## PENGARUH ARUS PENGELASAN LAS TIG TERHADAP KARAKTERISTIK SIFAT MEKANIS STAINLESS STEEL TYPE 304
Antonius Widyatmoko 1 , Muh Amin 2 dan Solechan 3

## ABSTRAK
Stainless steel merupakan baja paduan tinggi karena unsur krom (Cr ) lebih dari 12%. S tainless steel juga mempunyai keunggulan yaitu tahan korosi, tahan oksidasi pada temperatur tinggi, banyak dipakai pada perusahaan makanan atau minuman, dan mempunyai hardenability yang tinggi. Salah satu proses pengelasan yang dapat digunakan adalah pengelasan cair dengan Las TIG ( Tungsten Inert Gas) dan gas Argon. Mutu hasil pengelasan tergantung dari pengerjaan dan proses pengelasan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh dari variabel arus listrik terhadap karakteristik kekuatan tarik dan kekerasan sambungan ( Tungsten Inert Gas) dengan pengaruh  variabel  arus  listrik  dan  diameter  elektroda.  Penelitian  ini  juga  untuk mengetahui kecacatan pada sambungan las dengan cara pengujian struktur mikro pada area sambungan las. Metode penelitian yang dipakai dengan mengatur arus listrik las dari 120 Ampere, 130 Ampere dan 140 Ampere. Kawat elektroda yang digunakan  adalah  Edzona  berdiameter  2.0  mm.  Sambungan  kampuh  yang digunakan model I serta material bahan yang digunakan untuk di las stainless steel 304 .  Hasil  dari  pengelasan  kemudian  dilakukan  uji  komposisi  kimia,  struktur mikro daerah sambungan las, kekerasan dan uji tarik kekuatan sambungan. Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  kekerasan  paling  tinggi  untuk  sambungan  las terjadi pada arus 140 Amper sebesar 57,24 HRA untuk titik penekanan kekerasan daerah  HAZ  dan  kekuatan  tarik  371,67  MPa.  Hal  ini  dikarenakan  panas  yang dihasilkan  cukup  tinggi  dan  juga  stabil  sehingga  mampu  melelehkan  kawat elektroda dan logam induk. Penembusan panas juga sudah baik karena menjadikan sambungan las kuat dan paling optimal dari beberapa variasi arus las.
Kata Kunci : Stainless Steel 304, Arus Listrik, Uji Struktur Mikro,Uji Kekerasan, Uji Tarik

## PENDAHULUAN
Perkembangan teknik  pengelasan  dalam  dunia  permesinan  sangat  luas. Proses pengelasan dapat diaplikasikan pada alat pengolahan makanan ( bakery ), alat pengolahan minuman dan alat – alat kesehatan. Pengelasan dapat menggunakan stainless steel karena sifatnya  yang tidak mudah berkarat, sterill ( Hieginie) dan tahan oksidasi. Stainless steel merupakan baja paduan tinggi karena unsur krom (Cr ) lebih dari 12%. S tainless steel juga
1,2,3 Prodi S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Semarang
mempunyai keunggulan yaitu mempunyai hardenability yang tinggi dan banyak dipakai pada perusahaan makanan atau minuman.
Stainless  steel memiliki  kekurangan  utama  yaitu  termasuk  tingginya  biaya material  dan  kesulitan  dalam  proses  fabrikasi  dikarenakan  butuh  teknologi  yang  tinggi. Proses  pengelasan  membutuhkan  penanganan  yang  serius  dalam  pemakaiannya. Kesalahan  dalam  proses  pengelasan  dapat  berpengaruh  terhadap  hasil  pengelasan mengakibatkan  kerugian  yaitu  tingginya  biaya  pemolesan  akhir  ( finishing ),  kesulitan fabrikasi karena butuh mesin lebih canggih, serta kesulitan pengelasan akibat perubahan tenaga mekanis dengan panas terhadap gesekan pada material.
Pada penelitian ini, variabel  yang akan diteliti adalah variasi arus pengelasan dan kawat las TIG sebagai pengumpan pada proses pengelasan . Hasil pengujian variabel akan  diketahui  melalui  uji  komposisi,  uji  kekuatan  tarik ,  uji  struktur  mikro  dan  uji kekerasan dengan material stainless steel serta menggunakan pengelasan TIG ( Tungsten Inert Gas ).

## LANDASAN TEORI
Arus  pengelasan  artinya  besarnya  arus  listrik  yang  digunakan  untuk  proses pengelasan terhadap material bahan yang di las dengan menggunakan  mesin  las dan gas argon. Arus las harus disesuaikan dengan jenis bahan dan diameter kawat las argon supaya logam induk dan kawat las meleleh bersamaan dalam proses pengelasan.
Penggunaan  las  TIG  mempunyai  dua  keuntungan. Keuntungan pertama, kecepatan pengumpanan  logam  pengisi  dapat  diatur  terlepas  dari  besarnya  arus  listrik sehingga penetrasi  kedalam  logam  induk  dapat  diatur  sesuai kebutuhan. Keuntungan kedua, hasil las  TIG  dapat lebih  memuaskan  untuk  pelat  baja tipis  maupun  pelat  yang tebal. Kelemahan dari proses pengelasan Las TIG biaya produksi dan fabrikasi yang mahal.
Sumber  listrik  yang  digunakan  untuk  pengelasan  TIG  dapat  berupa  listrik DC atau AC . Proses pengelasan TIG umumnya menggunakan sumber listrik yang mempunyai karakteristik  lamban,  sehingga  dalam  menggunakan listrik  DC  untuk  menimbulkan busur  perlu  ditambah  dengan  listrik  AC  dengan  frekuensi  tinggi.  Elektroda  yang digunakan  terbuat  dari Wolfram murni  atau  paduan  antara wolfram  –  torium ,  yang berbentuk batang dengan garis tengah antara 1,0 mm sampai 4,8 mm. Gas yang dipakai
untuk pelindung adalah gas Argon murni, karena pencampuran dengan O 2 atau CO 2 yang bersifat oksidator akan mempercepat keausan ujung elektroda .

## Gambar 1. Skema Las TIG
Peneliti  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  karaktristik  material Stainless  Steel sebagai  acuan  standart  pengujian  tarik  dan  pengujian  kekerasan  serta  pengujian  stuktur mikro, spesimen yang digunakan adalah stainless steel adalah 304 yang digunakan untuk perusahaan makanan.
Baja stainless steel merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr. Sedikit  baja  stainless  mengandung  lebih  dari  30%  Cr  atau  kurang  dari  50%  Fe. Karakteristik  khusus  baja  stainless  adalah  pembentukan  lapisan  film  kromium  oksida (Cr 2 O 3 ). Lapisan ini berkarakter kuat, tidak mudah pecah dan tidak terlihat secara kasat mata.  Lapisan  kromium  oksida  yang  rusak  dapat  terbentuk  kembali  dengan  bantuan oksigen.
Tabel 1.  Standart menurut komposisi dan jenis aplikasi terhadap material Stainless Steel.

## METODOLOGI PENELITIAN
Metode  penelitian  adalah  suatu  cara  yang  digunakan  dalam  penelitian, sehingga pelaksanaan  dan  hasil  penelitian  bisa  untuk  dipertanggung jawabkan secara  ilmiah. Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen,  yaitu  suatu  cara  untuk  mencari hubungan sebab akibat antara dua faktor yang berpengaruh.

## Bahan Penelitian
Spesifikasi  benda  uji  yang  digunakan  dalam  eksperimen  ini  adalah sebagai berikut:
a. Bahan yang digunakan adalah plat Stainless Steel AISI 304.
b. Ketebalan plat 3 mm.
c. Kawat las Argon dengan Type Edzona-108 TIG diameter 2.0.
d. Kampuh pengelasan menggunakan kampuh I
e. Posisi pengelasan dengan menggunaklan posisi bawah tangan.

## Diagram Alir Penelitian
Penelitian dilakukan berdasarkan diagram alir pada Gambar 2.
Gambar.2. Diagram Alir Penelitian
Sampel  dalam  penelitian  ini  adalah  hasil  pengelasan  material  Stainless  steel dengan proses pengelasan Las TIG Jumlah sampel  dalam penelitian  ini adalah masing - masing  kelompok  dengan  variasi  arus  pengelasan  dengan  jumlah  spesimen  adalah  24 buah.
Tabel 2.  Diskripsi pengambilan data Stainless Steel 304

## HASIL PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan variasi arus pada pengelasan yang menggunakan Las TIG,  sedangkan    material  pengelasan  menggunakan  Stainless  steel.  Hasil  penelitian  ini meliputi,  uji  komposisi  kimia  material  pada  plat,  identifikasi  uji  struktur  mikro  pada sambungan las, uji kekerasan dan uji tarik

## Komposisi Material
Stainless steel memiliki beberapa unsur paduan. Hasil dari pengujian komposisi kimia menunjukkan stainless steel memiliki unsur.

## Tabel 3. Komposisi Kimia Material dalam % Berat

## Pengamatan Struktur Mikro
Pengujian struktur mikro peneliti bertujuan melihat struktur dan karakteristik dari hasil sambungan las logam induk ( raw material ), daerah logam lasan ( weld metal) dan daerah HAZ.
Dalam penentuan bahan pengisi ( filler ) yang tepat untuk pengelasan bahan metal, diperlukan  perhitungan Cr  equivalence dan Ni  equivalence dari  tiap-tiap  material  yang disambung  serta filler yang  digunakan  harus  tepat  dan  sesuai  dengan  yang  diplotkan didalam  diagram schaeffler. Dimana  hasil  dari  plot  diagram schaeffler tersebut  dapat diprediksikan mennetukan fasa struktur mikro yang terbentuk dari hasil pengelasan pada material stainless steel .
Gambar 3. Diagram Schaeffler Stainless Steel (ASM Handbook Vol.1, 2005 h.1396).
Penjelasan Diagram :
- Disisi  kiri  diagram  dimana  pada  equivalent  nikel,  untuk  menentukan  garis  dengan perhitungan % Ni + (30 x % C) + (0.5 x % Mn).
Ni = 8.56 + (30 x 0.0582) + (0.5 x 1.12) => 10.866
- Disisi bawah diagram dimana pada equivalent krom, untuk menentukan garis dengan perhitungan % Cr + %Mo + (1.5 x % Si) + (0.5 x % Nb).
Cr = 18.2 + 0.147 + (1.5 x 0.349) + (0.5 x 0.0301) => 18.886
- Hasil dari penarikan garis equivalent nikel dan equivalent krom (ploting hasil struktur mikro),  dari  hasil  perhitungan  dan  penarikan  garis  menghasilkan  struktur  mikro Austenit dan Ferite, dengan range ferrite numbernya adalah antara 7 %.

## Struktur Mikro Daerah HAZ
Hasil pengamatan stuktur mikro daerah HAZ untuk sambungan las dengan arus 120 Ampere.
Gambar 4.  Foto Struktur Mikro Daerah HAZ Arus 120 Ampere.
Hasil pengamatan stuktur mikro daerah HAZ untuk sambungan las dengan arus 130 Ampere.
Gambar 5.  Foto Struktur Mikro Daerah HAZ Arus 130 Ampere
Hasil pengamatan stuktur mikro daerah HAZ untuk sambungan las dengan arus 140 Ampere.
Ferite Austenite
Ferite Austenite Austenite Ferite Austenite Ferite
100 µm 50 µm
100 µm
50 µm
Gambar 6.  Foto Struktur Mikro Daerah HAZ Arus 140 Ampere
Stainlees steel yang diberi arus las 120 Ampere, 130 Ampere 140 Ampere memiliki struktur ferite halus dan struktur austenite kasar. Struktur yang terbentuk pada arus las 120 Ampere  dikarenakan  terjadi  transformasi (Callister  Wiiliam,  2006  h389) .  Pengelasan Stainless Steel dengan arus 120 Ampere mengakibatkan masukan panas tidak terlalu besar, nampak  dari  besar  butiran  pada  daerah,  dengan  demikian  daerah  pengaruh  HAZ  tidak terlalu luas struktur mikro (Saripudin & Dedi, 2013 h.1067). Daerah HAZ ini terlihat pada Gambar 5. Struktur austenite yang lebih besar hal ini  terjadi karena proses pendinginan yang secara perlahan.
Pengelasan Stainless  Steel dengan  arus  130  Ampere  dan  140  Ampere semakin tinggi  arus  pengelasan  yang  digunakan,  maka  butiran  struktur  mikro  semakin  kasar mengakibatkan kekuatan HAZ menjadi rendah (Saripudin & Dedi, 2013 h.5). Pengelasan Stainless Steel pada arus 130 Ampere, struktur yang terbentuk adalah austenit dan martensit pada Gambar 6 (a). Struktur yang terbentuk lebih padat dibandingkan dengan struktur arus 120 Ampere sedangkan  Gambar 6 (b) menunjukkan struktur yang terbentuk didominasi austenite yang bentuknya memanjang dan austenite terlihat halus .
Ferite
Austenite
Ferite Austenite 100 µm 50 µm

## Pengujian Kekerasan
Pengujian  kekerasan  menghasilkan  data  dari  hasil  nilai  kekerasan  beberapa spesimen kelompok material induk dan kelompok variasi arus pengelasan menggunakan pengujian Rockwell hardness.

## Tabel 4. Tabel Uji Kekerasan Sambungan Las dengan Variasi Arus Pengelasan
Gambar 8. Grafik Hasil Pengujian Kekerasan Arus 120 Ampere,
130 Ampere dan 140 Ampere.
Hasil  kekerasan  sambungan  las  untuk  nilainya  sangat  bervariasi  dari  arus  120 Ampere, 130 Ampere dan 140 Ampere, tetapi hasil dari titik penekanan logam las hasil grafiknya terlalu rendah dibandingkan dengan hasil titik penekanan pada logam induk dan HAZ  dikarenakan  ada  beberapa  faktor  yaitu,  pada  saat  pengelasan  terhadap  material stainless  steel sudut  dari  pengelasan  tidak  sesuai  standart  dan  kawat  las  ( filler )  yang
Logam Induk HAZ Logam Las
digunakan pada saat pengelasan proses penembusan terhadap logam induk tidak mencair / tidak meleleh dengan sempurna.

## Pengujian Tarik
Pengujian  tarik  dilakukan  untuk  mengetahui  sifat-sifat  mekanis  dari material stainless  steel sebagai  material  uji  dalam  penelitian  ini.  Hasil pengujian  tarik  pada umumnya  adalah  parameter  kekuatan  (kekuatan  tarik  dan kekuatan  luluh),  parameter keliatan atau keuletan yang ditunjukkan dengan adanya persentase perpanjangan. Data-data hasil pengujian tarik sambungan las dengan kelompok variasi arus pengelasan seperti yang ditunjukan pada Tabel 5.
Tabel 5. Uji Tarik
Hasil dari kekuatan tarik sambungan las dengan variasi arus pengelasan dari 120 Ampere, 130 Ampere dan 140 Ampere.
Gambar 9. Grafik Hasil Kekuatan Tarik Sambungan Las
Nilai kekuatan tarik untuk arus 120 Ampere adalah 346,33 MPa dalam grafik diatas memiliki kekuatan paling rendah disusul dengan arus 130 Ampere sebesar 368,33 MPa, dan untuk arus 140 Ampere memiliki kekuatan tarik yaitu 371,67. Nilai kekuatan tarik pada sambungan las yang tertinggi adalah pada arus 140 Ampere sebesar 371,67 Mpa.

## Hasil Kekuatan Luluh Sambungan las
Hasil dari kekuatan luluh sambungan las dengan variasi arus pengelasan dari 120 Ampere, 130 Ampere dan 140 Ampere.

## Gambar 10 Grafik Hasil Kekuatan Luluh Sambungan Las
Nilai  kekuatan  tarik  luluh    untuk  arus  120  Ampere  adalah  569,44  MPa  dalam grafik diatas memiliki  kekuatan paling rendah disusul dengan arus 130 Ampere sebesar 602,16  MPa,  dan  untuk  arus  140  Ampere  memiliki  kekuatan  luluh  yaitu  618,22.  Nilai kekuatan  tarik  luluh  pada  sambungan  las  yang  tertinggi  adalah  pada  arus  140  Ampere sebesar 618,22 Mpa.

## Hasil Perpanjangan Sambungan Las
Hasil dari perpanjangan sambungan las dengan variasi arus pengelasan dari 120 Ampere, 130 Ampere dan 140 Ampere.
Gambar 11 Grafik Hasil Perpanjangan Sambungan Las
Pengujian yang pertama adalah pengujian tarik untuk variasi arus pengelasan 120 Ampere  memiliki  nilai  kekuatan  tarik  dan  kekuatan  tegangan  luluh  paling  rendah, sedangkan  perpanjangan  memiliki  nilai    besar  daripada  arus  130  Ampere.  Bagian  HAZ merupakan bagian terlemah dari sambungan las, bisa disimpulkan bahwa proses pengelasan dikatakan berhasil (Yunus dan Media, 2013 h.5). Hubungan antara struktur mikro dengan kekuatan tarik pada logam dimana semakin besar butiran logam maka kekuatan luluhnya semakin rendah (Heru dkk, 2011 h.5). Ini dikarenakan panas yang dihasilkan tidak cukup pada  arus  120  Ampere,  maka  tidak  bisa  melelehkan  elektroda  dan  logam  induk, serta penembusan  yang  terjadi  kurang  maksimal  yang  menjadikan  sambungan  las  tidak  kuat, karena arus yang dipakai kecil.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan  pembahasan  dapat  disimpulkan  dengan  variasi arus  listrik  terhadap  luas  logam  las  material Stainless  Steel pada  hasil  pengelasan  TIG ( Tungsten Inert Gas ) adalah sebagai berikut :
1. Pengamatan metallografi mikrostruktur dari logam induk plat berupa struktur austenit dan pada daerah HAZ ( Heat Affected Zone) strukturnya berupa ferite tetapi lebih besar dibandingkan dengan struktur logam induk, sedangkan struktur mikro dari logam las berupa ferite yang berbentuk dendrit
2. Kekerasan sambungan las tertinggi adalah didaerah HAZ karena ukuran butir daerah ini sangat halus dan kecil. Hasil uji kekerasan dengan variasi arus pengelasan  yang tertinggi pada arus 140 Ampere nilai kekerasanya 57,24 HRA, dikarenakan besar arus sangat mempengaruhi temperatur pengelasan dan mempengaruhi hasil pengelasan dan penembusan plat stainless steel .
3. Sambungan pengelasan  plat stainless steel pada  arus 120 Ampere dan 130 Ampere hasil  pengujian  kekuatan  tarik  dan  kekuatan  luluh  proses  penembusan  yang  terjadi tidak maksimal pada sambungan las. Dibanding arus 140 Ampere hasil hasil pengujian kekuatan  tarik  dan  kekuatan  luluh  lebih  besar  dan  hasil  lelehnya  lebih  sempurna, karena  semakin  tinggi  arus  maka  semakin  tinggi  tegangan  luluhnya  dan  tegangan maksimumnya menunjukan peningkatan sifat mekanis pada saat proses pengelasan.

## SARAN
1. Perlu  dilakukan  penelitian  lanjutan  dengan  menambah  variabel  diameter  elektroda yang lebih besar, variasi arus yang lebih tinggi, variasi material sambungan pengelasan dan variasi proses pendinginan karena arus 120 Ampere dan 130 Ampere tidak bisa melebur secara sempurna.
2. Variabel  bebas  perlu  ditambahkan  tidak  hanya  struktur  mikro,  komposisi  kimia, kekerasan dan kekuatan tarik pada sambungan las perlu ditambah uji bending dan uji ketangguhan serta uji impact .

## DAFTAR PUSTAKA
ASM Metal Handbook Vol.1 , 2005
ASM Metal Handbook Vol.8 , 1998
ASM Handbook, Vol. 9 , 2004
Aljufri., 2008., Pengaruh variasi sudut kampuh V tunggal dan kuat arus pada sambungan logam  aluminium  –  Mg  5083  terhadap  kekuatan  tarik  hasil  pengelasan TIG.,Universitas Sumatra utara., Medan.
H. K. D. H. Bhadeshia., 2009., Materials Science & Metallurgy., Part II Course C9, Alloys Malau, V. 2003, Diktat Kuliah Teknologi Pengelasan Logam , Yogyakarta.
Ninien  Scholastika,  Ponimin.  (2011),  “Analisa  Pengaruh  Pengunaan  Variasi  Arus  Pada Las TIG terhadap Perubahan Struktur Mikro”, Bandung.
Nugroho Widyo Aris, dkk. (2014), “Sifat Mekanis dan Struktur Mikro Pengelasan Gesek Baja Tahan Karat Austenitik AISI 304” Yogyakarta.
Rochim,  taufiq.  (2001),  Spefikasi  metrologi  dan  control  kualitas  geometrik,  institute teknologi bandung: Bandung
Rahmat Saptono,. 2008., Departemen Metalurgi dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Jakarta.
Suheni  &  Syamsuri.  (2007),  “Pengaruh  Perubahan  Arus  Las  TIG  terhadap  Kekuatan Impak pada Material yang Berbeda”  Surabaya.
Tata  Surdia,  Kenji  Chijiwa,  1996.,  Teknik  Pengecoran  Logam,  Cetakan  Ketujuh,  PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Wiryosumarto, H., 2000, Teknologi Pengelasan Logam, Erlangga, Jakarta.
Widharto, S., 2001, Petunjuk Kerja Las , Pradnya Paramita, Jakarta
William  D.  Callister,Jr.,  1990., Materials  Science  And  Engineering  An  Introduction., second edition ., New York
Yakub Yunus, Media Nofri. (2013), “ Variasi Arus Listrik Terhadap Sifat Mekanik Mikro Sambungan Las Baja Tahan Karat AISI 304” Teknik Mesin FTI-ISTN.
PENULIS: 1. ANTONIUS WIDYATMOKO Prodi S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah No. 12 Semarang e-mail: widyatmoko.antonius@gmail.com

## 2. MUH AMIN
Prodi S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah No. 12 Semarang e-mail: amin@unimus.ac.id website: http://muh-amin.com

## 3. SOLECHAN
Prodi S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah No. 12 Semarang