## Analysis of Bending Methods on BjTP 280 Roundbars on Hardness and Microstructure

## Adzin Hanif Muttaqin*, Mohammad Miftachul Munir, Imam Khoirul Rohmat
Program Studi Teknik Pengelasan, Jurusan Teknik Bangunan Kapal,
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya 60111 * Corresponding author: 1adzinhanif@student.ppns.ac.id

## Abstract
Article Processing Dates: Received 2023-08-22 Accepted 2023-08-31 Available online 2023-12-30

## Keywords:
Hot Bending Cold Bending Roundbars
BjTP 280 Embedded plate
Reinforcing steel or commonly called roundbars is a material that is often used in industry, this  is  because  the  material  is  strong  and  easy  to  find  anywhere.  Deformation  has  a relationship  to  hardness.  The  higher  the  deformation  value,  the  higher  the  material hardness value, but this is inversely proportional to the grain change, where the greater the deformation, the smaller the grain size. This research aims to determine the hardness and microstructure  values  of  cold  bending  and  hot  bending  treatments.  Research  by  carrying out cold bending and hot bending which is connected to roundbars material without BjTP 280  bending  treatment  with  the  SMAW  welding  process.  The  highest  hardness  value  is shown in the HAZ area of the hot bending specimen with a hardness value of 239.97 HV with a fine and small microstructure so it has the highest hardness value.
1. Pendahuluan
Baja  tulangan  atau  biasa  disebut roundbars merupakan  salah  satu  material  yang  sering  digunakan  di industri,  hal  ini  dikarenakan  materialnya  yang  kuat  dan mudah  didapatkan  dimana  saja.  Baja  tulangan  juga  mudah digunakan serta dibentuk sesuai dengan kebutuhan. Ada dua macam  metode  dalam  melakukan  pembengkokan  ( bending) baja  tulangan,  yaitu  dengan  cara cold  work maupun hot work. Tetapi keadaan aktual menunjukkan bahwa perlakuan cold  bending maupun hot  bending dinilai sudah  mengalami deformasi  plastis  yang  mempengaruhi  bentuk  dan  luas penampang  Perlakukan cold  bending ataupun  deformasi plastis  berdampak  pada  peningkatan  kekerasan  pada material. Deformasi memiliki hubungan terhadap kekerasan. semakin  tinggi  nilai  deformasi  maka  semakin  bertambah nilai kekerasan material, namun berbanding terbalik dengan perubahan  butir  dimana  semakin  besar  deformasi  maka ukuran butir semakin kecil.  Gambar 1  menunjukkan  bentuk struktur butir low carbon steel yang di bending.
Gambar 1. Struktur mikro akibat deformasi [1].
Proses  deformasi  dapat  merubah  kekerasan,  bentuk dan ukuran butir suatu bahan sesuai dengan besar deformasi yang  dikenakan  pada  bahan  [1].  Gambar  2  menunjukkan hubungan deformasi yang dilakukan terhadap suatu material dengan  nilai  kekerasan  yang  dihasilkan.  bahwa  dari  hasil bending  terdapat  perubahan  signifikan  dari  besar  ukuran butir baja yang mengalami bending dengan tanpa perlakuan bending.  Dampak  dari  proses  tersebut  dapat  mempengaruhi
nilai impact dan hardness dari  hasil  pengujian  yang dilakukan.  Hal  ini  didasarkan  pada  seringnya  terjadi penurunan  toughness  dan  ketangguhan  serta  struktur  mikro menjadi pipih pada proses pengerolan maupun pembentukan lengkungan  atau bending .  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  dari hasil  bending  terdapat  perubahan  signifikan  dari  besar ukuran  dan  bentuk  butir  baja  yang  mengalami  bending dengan tanpa perlakuan bending [2].
Gambar 2. Grafik hubungan deformasi terhadap kekerasan [1].
Penelitian  diperlukan  untuk  mengetahui hasil penggunaan  metode cold  bending maupun hot  bending dalam  perlakukan  pembengkokan (bending) terhadap mechanical properties dan juga struktur mikro pada masing masing  daerah  sambungan  pengelasan.  Pada  penelitian terdahulu  yang  dilakukan  N.  Pornputsiri  [3]  memiliki  hasil bahwa  efek  dari bending akan  mengakibatkan  transformasi fasa  dan strain  hardening, dan  struktur  mikronya  akan memanjang di arah tegangan mengikuti elongated direction. Dengan adanya perlakuan panas yang menyebabkan struktur mikro menjadi berukuran lebih besar sehingga menyebabkan  nikai  kekerasan  material  juga  akan  semakin kecil  [4].  Sebelum  dilakukannya cold  bending proses, weld meta l  memiliki  nilai  kekerasan  yang  lebih  tinggi  dibanding dengan base  metal .  Setelah cold  bending dilakukan,  nilai kekerasan base  matel akan  lebih  tinggi  dibanding base metal. [5] .
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  nilai kekerasan  dan  struktur  mikro  perlakuan cold  bending dan
hot  bending terhadap  material  BjTP  280  yang  dilas  dengan material BjTP280 tanpa bending.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  secara  ekperimental  dengan melakukan cold bending dan hot bending yang disambungkan pada  material tanpa perlakuan bending  BjTP 280 dengan proses pengelasan SMAW.

## 2.1 Material
Baja tulangan beton merupakan baja karbon atau baja paduan  yang  berbentuk  batang  berpenampang  bundar dengan permukaan polos atau bersirip dan. Digunakan untuk penulangan  beton  maupun  konstruksi  lainnya,  baja  ini diproduksi  dari  bahan  baku billet dengan  cara hot  rolling. BjTP merupakan baja tulangan beton berpenampang bundar dengan  permukaan  rata  tidak  bersirip  atau  ulir  [2].  Bentuk baja tulangan polos ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Penampang baja tulangan polos [2].

## 2.2 Bending
Proses bending dilakukan  dengan  dua  metode  yang berbeda. Cold  bending menggunakan  mesin Rebar  Bender Krisbow  KW1500837 dengan  radius bending sebesar  90⁰. Gambar  4  menunjukkan  proses  saat cold  bending dilakukan.
Gambar 4. Proses cold bending dengan mesin rebars bender  Krisbow KW1500837
Gambar 5. Proses hot bending menggunakan brander oxy- acetylene
Metode  berikutnya  yang  digunakan  adalah hot bending, dilakukan dengan memanaskan material roundbars dengan  menggunakan brander  torch  oxy-acetylene hingga suhu 250⁰ kemudian ditekuk  hingga  membentuk 90⁰  secara manual.  Gambar  5  menunjukkan  suhu  yang  digunakan  dan proses saat hot bending dilakukan,

## 2.3 Pengelasan
Setelah  proses bending dilakukan,  selanjutnya dilakukan fit-up dilanjutkan  dengan  mengelas  spesimen pengujian.  Pengelasan  dilakukan  sebanyak  2  sambungan pengelasan,  sambungan  material cold  bending dan  tanpa bending serta  sambungan  material hot  bending dan  tanpa bending BjTP  280.  Bentuk  spesimen  sebelum  dilakukan proses pengelasan dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Proses fit-up spesimen sebelum dilakukan proses pengelasan.
Semua spesimen dilakukan pengelasan menggunakan proses  SMAW  dengan  elektroda  E7018  Ø3.2  mm  dengan parameter pengelasan ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Parameter Pengelasan Arus (A) 165 Voltase (V) 24 - 26 Polaritas DCEP
Pengelasan  dilakukan  sebanyak  tiga  layer  pada masing-masing spesimen, dengan parameter yang sama pada setiap  layer  pengelasan. Roundbars diusahakan  menempel dengan  sempruna  untuk  meminimalisir  gap  akibat  jarak antar roundbars. Hasil  pengelasan  spesimen  dapat  dilihat pada Gambar 7.

## 2.3 Hardness Vickers Test.
Pengujian  kekerasan  menggunakan  metode hardness vickers dengan satuan nilai yang dihasilkan adalah HV. Titik yang  diuji  adalah base  metal tanpa bending, HAZ  tanpa bending,  weld  metal, HAZ bending,  base  metal  bending pada masing masing spesimen. Dengan system pengambilan indentasi 3  baris  yaitu pada bawah, tengah, dan atas bagian pada  masing  masing spesimen. Titik pengambilan hardness dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Lokasi indentasi hardness vickers
2.4 Microstructure Testing .
Berdasarkan  proses  pengelasan,  analisis  struktur mikro  dilakukan  untuk  mengetahui  tipe  dari  fasa  yang terbentuk. Cairan etsa  yang digunakan pada  masing  masing spesimen  sama  yaitu  dengan  cairan Nital  2%. Cairan  etsa ini  terdiri  dari  98  ml  alcohol  dan  2  ml  HNO3  yang dicampurkan  menjadi  satu.  Cairan nital ini  digunakan  pada umumnya untuk spesimen carbon steel [6] . Spesimen di foto dengan  pembesaran  200x  dimana  pengambilan  foto  pada lima  daerah  yaitu base  metal tanpa bending, HAZ  tanpa bending,  weld  metal, HAZ bending,  base  metal  bending pada masing-masing spesimen.
3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Hasil hardness test
Hasil  pengujian  kekerasan  menunjukkan  nilai tertinggi  berada  pada  HAZ hot  bending, hal  ini  disebabkan oleh  adanya  fenomena  pengerasan  regangan  atau strain hardening dimana  pada  saat  deformasi  berlangsung  akan menyebabkan  terjadinya  peningkatan  kerapatan  dislokasi sebagai  akibat  adanya  deformasi  [7].  radius  bagian  dalam material  yang  mendapat  perlakuan bending memiliki  beban tarik  lebih  kecil  dibanding  radius  luar,  sehingga  dislokasi dan kerapatan butir lebih rapat yang menyebabkan kenaikan kekerasan  material  [8].  Selain  itu,  HAZ  memiliki  nilai kekerasan  tinggi  juga  disebabkan  oleh  struktur  butir  yang mengecil  dikarenakan  terkena  panas  dari  pengelasan  dan terjadi  pendinginan  secara  cepat  setelah  proses  pengelasan selesai  dilakukan.  Grafik  hasil  pengujian  kekerasan ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Grafik hasil pengujian hardness vickers
Hasil  penelitian  tentang cold  bending  effect  on residual  stress,  microstructure  and  mechanical  properties [5] karena adanya proses hot working pada material , didapat hasil  kekerasan  pada  material  yang  dikenai  perlakuan pekerjaan panas mengalami penurunan kekerasan, disebabkan  material  mengalami  proses  pendinginan  yang lambat  sehingga  menyebabkan  material  tersebut  menjadi lebih  ulet  dan  lunak.  Hal  ini  menyebabkan  material  yang terkena hot  bending kekerasannya  akan  menurun  dan  juga menurunkan  kekerasan weld  metal karena  seakan-akan material terkena efek preheat sebelum dilakukan pengelasan.  Penurunan  kekerasan  ini  akan  diikuti  oleh kenaikan  nilai  kuat  tarik  dan  penurunan  nilai impact meskipun tidak terlalu signifikan [9]

## 3.2 Hasil pengujian struktur mikro
Hasil  pengujian struktur  mikro  menunjukkan perbedaan  pada  setiap  daerahnya,  pada  daerah base  metal yang terkena cold bending menunjukkan struktur butir akan memipih  dan  arahnya  mengikuti  arah  deformasi  yang dilakukan  pada  material.  Merujuk  pada  penelitian    [10] mengenai  efek cold  bending terhadap  tegangan  sisa,  dapat diketahui  bahwa  nilai  kekerasan  tertinggi  pada base  metal yang  terkena  perlakuan bending pada  radius  dalam dikarenakan  adanya  butiran  yang  banyak  dislokasi    akibat deformasi  dan  terdapat  tegangan    sisa.  Tegangan  sisa semakin  besar  seiring  dengan  meningkatnya  sudut  yang digunakan ketika proses bending. Gambar 9 (a) menunjukkan struktur mikro base metal cold bending. Proses  peregangan  atau  deformasi  plastis  yang dilakukan  pada  plat  baja  karbon  rendah  akan  menyebabkan perubahan  struktur  mikro  atau  dengan  istilah  lain  terjadi fenomena  penyeratan  mekanis  ( mechanical  fibbering). Fenomena tersebut dikarakteristik dengan adanya perubahan dari  bentuk  butir  awalnya  yaitu equiaxial menjadi  bentuk butir yang terdeformasi atau terelongasi (pipih) [7].
Struktur  mikro  pada  daerah base  metal  hot  bending menunjukkan  butiran  yang  lebih  halus  dan  acak  dan  tidak mengikuti  arah  bending  atau  deformasi  material.  Fasa pearlite yang  ada  pada  struktur  mikro  spesimen cold bending cenderung  lebih  banyak  dan  memiliki  ukuran  butir yang  lebih  besar  dibanding  fasa ferrite yang  memiliki
ukuran  lebih  kecil  dan  sedikit.  Sifat pearlite adalah  lebih keras dan lebih kuat dari ferrite tetapi kurang ulet dan tidak magnetis  [4].  Gambar  10  (b)  menunjukkan  struktur  mikro daerah base metal hot bending.
Gambar  10. Struktur  Mikro  base  metal:  (a) cold  bending, (b) hot bending.
Hasil struktur mikro pada HAZ menunjukkan daerah HAZ hot  bending memiliki struktur mikro yang  lebih  halus dibanding  dengan  struktur  mikro  pada  HAZ cold  bending. Selaras  dengan  hasil  pengujian  kekerasan,  daerah  HAZ hot bending memiliki  kekerasan  paling  tinggi  dibanding  daerah lain  karena  memiliki  ukuran  butir  yang  halus.  Spesimen yang  terkena  perlakuan hot  bending lebih  didominasi  oleh fasa ferrite karena proses hot  work yang dilakukan sebelum pengelasan.  Kumpulan pearlite sebelumnya  akan  berubah ketika  pemanasan  diatas  A1  dan  kemudian  terurai  menjadi butiran ferrite dan pearlite yang  sangat  halus  selama pendinginan  dan  kumpulan ferrite sebelumnya  tidak terpengaruh sehingga akan meningkatkan jumlah kandungan fasa ferrite [11].  Gambar 11 menunjukkan hasil uji struktur mikro  pada  daerah  HAZ.  Sesuai  dengan  hasil  pengujian hardness, nilai kekerasan HAZ pada spesimen cold bending lebih  rendah  dibanding  dengan  nilai  kekerasan  HAZ  pada spesimen hot  bending. Hal  ini  disebabkan  spesimen hot bending memiliki  laju  pendinginan  yang  lebih  lambat  dan struktur  mikro  yang  lebih  halus,  sehingga  menyebabkan nilai  kekersan  lebih  tinggi.  Hal  ini  dikarenakan  adanya proses  pengerjaan  panas  sebelumnya  yang  dilakukan  pada spesimen tersebut [12]
Gambar 11. Struktur Mikro HAZ : (a) cold bending, (b) hot bending.
Fasa ferrite yang  terjadi  pada hypoeutectoid adalah ferrite proeutectoid dan ferrite eutectoid. Ferrite proeutectoid adalah ferrite yang  terbentuk  sebelum terjadinya  reaksi eutektoid pada  temperatur  di  bawah  A1, sedangkan ferrite eutektoid adalah ferrite yang terdapat pada pearlite [13].  Dapat  dilihat  bahwa  spesimen  dengan perlakuan hot  bending memiliki  fasa ferrite lebih  banyak. Hal  ini  mengakibatkan  weld  metal  pada  spesimen hot bending akan  lebih  lunak  dikarenakan  kandungan  lebih didominasi  oleh ferrite. Hal  ini  selaras  dengan  penelitian yang  dilakukan  Istianto  Budhi  Rahardja  [14]  bahwa perlakuan hot working akan meningkatkan nilai ketangguhan, tetapi nilai kekerasan akan menurun.
Struktur  mikro weld  metal pada  spesimen cold bending memiliki  struktur  mikro ferrite yang  memipih  dan lebih  didominasi  oleh pearlite dengan  ukuran  yang  lebih besar  serta  lebar.  Berbanding  terbalik  dengan  ukuran struktur  butir weld  metal  hot  bending yang  halus  dan bercampur  merata  antara ferrite dan pearlite. Gambar  12 menunjukkan hasil pengujian struktur mikro weld metal.
Gambar  12. Struktur Mikro weld  metal :  (a) cold bending, (b) hot bending.
Dari hasil pengujian struktur mikro, susunan struktur mikro  pada  suatu  paduan  bergantung  pada  variabel  seperti unsur-unsur  paduan,  konsentrasinya,  dan  perlakuan  panas terhadap paduan tersebut [15].

## 4.   Kesimpulan
Pada perlakuan b ending BjTP 280 Ø22 mm proses hot work atau cold  work dapat  mempengaruhi  kekerasan  pada material  serta  struktur  mikronya.  Nilai  kekerasan  terkecil pada weld  metal hot  bending dengan  nilai  183.29   HV, dan tertinggi 239.97 HV pada HAZ hot bending . Hasil pengujian struktur  mikro cold  bending menyebabkan  struktur  menjadi pipih  dan  mengikuti  arah  deformasi bending, dan hot bending memiliki  struktur  mikro  yang  halus  dan  tak beraturan.  Nilai  kekerasan  akan  semakin  meningkat  ketika pengujian  kekerasan  diambil  pada  garis  terluar  pada  setiap bagian sambungan pengelasan

## Referensi
[1] E.  Didik,  M.  Mardjuki,  and  J.  Jumiadi,  “Analisa pengaruh  deformasi  plastis  terhadap  struktur  mikro  dan kekerasan pada baja St 42,” Transmisi , vol. 11, no. 1, pp.
19–26, 2015, [Online]. Available:
https://jurnal.unmer.ac.id/index.php/jtmt/article/view/45 36/pdf
[2] BSN, Baja  tulangan  beton .  2017.  [Online].  Available: www.bsn.go.id
[3] N.  Pornputsiri  and  K.  Kanlayasiri,  “Effect  of  bending temperatures  on  the  microstructure  and  springback  of  a TRIP steel sheet,” Def. Technol. , vol. 16, no. 5, pp. 980– 987, 2020, doi: 10.1016/j.dt.2019.11.018.
[4] M.  N.  Insani,  “Analisis  Stuktur  Micro  Material  Baja Karbon  Rendah  (ST37)  SNI  Akibat  Proses  Bending,” Fak.  Tek.  Univ.  Negeri  Makassar ,  vol.  13,  no.  1,  pp. 104–116, 2019.
[5] Y.  Wan,  W.  Jiang,  and  H.  Li,  “Cold  bending  effect  on residual stress, microstructure and mechanical properties of  Type  316L  stainless  steel  welded  joint,” Eng.  Fail. Anal. ,  vol.  117,  no.  June  2019,  p.  104825,  2020,  doi:
10.1016/j.engfailanal.2020.104825.
[6] D.  A.  Munir,  M.  Miftachul,  M.  Thoriq  W.  Hendri  Budi K., Metallography Praktik DT NDT . Surabaya, 2019.
[7] A.  G.  Putra,  “Pengaruh  variasi  Proses  Peregangan terhadap  Sifat  Mekanik  dan  Struktur  Mikro  Baja  St  37 pada  Proses  Roll  Bending.pdf,” Jur.  Tek.  Mesin  Fak. Tek. - Univ. Jenderal Achmad Yani , 2008.
[8] Sulaiman, “Pengaruh  Proses  Pelengkungan  Dan Pemanasan Garis Pelat Baja Kapal Aisi E 2512 Terhadap Nilai  Kekerasan,”  Universitas  Diponegoro  Semarang, 2010.
[9] S.  Sahri,  “Analysis  of  the  Effect  Line  Heating  on Mechanical  Properties  and  Microstructure  of  Steel ASTM A36 with Variations Cooling,” p. 95, 2015.
[10] S. Ir. Wahid, Pengetahuan Bahan . Surabaya, 1987.
[11]  S.  Kou, Welding  Metallurgy  Second  Edition ,  Second., vol.  2.  United  State  of  America,  2003.  doi: 10.22486/iwj.v4i3.150243.
[12]  D.  J.  Purnomo,  S.  Jokosisworo,  and  U.  Budiarto, “Analisa  Pengaruh  Holding  Time  Tempering  terhadap
Kekerasan,  Keuletan,  Ketangguhan  dan  Struktur  Mikro pada Baja ST 70,” J. Tek. Perkapalan , vol. 7, no. 1, pp.
49–58, 2019.
[13]  R.  Simanjuntak,  “Pengaruh  Proses  Pembentukan Deformasi  Plastis  Pada  Pengelasan  SMAW  Dengan Menggunakan  Metode  Cold  Working  Dan  Fairing Terhadap  Nilai  Impact  Dan  Hardness,”  Politeknik Perkapalan  Negeri  Surabaya,  2015.  [Online].  Available: http://repository.ppns.ac.id/362/
[14] Istianto  Budhi  Rahardja et  al. ,  “Analisis  Pengaruh Radius  Bending  Pada  Proses  Bending  Menggunakan Pelat  Spcc-Sd  Terhadap  Perubahan  Struktur  Mikro,” J. Tek. Mesin  Mech. Xplore , vol. 1, no. 1, pp. 1–10, 2021, doi: 10.36805/jtmmx.v1i1.1279.
[15]  W.  D.  Callister  Jr  and  D.  G.  Rethwisch, Characteristics, Application, and Processing of Polymers . 2018.