## Jurnal Asiimetrik: Jurnal Ilmiah Rekayasa Dan Inovasi
Terakreditasi “ Peringkat 4” oleh Kemenristek/BRIN, Nomor SK: 200/M/KPT/2020 Volume 3 Nomor 2 Tahun 2021, Juli 2021, Halaman 97-104.
Website : http://journal.univpancasila.ac.id/index.php/asiimetrik/
Studi Lapisan Hasil Hardfacing Dengan Variasi Arus Dan Elektroda AWS A5.13 EFe2/A5.1 E7018
Studies of Hardfacing Layers with Current Variations and AWS A5.13 EFe2/AWS

## A.51 E7018 Electrode
Ferry Budhi Susetyo * , Himawan Hadi Sutrisno dan Rizchi Ayu Suryadewi Universitas Negeri Jakarta, Jl. Rawamangun Muka, Rawamangun, Jakarta Timur, Indonesia

## Informasi artikel
Diterima:
06/04/2021 Direvisi: 04/05/2021 Disetujui: 22/05/2021

## Abstract
The current becomes a factor influencing the hardness value In the welding. The higher the welding current would affect the higher the hardness test results. If the current were used is low it will make it difficult to ignite the electric arc. Aims of this study to determine the effect of welding current (90, 110 and 130 A) and buffer layer on hardness, macro and microstructure layers  are  result  from  hardfacing  using AWS  A5.13  EFe2/AWS  A.51  E7018 elektrodes. The hardfacing process uses a Shielded Arc Metal Welding (SMAW) welding machine with DC+ polarity. Hardfacing consists of three layers, 1st layer  uses  AWS  A5.13  EFe2  electrode,  2nd  layer  uses  AWS  A.51  E7018 electrode,  and  3rd  layer  uses  AWS  A5.13  EFe2  electrode.  The  increase  in hardness  will  occur  significantly  after  hardfacing  on  the  base  metal. The higher welding current is resulting the higher hardness value. The hardness of the 130 A specimen is higher than 90 A and 110 A specimen. In the 130 A specimen the hardness value was 468.1 VHN, and in the 90 A specimen the hardness value was 358.94 VHN.
Keywords: hardfacing, hardness, currents , AWS A5.13 EFe2, AWS A5.1 E7018.

## Abstrak
Pada  saat  pengelasan,  arus  menjadi  faktor  pengaruh  pada  nilai  kekerasan. Semakin  tinggi  arus  pengelasan  maka  hasil  uji  kekerasanpun  akan  semakin tinggi. Bila arus yang digunakan rendah maka akan menyebabkan penyalaan busur  listrik  menjadi  sukar.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh arus (90, 110 dan 130 A) dan buffer layer terhadap nilai kekerasan, struktur makro dan mikro hasil hardfacing menggunakan elektroda AWS A5.13 EFe2/AWS A5.1 E7018. Proses hardfacing menggunakan mesin las Shielded Arc Metal  Welding (SMAW)  dengan  polaritas  DC+. Hardfacing terdiri  dari  tiga lapis, dimana lapisan satu menggunakan elektoroda AWS A5.13 EFe2, lapisan dua menggunakan elektroda AWS A5.1 E7018, dan lapisan tiga menggunakan elektroda  AWS  A5.13  EFe2.  Peningkatan  kekerasan  akan  terjadi  secara signifikan  setelah  dilakukan hardfacing pada  base  metal.  Pada  spesimen semakin  tinggi  arus  maka  nilai  kekerasannya  akan  meningkat.  Kekerasan spesimen pada arus 130 A lebih tinggi jika dibandingkan dengan arus 90 A dan 110  A.  Pada  spesimen  130  A  nilai  kekerasan  adalah  468,1  VHN,  dan  pada spesimen 90 A nilai kekerasan adalah 358,94 VHN.
Kata Kunci: hardfacing , kekerasan, arus, AWS A5.13 EFe2,  AWS A5.1 E7018.
* Penulis Korespondensi. Tel.: - ; Handphone: +62 852 8788 8842 email : fbudhi@unj.ac.id

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  dalam  segala bidang  kehidupan  kian  maju,  salah  satunya yakni  dibidang  pengelasan.  Pada  umumnya las  digunakan  untuk  menyambung  dua material (Soebagyo, dkk., 2019). Tidak hanya untuk  penyambungan,  proses  las  bisa digunakan  untuk  mempertebal  permukaan material  dengan  tujuan  menghasilkan susunan  yang  lebih  keras  (Oo  dan Muangjunburee,
2018). Proses ini
dimaksudkan  agar  lebih  efisien  dari  segi biaya, karena material dasarnya menggunakan  bahan  yang  lunak  sedangkan pelapisnya  menggunakan  bahan  yang  lebih keras. Harga material dasar yang lebih lunak biasanya  lebih  murah  jika  dibandingkan dengan yang lebih keras. Material yang lebih lunak  dalam  hal  ini  biasa  dikenal  dengan material  baja  karbon  rendah.  Proses  las sendiri umumnya diaplikasikan pada material baja karbon rendah (Gunawan, dkk., 2017).
Bucket merupakan  komponen  utama excavator yang  terbuat  dari  material  baja karbon rendah. Aplikasi baja karbon rendah sering kali digunakan karena material mudah dibentuk dan harga relatif murah. Meningkatkan  kekerasan  permukaan bucket sangat  penting  karena bucket bergesekan langsung  dengan  material  yang  dikerjakan. Sifat  ketahanan  suatu  bahan  terhadap penekanan  dapat  diukur  dari  tingkat kekerasannya  (Haryadi,  2006).  Kekerasan permukaan benda yang meningkat menyebabkan ketahanan aus benda tersebut pun meningkat (Pramono, 2011).
Metode hardfacing merupakan  salah satu  upaya  yang  dapat  dilakukan  untuk meningkatkan  kekerasan  permukaan  pada baja  karbon  rendah  (Chot ě borsk ý ,  dkk ., 2008). Selain meningkat kekerasan, manfaat hardfacing pun  dapat  tingkatkan  kekerasan pada  keausan  pada  benturan,  temperatur besar,  ketahanan  korosi  serta  sebagainya (Singh, 2014).
Pada  saat  pengelasan,  arus  menjadi faktor  pengaruh  pada  nilai  kekerasan. Semakin tinggi arus pengelasan maka hasil uji kekerasanpun  akan  semakin  tinggi  (Basori dan  Syamsuir,  2019).  Bila  arus  yang
digunakan  rendah  maka  akan  menyebabkan penyalaan  busur  listrik  menjadi  sukar. Akibatnya busur listrik menjadi tidak stabil, bahan  dasar  dan  elektroda  tidak  meleleh karna  panas  yang  terjadi  tidak  cukup sehingga menghasilkan rigi-rigi las yang kecil dan tidak rata serta penembusannya kurang dalam (Soleh, dkk., 2017). Namun sebaliknya bila arus terlalu tinggi maka elektroda akan mencair terlalu cepat dan akan menghasilkan permukaan  las  yang  lebih  lebar  dan penembusan yang dalam sehingga menghasilkan  kekuatan  tarik  yang  rendah dan  menambah  kerapuhan  dari  hasil pengelasan.  Selain  itu  polaritas  juga  akan memberikan  efek  pada  sifat  mekanik, polaritas  DC+  menghasilkan  kekerasan  yang lebih  tinggi  jika  dibandingkan  dengan polaritas lainnya.
Pada  penelitian  (Sopiyan,  dkk.,  2018) yang  mengemukakan  proses  pengelasan dengan arus 110, 130 dan 150 A dengan las SMAW  menggunakan  elektroda  JIS  Z  3251 DF2A-350-R. Polaritas yang digunakan adalah DC+  dan  pengelasan  dilakukan  hanya  satu lapis,  menghasilkan  nilai  uji  keras  tertinggi terdapat  pada  spesimen  arus  150  A  dengan nilai kekerasan 294,00 VHN dan nilai uji keras terendah terdapat pada spesimen arus 110A menghasilkan nilai kekerasan 16,77 VHN.
Penggunaan buffer  layer telah  banyak digunakan, seperti Inconel 52M Clad pada AISI 316L Stainles Steel (Lin, 2013) . Penggunaan buffer  layer umumnya  digunakan  untuk maksud tertentu seperti mengurangi tegangan  dan  menghindari  retak  (Shibe  dan Chaula, 2013; Oo dan Muangjunburee, 2018).
Berdasarkan paparan di atas, dilakukan penelitian tentang pengaruh arus dan buffer layer terhadap  nilai  kekerasan  hasil hardfacing menggunakan  elektroda  AWS A5.13  EFe2/AWS  A5.1  E7018,  untuk mengetahui  perbandingan  nilai  kekerasan antara masing-masing spesimen dengan arus berbeda yang terdiri dari tiga lapis.

## 2. METODOLOGI

## Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada
Laboratorium produksi dan  material   Teknik
Teknik  Mesin  Universitas  Negeri  Jakarta  serta Laboratorium Metalurgi Universitas Indonesia.

## Alur Penelitian
Penelitian diawali dengan proses hardfacing , kemudian  proses  uji  keras,  pengamatan  struktur makro  dan  struktur  mikro.  Penjelasan  mengenai prosedur  penelitian  dijelaskan  dalam  bentuk skema seperti yang terlihat pada gambar 1.
Gambar 1 . Diagram alir penelitian
Sebelum  proses hardfacing elektroda  AWS A5.13  EFe2/AWS  A5.1  E7018  dipanaskan  dalam oven  elektroda.  Pemanasan  dilakukan  selama kurang lebih 1 jam dengan suhu 150 °C. Elektroda yang digunakan dapat dilihat pada gambar 2.
(a) (b)
Gambar 2 . Elektroda (a) AWS A5.13 EFe2 dan (b) AWS A5.1 E7018 Proses hardfacing
dilakukan dengan menggunakan  arus  (90,  110  dan  130  A)  dan polaritas  DC+.  Mesin  las  yang  digunakan  yakni jenis  SMAW  (gambar  3)  dengan  sudut  elektroda 70 ° (gambar 4).
Gambar 3 . Mesin las
Gambar 4 . Sudut pengelasan
Persiapan alat dan bahan
Pemanasan elektroda 150 o C, selama 1 jam
Proses hardfacing spesimen
Polaritas DC+, Variasi arus (90A, 110A dan 130A), tiga lapis dengan elektroda AWS A5.13 EFe2 (diselingi dengan AWS A5.1 E7018 sebagai buffer layer) Uji kekerasan, Uji Makro dan Uji mikro Hasil dan Pembahasan Simpulan Verifikasi data Ya Tidak 70 °
Masing-masing  spesimen  90,  110  dan  130  A dilakukan hardfacing sebanyak tiga lapis. Lapisan pertama menggunakan elektroda AWS A5.13 EFe2, lapisan  kedua  menggunakan  elektroda  AWS  A5.1 E7018, dan lapisan ketiga menggunakan elektroda AWS A5.13 EFe2. Pada penelitian ini, pendinginan spesimen  dilakukan  secara  alami.  Artinya  tidak menggunakan  media  apapun  atau  dibiarkan mendingin diruangan terbuka.
Sebelum  proses hardfacing dilakukan, permukaan  spesimen  dibersihkan  dari  karat dengan  menggunakan  gerinda  tangan.  Setelah bersih  kemudian  proses hardfacing baru  bisa dilakukan. Spesimen sebelum di hardfacing dapat dilihat pada gambar 5 dan spesimen yang telah di hardfacing dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 5 . Spesimen sebelum di hardfacing
Gambar 6 . Spesimen selesai hardfacing
Setelah dilakukan proses hardfacing , masing- masing  spesimen  dipotong  menjadi  dua bagian dengan  ukuran  ±  50mm  seperti  pada  gambar  7. Bagian pertama untuk dilakukan uji struktur mikro dan  bagian  kedua  untuk  dilakukan  uji  kekerasan serta  struktur  makro.  Untuk  spesimen  akan diberikan  nama  sesuai  dengan  arus  yang digunakan yaitu 90A, 110A dan 130A.
Gambar 7 . Spesimen selesai di potong
Setelah  spesimen  selesai  dipotong  menjadi dua  bagian  kemudian  spesimen  dilakukan perataan  pada  daerah  hasil  lasan.  Selanjutnya spesimen dilakukan uji kekerasan. Uji kekerasan menggunakan alat uji kekerasan Vickers tipe FV- 3000e  dengan  beban  10kgf  (gambar  8). Pengambilan  data  dilakukan  sebanyak  lima  titik (pengulangan) pada masing-masing spesimen.
Gambar 8 . Alat uji kekerasan
Setelah semua spesimen selesai dilakukan uji kekerasan  kemudian  dilakukan  pemolesan  untuk spesimen  yang  akan  dilakukan  uji  makro,  proses pemolesan  hanya  pada  sisi  kanan  atau  kiri spesimen. Proses pemolesan menggunakan amplas 80 dan 1000 kemudian spesimen dilakukan proses etsa  dengan  larutan  H ₂ SO ₄ selama  kurang  lebih dua menit waktu pencelupan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dan  pembahasan  pada  penelitian ini  meliputi  Uji  kekerasan,  Foto  makro  dan mikro.

## Hasil Uji Kekerasan
Hasil  uji  kekerasan  dapat  dilihat  pada tabel 1 sebagai berikut.
Tabel 1 . Hasil uji kekerasan Spesimen Titik Uji Kekerasan Nilai Kekerasan (VHN) Rata-Rata Kekerasan (VHN) 90 A 1 326,0 358,94 2 353,6 3 389,1 4 361,4 5 364,6
110 A 1 398,1
443,6 2 429,8 3 472,0
4 436,9 5 481,2
130 A 1 545,9
468,1 2 464,0 3 447,7
4 439,1
5 443,8
Gambar 9 . Diagram hasil rata-rata uji kekerasan
Dapat dilihat pada tabel 1 dapat ketahui pada spesimen 90 A, 110 A dan 130 A, nilai kekerasan paling tinggi terdapat di spesimen 130 A yang dilakukan hardfacing dengan arus
130  A  dengan  nilai  kekerasan  468,1  VHN. Sedangkan yang paling rendah terdapat pada spesimen 90 A dengan nilai kekerasan 358,94 VHN untuk lebih jelasnya bisa dilihat dalam gambar 9.
Tingkat  kekerasan  dari  suatu  material akan  lebih  tinggi  seiring  meningkatnya  arus yang  digunakan.  Pada  gambar  9  dapat diketahui  nilai  kekerasan  rata-rata  yang paling  tinggi  adalah  pada  spesimen  130  A yaitu  468,1  VHN,  sedangkan  nilai  kekerasan rata-rata  paling  rendah  adalah  pada spesimen  90  A  yaitu  358,94  VHN.  Hal  ini disebabkan karena kuat arus akan mempengaruhi hasil las, semakin tinggi arus pengelasan maka hasil uji kekerasanpun akan semakin  tinggi.  Bila  arus  pengelasan  yang digunakan  rendah  maka  akan  menyebabkan penyalaan  busur  listrik  menjadi  sukar. Akibatnya busur listrik menjadi tidak stabil, bahan  dasar  dan  elektroda  tidak  meleleh karena  panas  yang  terjadi  tidak  cukup sehingga menghasilkan rigi-rigi las yang kecil dan tidak rata serta penembusannya kurang dalam (Soleh, dkk., 2017).
Hal ini sebanding dengan penelitian yang dilakukan  oleh  (Sopiyan,  dkk.  2018)  yang mengemukakan  kekerasan  pada  proses penebalan akan meningkat seiring meningkatnya arus. Terjadi kenaikan kekerasan  secara  signifikan  ketika base material dilakukan proses hardfacing .

## Hasil Foto Struktur Makro
Pada  proses  foto  struktur  makro  ini bertujuan untuk mengetahui daerah batasan yang terdiri dari daerah weld metal (WM) dan daerah base  metal (BM)  pada hardfacing material  di  masing-masing  spesimen.  Foto makro didokumentasikan dengan
menggunakan kamera digital dengan diberikan  penggaris  pada  bagian  kanan  foto agar diketahui skala pada foto tersebut. Pada  gambar  10  dapat  terlihat  antara weld  metal (WM)  dan base  metal (WM). Dapat  diketahui  hasil  foto  struktur  makro bahwa  tidak  terdapat  adanya  cacat pengelasan  baik  pada  daerah  WM  maupun BM,  sehingga  bisa  dikatakan  bahwa  hasil lasan dapat diterima (Susetyo, dkk. 2020).
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 90 A 110 A 130 A Ke ke ra sa n (V HN ) Sampel
(a) (b) (c)
Gambar 10 . Foto struktur makro (a) 90A (b) 110A (c) 130A

## Hasil Foto Struktur Mikro
Pada  proses  foto  struktur  mikro  ini bertujuan untuk mengetahui butir-butir yang terbentuk  pada  daerah weld  metal (WM) pada hardfacing material  di  masing-masing spesimen.  Foto  mikro  ini  didokumentasikan dengan  menggunakan  mikroskop  optik dengan perbesaran 1000x.
Sebelum didokumentasikan  spesimen  di  etsa  terlebih dahulu.
(a) (b) (c)
Gambar 11 . Foto Struktur Mikro (a) 90A (b) 110A (c) 130A
Pada  gambar  11  dapat  terlihat  bahwa hasil hardfacing menggunakan  arus  90  A struktur mikro pada daerah WM menunjukkan struktur  yang  terbentuk  adalah  ferit  halus dan perlit.
WM WM BM BM WM BM
Pada hasil hardfacing menggunakan arus 110  A  struktur  mikro  pada  daerah  WM menunjukkan struktur yang terbentuk adalah ferit dan perlit, butir perlit lebih halus jika dibandingkan  dengan  arus  90  A.  Pada  hasil hardfacing menggunakan arus 130 A struktur mikro pada daerah WM menunjukkan struktur yang  terbentuk  adalah  ferit  dan  perlit, ukuran  butir  perlit  lebih  halus  jika dibandingkan  dengan  arus  110  A.  Hal  ini menunjukkan adanya pengaruh arus pengelasan  terhadap  hasil  struktur  mikro yang terbentuk.
Penelitian  yang  dilakukan  oleh  (Soleh, dkk., 2017) mengemukakan bahwa butir ferit berwarna putih (terang) dan cenderung lebih halus,  sedangkan  butir  perlit  lebih  sedikit berwarna  gelap  dan  butir  lebih  kasar.  Butir perlit  cenderung  keras  karena  mengandung karbon,  sedangkan  butir  ferit  cenderung lunak.
Hal tersebut sebanding dengan penelitian  yang  dilakukan.  Semakin  tinggi arus pengelasan yang digunakan maka butir- butir  perlit  yang  terbentuk  semakin mendominasi  daerah  WM  pada hardfacing material.

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan  hasil hardfacing tiga  lapis pada  baja  karbon  rendah  menggunakan elektroda  AWS  A5.13  EFe2  dengan  variasi arus dan buffer layer dapat disimpulkan :
1. Pada spesimen, arus mempengaruhi nilai kekerasan,  pada  spesimen  130  A  lebih tinggi  dibandingkan  spesimen  90  A  dan 110 A, dimana pada spesimen 130 A nilai kekerasan adalah 468,1 VHN, dan pada spesimen  90  A  nilai  kekerasan  adalah 358,94  VHN.  Semakin  tinggi  arus pengelasan  maka  nilai  kekerasan semakin tinggi.
2. Pada  hasil  foto  struktur  makro menunjukkan  hasil  yang  hampir  sama antara pengelasan menggunakan arus 90 A, 110 A, dan 130 A. Tidak juga terlihat cacat pada foto struktur makro.
3. Pada  hasil  foto  struktur  mikro  yang terbentuk  pada  spesimen  90  A  adalah ferit halus dan perlit, pada spesimen 110
A adalah ferit dan perlit yang lebih halus jika  dibandingkan  dengan  arus  90  A, pada  spesimen  130  A  adalah  ferit  dan perlit yang lebih halus jika dibandingkan dengan arus 110 A.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada  Laboratorium  Produksi  dan  Material Teknik Mesin Universitas Negeri Jakarta serta Laboratorium Metalurgi Universitas Indonesia karena telah memfasilitasi dalam penyelesaian riset ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Basori  dan  Syamsuir,  2019.  Pengaruh  arus terhadap struktur mikro dan kekerasan lasan JIS Z 3251 DF2a-350-R’, Jurnal Kajian Teknik Mesin , 4(1), hal. 21–25. Chot ě borsk ý , R, dkk., 2008. Abrasive wear of high chromium  Fe-Cr-C  hardfacing  alloys, Research in Agricultural Engineering , 54(4), hal. 192–198.
Gunawan, Y., Endriatno, N. dan Anggara Hari, B.,
2017.  Analisa  Pengaruh  Pengelasan  Listrik terhadap Sifat mekanik Baja Karbon rendah dan  Baja  Karbon  Tinggi, Enthalpy-Jurnal Ilmiah , 2(1), hal. 1–12.
Haryadi,  G.  D.,  2006.  Pengaruh  Suhu  Tempering Terhadap  Kekerasan,  Kekuatan  Tarik  Dan Struktur  Mikro  Pada  Baja  K-460, Teknik mesin FT-UNDIP , 8(5), hal. 1–8.
Lin,  C.  M.,  2013.  Relationships  between microstructures  and  properties  of  buffer layer  with  Inconel  52M  clad  on  AISI  316L stainless steel by GTAW processing, Surface and Coatings Technology . Elsevier B.V., 228, hal. 234–241. doi:
10.1016/j.surfcoat.2013.04.035.
Oo,  H.  Z.  dan  Muangjunburee,  P.,  2018.  Wear behaviour of hardfacing on 3 . 5 % chromium cast  steel  by  submerged  arc  welding, Materials Today: Proceedings . Elsevier Ltd, 5(3), hal. 9281–9289. doi: 10.1016/j.matpr.2017.10.101.
Pramono,  A.,  2011.  Karakterisrik  Mekanik  Proses Hardening  Baja  Aisi  1045  Media  Quenching Untuk  Aplikasi  Sprochet  Rantai, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin cakra , 5(1), hal. 32–38. Shibe,  V.  dan  Chawla,  V.,  2013. An  overview  of research  work  in  hardfacing , Mechanica Confab , 2(3), hal. 105–110.
Singh, H., 2014. Studies the Effect of Iron Based Hardfacing Electrodes  on   Stainless    Steel
Properties Using Shielded Metal Arc Welding Process, International  Journal  of  Research in Advent Technology , 2(4), hal. 2321–963. Soebagyo, H., Kusuma, G. C. dan Hernadi, 2019. Pemeriksaan  Sambungan  Las  Aluminium Pada  Struktur  Kereta  Api  Ringan  Dengan Metode  Non-Destructive  Test, Jurnal Asiimetrik , 1(1), hal. 58–64. Soleh, A. A., Purwanto, H. dan Syafa’at, I., 2017. Analisa  Pengaruh  Kuat  Arus  Terhadap Struktur  Mikro,  Kekerasan,  Kekuatan  Tarik Pada Baja Karbon Rendah Dengan Las SMAW Menggunakan Jenis Elektroda E7016, Jurnal Ilmiah Cendekia Eksakta , 1(2), hal. 29–35. Sopiyan,  Susetyo,  F.  B.  dan  Syamsuir.  2018. Pengaruh  Arus  Terhadap  Kenyamanan Welder,  Cacat  Las  Dan  Kekerasan  Hasil Hardfacing  Baja  Karbon, Jurnal  Kajian Teknik Mesin , 3(2), hal. 57–107. Susetyo, F. B., Basori, I. dan Maryanto, D., 2020. Pengaruh  Direct  Dan  In-Direct  Quenching Dengan Media Air Terhadap Kekerasan Hasil Hardfacing  Baja  Karbon, Jurnal  Asiimetrik , 2(2), hal. 125–131.