,86  dan  termasuk  hubungan  positif  artinya  semakin tinggi suhu preheat dan reheating semakin tinggi juga nilai kekerasan pada daerah weld metal.
Kecepatan  pengelasan  terhadap  nilai  kekerasan  pada daerah weld  metal memiliki  nilai  sig.  (2-  tailed)  = 0,463,  atau  p    α  (α  =  0,05)  artinya  tidak  terdapat hubungan  antara  kecepatan  pengelasan  terhadap  nilai kekerasan  pada  daerah weld  metal. Begitu  pula dengan  daerah  lainnya  sehingga  dapat  disimpulkan peningkatan  dan  penurunan  grafik  kekerasan  hanya dipengaruhi oleh proses preheat dan reheating.

## 5. Kesimpulan
Semakin  tinggi  suhu  perlakuan  panas  maka  nilai kekerasan  pada  daerah weld  metal akan  meningkat dan  suhu  perlakuan  panas  yang  rendah  dapat menurunkan  nilai  kekerasan,  Setelah  dilakukan  uji statistik bivariate analisis antara kecepatan pengelasan terhadap  nilai  kekerasan  pada  daerah weld  metal untuk  mengetahui  hubungan  keduannya.  Dan didapatkan  kesimpulan  bahwa  kecepatan  pengelasan tidak  ada  hubungannya  terhadap  nilai  kekerasan  hal itu  ditunjukan  dengan  nilai  sig.  (2-  tailed)  =  0,463, atau p   α (α = 0,05).
Perlakuan preheat dan reheating berpengaruh  pada struktur  mikro  yang  terjadi,  semakin  tinggi  suhu perlakuan  panas  akan  memperkecil  fasa  ferrite  baik daerah weld  metal ,  HAZ  maupun base  metal jika dibandingkan  spesimen  tanpa  perlakuan.  Perlakuan panas  juga  menyebabkan  terbentuknya  fasa  bainite
pada  daerah  HAZ  dan base  metal. Penelitian selanjutnya  untuk  menambahkan  perlakuan  panas preheat dan  postheat  perlu  dilakukan  secara  otomatis agar  suhu  yang  didapatkan  sesuai  dengan  yang diinginkan.

## Daftar Rujukan
[1] Sonawan, H, Rochim S. 2006. Pengantar untuk memahami proses pengelasan logam. bandung: CV. alfabeta.
[2] Harsono,  W, toshie, O.2000. Teknologi pengelasan  logam, jakarta: PT. paradnya paramita
[3] M.  S.  Haryadi.  2016.  Pengaruh  pre  dan post  heating  pada proses  gas  metal  arc  welding  (GMAW)  terhadap  struktur mikro dan  kekuatan  tarik  baja  karbon  AISI  1045,  fakultas teknik, universitas negeri semarang.
[4] P.  P.  D.  L.  Sumarn.  2013.  Effect  of  Post  Weld  Heat Treatment  on  Carbon  Steel  AISI  1050  in  Heat  Effected Zone. Advanced Materials Research, vol. 650 , no. 612-615, pp. 1 – 5.
[5] B. E. Putra, 2018, Mengidentifikasi Welding Procedure Specification (WPS), [Online].  tersedia: https://blkserang.kemnaker.go.id/digilib/index.php?p=fstrea
m pdf&fid=215&bid=69. [diakses pada 24 november 2021].
[6] The American society of testing and materials, ASTM E384 standard      test      method       for       microindentation hardness of materials, The American society of testing and materials, (2003)
[7] George,  E.  Deter,  jr.  1961.  Mechanical  metallurgy.  New york: McGRAW HILL BOOK COMPANY.
[8] saifudin.  2011.  Pengaruh  preheat  baja  tak  sejenis  antara baja  karbon  rendah  ASTM  A36  dan  baja  tahan  karat austenite  AISI  304  terhadap  sifat  mekanik”,  jurnal rekayassa mesin
[9] Savero  Irvansyah.  “pengaruh  aplikasi  preheat  dan  PWHT pada pengelasan baja karbon rendah ASTM A36 las FCAW menggunakan  backing  material  terhadap  sifat  mekanik kekerasan".
[10] Heri,  W.  dkk.  (2016).  Pengaruh  heat  input  terhadap kekuatan  mekanis  dan  struktur  mikro  hasil  pengelasan GMAW pada baja ASTM A36.