## Pengaruh jenis kampuh terhadap ketangguhan sambungan pengelasan material St37 dengan AISI 1050 menggunakan proses SMAW
(The effect of groove type on the toughness of the welding joints of the St37 material with AISI 1050 uses the SMAW welding process)
Muhammad Siddiq 1, Nurdin 2, Ismi Amalia 2
1,2,3 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl.Banda Aceh-Medan Km.280 Buketrata Email : muhammad.siddiq.pnl@gmail.com

## Abstrak
Kekuatan sambungan material merupakan salah satu tujuan yang diharapkan dari proses penyambungan material menggunakan  proses  pengelasan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  kampuh  pengelasan terhadap ketangguhan sambungan las pada proses las SMAW dengan menggunakan elektroda E7016. Penelitian ini menggunakan material baja St37 dan AISI 1050, St37 termasuk baja karbon rendah dan Aisi 1050 termasuk baja  karbon  sedang.  Bahan  diberi  perlakuan  pengelasan  dengan  variasi  kampuh  V  tunggal,  Tirus  tunggal,  dan Tirus ganda dengan  menggunakan  las SMAW DC polaritas terbalik, posisi pengelasan  yang digunakan adalah mendatar  atau  bawah  tangan  dan  arus  yang  digunakan  adalah  100  Ampere.  Spesimen  pengelasan  dilakukan pengujian  impak  metode  charpy  untuk  mengetahui  nilai  ketangguhan  sambungan  material.    Hasil  pengujian Impak Metode charpy menunjukkan bahwa spesimen kampuh V tunggal, tirus tunggal, dan tirus Ganda memiliki nilai energi  yang diserap  bervariasi.  Kampuh V tunggal  mempunyai  nilai energi  yang diserap tertinggi dengan nilai rata-ratanya sebesar  256 Joule dan 3,21 Joule/mm 2 , dibandingkan dengan kampuh tirus tunggal dan tirus ganda.  Jenis  perpatahan  yang  didapat  juga  berbeda,  untuk  spesimen  kampuh  V  dan  tirus  tunggal  terjadi  patah ulet sedangkan kampuh tirus ganda terjadi patah getas.
Kata kunci : Kampuh, SMAW, Ketangguhan, E7016, baja St37 dan AISI 1050

## Abstract
The strength of the material joints is one of the expected goals of the material joints process using the welding process. This study aims to determine the effect of welding  groove on the toughness of the welded joints in the SMAW welding process by using E7016 electrodes. This research uses St37 and AISI 1050 steel materials, St37 including  low  carbon  steel  and  Aisi  1050  including  medium  carbon  steel.  The  material  is  given  a  welding treatment  with  a  variation  of  single  V  groove,  single  tire,  and  double  tire  using  reverse  DC  polarity  SMAW welding,  the  welding  position  used  is  horizontal  or  underhanded  and  the  current  used  is  100  Amperes.  The welding specimens were tested by the charpy method to determine the value of the material joints toughness. The Charpy Method Impact test results show that specimens of single V groove, single tapered, and Double tapered have varying absorbed energy values. Single V groove has the highest absorbed energy value with an average value of 256 Joules and 3.21 Joules / mm2, compared to single tapered and double tapered groove. The type of fracture  obtained  is  also  different,  for  specimen  V  groove  and  a  single  tapered  duct  fracture  while  double tapered groove occurs brittle fracture.
Keywords: Groove, SMAW, Toughness, E7016, St37 steel and AISI 1050

## 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Dewasa  ini  pengelasan  merupakan  suatu pekerjaan  yang  sangat  penting  dalam  teknologi produksi.  Hampir  semua  penyambungan  logam untuk  segala  macam  jenis  dapat  dibuat  dengan teknik pengelasan.
Faktor  produksi  pengelasan  adalah  jadwal pembuatan,  proses  pembuatan,  alat  dan  bahan  yang diperlukan, urutan pelaksanaan, persiapan pengelasan    meliputi  :  pemilihan  mesin  las, menunjukkan juru las, pemilihan elektroda, penggunaan jenis kampuh[1].
Penggunaan  kampuh  las  yang  tepat  juga  akan mempengaruhi  hasil  dari  pengelasan.  Tujuan penggunaan kampuh las adalah untuk tempat pengisi bahan  lasan  juga  dapat  memperkokoh    desain sambungan  logam.  Kampuh  las  berperan  penting dalam  memperbaiki  desain  maupun  sifat  dari sambungan pada proses pengelasan[2].
Sebelumnya sudah pernah dilakukan penelitian tentang pengelasan[3.
Berdasarkan  hal  tersebut  diatas  maka  penulis mencoba  melakukan  penelitian  lanjutan  dengan mevariasikan jenis kampuh lainnya yaitu kampuh V, kampuh  tirus  tunggal,  dan  kampuh  tirus  ganda menggunakan  pengujian  impak  metode  charpy. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh jenis  kampuh  terhadap  uji  ketangguhan  dengan menggunakan proses pengelasan SMAW.

## 2 Studi Literatur
2.1 Pengertian Pengelasan
Definisi pengelasan menurut Deustche Industry Normen (DIN),  pengelasan  adalah  ikatan  metalurgi pada  sambungan  logam  paduan  yang  terjadi  dalam keadaan  lumer  atau  cair,  dengan  kata  lain pengelasan adalah penyambungan setempat dari dua logam dengan menggunakan energi panas[1].
Penyambungan  dapat  diartikan  dengan  proses penyabungan  dua  buah  logam  sampai  titik rekristalisasi logam, dengan atau tanpa menggunakan  bahan  tambah  dan  menggunakan energi  panas  sebagai  pencair  bahan  yang  di  las. Pengelasan  juga  dapat  juga  diartikan  sebagai  ikatan tetap dari benda atau logam yang dipanaskan
2.2 Las SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
Shielded  Metal  Arc  Welding ( SMAW )  dikenal juga  dengan  istilah Manual  Metal  Arc  Welding ( MMAW )  atau  Las  elektroda  terbungkus  adalah suatu  proses  penyambungan  dua  keping  logam  atau lebih,  menjadi  suatu sambungan  yang tetap, dengan menggunakan  sumber  panas  listrik  dan  bahan tambah/pengisi  berupa  elektroda  terbungkus.  Pada proses  las  elektroda  terbungkus,  busur  api  listrik yang  terjadi  antara  ujung  elektroda  dan  logam induk/benda  kerja (base  metal) akan  menghasilkan panas. Panas inilah yang mencairkan ujung elektroda (kawat  las)  dan  benda  kerja  secara  setempat.  Busur listrik  yang  ada  dibangkitkan  oleh  mesin  las. Elektroda  yang  dipakai  berupa  kawat  yang dibungkus  oleh  pelindung  berupa  fluks.  Dengan adanya  pencairan  ini  maka  kampuh  las  akan  terisi oleh  logam  cair  yang  berasal  dari  elektroda  dan logam  induk,  terbentuklah  kawah  cair,  lalu membeku maka terjadilah logam lasan dan terak[4]. Dapat dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 1 . Prinsip Kerja Las SMAW

## 2.3 Pengujian Impak Pada Charpy Test
Uji  impak  merupakan  salah  satu  uji  mekanik yang dapat digunakan untuk  menganalisis sifat-sifat mekanik material  seperti  kemampuan bahan terhadap  benturan  dan  karakteristik  keuletan  bahan terhadap perubahan suhu. Alat uji impak merupakan suatu alat uji sering digunakan dalam pengembangan bahan struktur material dalam mengukur kemampuan bahan terhadap beban kejut. [5]
Pada  penelitian  impak  banyaknya  energi  yang diserap  oleh  bahan  untuk  terjadinya  perpatahan merupakan ukuran ketahanan impak atau ketangguhan  bahan  uji.  Material  yang  ulet  akan menunjukkan  harga  impak  yang  besar  dengan menyerap  energi  potensial  dari  pendulum  beban yang  berayun  dari  suatu  ketinggian  tertentu  dan menumbuk beban uji sehingga benda uji mengalami deformasi.
Prinsip pengukuran secara skematis ditunjukkan  pada  gambar  2.2,  dimana  energi  yang diserap  oleh  benda  uji  biasanya  dinyatakan  dalam satuan  joule  dan  dibaca  langsung  pada  skala  (dial) penunjuk  yang  telah  dikalibrasi  yang  terdapat  pada mesin  penguji.  Harga  impak  (HI)  suatu  bahan  yang diuji dengan metode charpy test diberikan :
HI = E/A Dimana :
HI = Harga Impak (joule/mm 2 ) E = Energi yang diserap (joule) A = Luas penampang dibawah takik (mm 2 )

## 2.4 Baja AISI 1050 dan St 37
Baja  St  37  adalah  baja  yang  mempunyai kekuatan  tarik  maksimum  37  Kg/mm².  Baja  ini dibuat  melalui  proses  Thomas  dan  Martin,  pada proses Thomas lapisan dinding bagian dalam terbuat dari  batu  tahan  api  biasa  atau  dolomite  (kalsium karbonat  dan  magnesium),  besi  yang  diolah  besi kasar putih yang mengandung P antara 1.7 - 2%, Mn 1  –  2%,  dan  Si  0.6  –  0.8%.    Komposisi  kimia  dari baja ST 37 dapat dilihat pada tabel 1.

## Tabel 1 . Komposisi kimia baja St 37
Baja AISI 1050 merupakan baja karbon sedang dengan  kandungan  karbon  berkisar  0,48  –  0,55  % dan  termasuk  golongan  baja  karbon  menengah. [6]
Baja  ini  juga  memiliki  komposisi  yang  baik, komposisi  kimia  dari  baja  AISI  1050    dapat  dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2 . Komposisi Kimia Baja AISI 1050

## 3. Metodologi Penelitian
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini baja  karbon  rendah  (baja  St  37)  dan  baja  karbon sedang  (AISI  1050)  dengan  ukuran  panjang  150 mm,  lebar  50  mm,  tebal  12  mm.  Elektroda    jenis E7016  dengan diameter 3,2 mm. Kemudian material tersebut dibuat kampuh V dengan sudut 70 0 . Setelah dipotong  dilakukan  pembentukan  sudut  kampuh  V tungal, tirus tunggal, dan Tirus ganda menggunakan mesin frais seperti gambar 3.
Gambar 3 . pemotongan benda uji
Selanjutnya  melakukan  proses  sambungan material    menggunakan  proses  las  GMAW  dengan arus  70A  untuk  root,  100A  untuk  filler  pass  dan capping. Setelah dilas benda kerja tersebut dilakukan pengujian NDT Penetrant untuk melihat kemungkinan cacat las, kalau terjadi cacat las diluar ambang  batas  maka  harus  dilakukan  pegelasan ulang.  Selanjutnya  benda  kerja  tersebut  dibentuk
takikan  untuk  specimen  uji  impack  sesuai  dengan standar  ASTM  E23.  Mesin  uji  impak  charpy  yang digunakan adalah model H060 made in Italy

## 4. Hasil dan Pembahasan
Setelah proses pembuatan kampuh V tunggal, Tirus  Tunggal  dan  Tirus  ganda  selesai  selanjutnya dilakukan  proses  pengelasan  pada  arus  100  ampere dengan  polaritas  DCEP  ( dierect  current  elektoda positive ).  Hasil  pengelasan  dapat  dilihat  pada gambar 4. berikut ini:
Gambar 4 . Hasil Pengelasan Material
Setelah dilakukan proses pengelasan selanjutnya  dilakukan  proses  NDT  penetrant  untuk melihat  kemungkinan  adanya  cacat  pengelasan. Berdasarkan  inspeksi  visual  tidak  ditemukannya cacat  pengelasan  pada  hasil  pengelasn  sehingga specimen  tersebut  bisa  dibuat  specimen  untuk  uji impak

## 4.1 Hasil Pengujian Impak.
Perbedaan  ketangguhan  antara  bahan  yang mengalami  perlakuan  pengelasan  dengan  logam induk. Pengujian impak dilakukan dengan menggunakan  mesin  uji  impak  charpy  Model  H060 Made  in  Italy.  Hasil  dari  pengujian  ketangguhan impak  berupa  energi  yang  diserap  oleh  benda  uji dinyatakan dalam  satuan Joule dan dibaca  langsung pada  skala  ( dial )  penunjuk  yang  telah  dikalibrasi yang terdapat pada mesin penguji. Harga impak (HI) suatu  bahan  yang  diuji  dengan  metode  Charpy  di berikan oleh :
HI = E/A Dimana  E  adalah  energi  yang  diserap dalam satuan Joule dan A luas penampang di bawah takik dalam satuan mm².
Diketahui : A = 80 mm², E = 298 Joule HI = E/A = 298/80 = 3,73 Joule/mm² Secara  umum  hasil  dari  harga  impak  yang diperoleh dapat dilihat seperti gambar 5 berikut ini:
Gambar 5 . Diagram Energi Yang Diserap Terhadap Variasi Kampuh Pengelasan
Gambar  diagram    5  Menunjukkan  bahwa nilai energi yang diserap untuk kelompok kampuh V berbeda  antara  pelat  1,  2  dan  3.  Dimana  hasil  dari pelat  1  adalah  298  joule,  pelat  2  sebesar  202  joule, dan pelat 3 sebesar 270 joule. Hasil untuk spesimen kampuh Tirus tunggal  berbeda antara pelat 1, 2 dan 3. Dimana hasil dari pelat 1 adalah 182 joule, pelat 2 sebesar  232  joule,  dan  pelat  3  sebesar  244  joule. Untuk  hasil  kelompok  kampuh  tirus  ganda  berbeda antara  pelat  1,  2  dan  3.  Dimana  hasil  dari  pelat  1 adalah 44 joule, pelat 2 sebesar 132 joule, dan pelat 3  sebesar  42  joule.  Hasil  rata-rata  untuk  kelompok kampuh  V    sebesar  256,66  joule,  Kampuh  Tirus tunggal  sebesar  219,33  joule,  dan  untuk  Kampuh Tirus ganda sebesar 72,66 joule.

## 4.2 Pembahasan Pengujian Impak.
Data  dari  hasil  penelitian  diketahui  ada perbedaan nilai ketangguhan dari kelompok spesimen  yang  dikenai  proses  pengelasan  dengan tiga  variasi  kampuh,  yaitu  Kampuh  V,  Kampuh Tirus Tunggal, dan Kampuh Tirus ganda.
Dari data hasil pengujian ketangguhan impak diketahui  bahwa  pada  kelompok  spesimen  Kampuh V  mempunyai  nilai  ketangguhan  yang  tertinggi sebesar  3,21  joule/mm²,  kemudian  diikuti  dengan harga  impak  kelompok  spesimen  Kampuh  Tirus tunggal  sebesar  2,74  joule/mm²,  angka  ini  turun sekitar  0,47  joule/mm²,  dari  harga  impak  kelompok spesimen  Kampuh  V.  Selanjutnya  diikuti  dengan harga  impak  kelompok  Kampuh  Tirus  Ganda  yang hanya  mencapai  sekitar  0,91  joule/mm²,  nilai  ini turun  dari  pada  kelompok  spesimen  Kampuh  tirus Tunggal  1,83  joule/mm²  dan  kampuh  V  sekitar  2,3 joule/mm 2 .
Pada  pengujian  impak  perpatahan  terjadi  di daerah  las,  maksud di  lakukan pengujian  ini  di titik beratkan  pada  kekuatan  lasan  pada  material  baja  St 37  dengan  AISI  1050  terhadap  ketangguhan  impak atau  ketangguhan  tumbuk.  Jenis-jenis  perpatahan yang terjadi pada spesimen uji adalah patah ulet dan getas.
Hasil dari patahan Uji Impak dapat di  lihat pada gambar 6,7 dan 8.
(a) hasil Pengujian Tirus ganda 1
(a) hasil pengujian tirus ganda 2
(a) Hasil pengujian tirus ganda 3
Gambar 6 . Hasil Pengujian Kampuh Tirus Ganda
(a) Hasil pengujian tirus tunggal 1
(b) Hasil pengujian tirus tunggal 2
(c) Hasil pengujian tirus tunggal 3
Gambar 7 . Hasil pengujian kampuh tirus tunggal
Dari hasil pengujian yang dilakukan perpatahan    pada  spesimen    uji  impak  tirus  tunggal adalah patah ulet. Patah ulet adalah fenomena patah yang  ditandai  oleh  deformasi  plastis  yang  cukup besar,  sebelum  dan  selama  proses  penjalaran  retak. Jenis perpatahan adalah berserat ( fibrous fracture ), yang  melibatkan  mekanisme  pergeseran  bidang- bidang kristal didalam bahan ( logam ) yang ulet.
(a) Hasil pengujian V 1
(b) Hasil pengujian V 2
(c) Hasil pengujian V3
Gambar 8 . Hasil Patahan Pengujian Impak Kampuh V
Dari hasil pengujian yang dilakukan perpatahan    pada  spesimen    uji  impak  kampuh  V adalah patah ulet. Patah ulet adalah fenomena patah yang  ditandai  oleh  deformasi  plastis  yang  cukup besar,  sebelum  dan  selama  proses  penjalaran  retak. Jenis  perpatahan  adalah  berserat  ( fibrous  fracture ), yang  melibatkan  mekanisme  pergeseran  bidang- bidang kristal didalam bahan (logam) yang ulet.
Dari data hasil pengujian ketangguhan impak diketahui  bahwa  pada  kelompok  spesimen  Kampuh V  mempunyai  nilai  ketangguhan  yang  tertinggi sebesar  3,21  joule/mm²,  kemudian  diikuti  dengan harga  impak  kelompok  spesimen  Kampuh  Tirus tunggal  sebesar  2,74  joule/mm²,  angka  ini  turun sekitar  0,47  joule/mm²,  dari  harga  impak  kelompok spesimen  Kampuh  V.  Selanjutnya  diikuti  dengan harga  impak  kelompok  Kampuh  Tirus  Ganda  yang hanya  mencapai  sekitar  0,91  joule/mm²,  nilai  ini turun  dari  pada  kelompok  spesimen  Kampuh  tirus Tunggal  1,83  joule/mm²  dan  kampuh  V  sekitar  2,3 joule/mm 2.
Dari  variasi  kampuh  diperoleh  kampuh  yang sangat  cocok  untuk  di  pakai  pada  penyambungan dua  logam  yang  berbeda  yaitu  baja  St  37  dan  baja AISI  1050  dengan  ketebalan  plat  12  mm  adalah kampuh  V  tunggal,  dengan  harga  impak  rata-rata 3,21  joule/mm 2 ,  dan  selanjutnya  di  ikuti  dengan kampuh  tirus  tuggal  dengan  harga  impak  rata-rata 2,74  joule/mm 2 ,  dan  selanjutnya  dengan  kampuh tirus  ganda,  yang  memiliki  harga  impak  rata-rata terendah sebesar 0,91 joule/mm 2 .
5 Kesimpulan Berdasarkan hasil
penelitian dapat disimpulkan bahwa:
1. Kampuh  V  tunggal  mempunyai  nilai  energi yang diserap tertinggi dengan nilai rata-ratanya sebesar    256  Joule  dan  3,21  Joule/mm 2 , dibandingkan dengan kampuh tirus tunggal dan tirus ganda.
2. Jenis-jenis  perpatahan  yang  terjadi  pada spesimen uji adalah patah ulet dan patah getas, dimana  kampuh  V  dan  Kampuh  tirus  ganda mengalami  patah  ulet,  sedangkan  tirus  tunggal mengalami patah getas.

## Referensi
[1]  Wiryosumarto,  H.  Okumura.  T. Teknologi Pengelasan  Logam, PT..  Pratnya  Paramita, Jakarta Cetakan ke 8, 2000
[2]    I.  Fawaiz.  “Analisis  pengaruh  kekerasan, kekuatan  impak  dan  struktur  mikro  dengan proses laju panas pada baja karbon AISI 1050”, Institut Teknologi Sepuluh Nopember , 2017
[3]    A.  T.  Kuncoro, Pengaruh  Variasi  Arus  Dan Jenis  Kampuh  Pengelasan  Smaw  Terhadap Kekuatan  Tarik  Sambungan  Baja  St  41 ,
Universitas Nusantara Kendiri, 2017.
[4]  S.  A.Jalil,  Z.  Zulkifli,  and  T.  Rahayu, “ANALISA  KEKUATAN  IMPAK  PADA
PENYAMBUNGAN  PENGELASAN  SMAW MATERIAL ASSAB 705 DENGAN VARIASI ARUS PENGELASAN,” J.
POLIMESIN , vol. 15, no. 2, p. 58, Sep. 2017.
[5]   Arif Marwanto, S.P, Shield Metal Arc Welding .
Universitas Negeri yogyakarta, 2007
[6]  Nurdin,  Job  Sheet. Pengujian  Impak  Metode Charpy .  Lhokseumawe  :  Politeknik  Negeri
Lhokseumawe, 2009