## PENGARUH HASIL PENGELASAN GTAW DAN SMAW PADA PELAT BAJA SA 516 DENGAN KAMPUH V TUNGGAL
Cahya Sutowo, Arief Sanjaya Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jurusan Teknik Mesin

## ABSTRAK
Pengelasan  adalah  proses  penyambungan  antara  dua  bagian  logam  atau  lebih dengan  menggunakan  energi  panas  dan  menggunakan  bahan  tambah  atau elektroda  yang  dipanaskan  sehingga  mempunyai  kekuatan.  Dalam  penelitian  ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh hasil pengelasan yang berbeda yaitu  pengelasan  GTAW  (  gas  tungsten  arc  welding  )  dan  pengelasan  SMAW  ( shield  metal  arc  welding  )  pada  pelat  baja  SA  516  terhadap  kekuatan  tarik, kekerasan  dan  struktur  mikro.    pelat  baja  SA  516  adalah  pelat  baja  standar America dari ASME yang termasuk baja karbon rendah dengan nilai carbon 0,17. proses pengelasan yang dilakukan peneliti menggunakan pengelasan manual. heat input  yang  digunakan  pada  pengelaan  GTAW  1709J  /  mm  dan  SMAW  1636J  / mm.  Pada  hasil  pengujian  tarik  hasil  pengelasan  GTAW  lebih  tinggi dibandingkan  pengelasan  SMAW  dengan  selisih  tegangan  tarik  maksimum sebesar  6,62  N/mm 2 (6,62MPa),  selelisih  tegangan  yield  adalah  17,83  N/mm 2 (17,83MPa)  lebih  tinggi  pengelasan  GTAW  serta  pada  elongasi  pengelasan GTAW  lebih  tinggi  dengan  selisih  2,09%  dibandingkan  pengelasan  SMAW, kekerasan pengelasan GTAW tidak terlalu jauh dengan hasil pengelasan.

## 1. PENDAHULUAN
Pengelasan  merupakan  bagian  tak  terpisahkan  dari  pertumbuhan  peningkatan  industri  karena memegang peranan utama dalam rekayasa dan reparasi produksi logam.  Hampir tidak mungkin pembangunan  suatu  pabrik  tanpa  melibatkan  unsur  pengelasan.  Pada  penelitian  ini  pengelasan yang digunakan las GTAW (Gas tungsten arc welding) dan SMAW ( Shield Metal Arc Welding ). Hal  ini sangat  erat  hubungannya dengan  arus listrik,  ketangguhan,  cacat  las, serta retak  yang pada  umumnya  mempunyai  pengaruh  yang  fatal  terhadap  keamanan  dari  konstruksi  yang dilas.Maka  dari  itu  untuk  mengusahakan  terhadap  hasil  pengelasan  yang  baik  dan  berkualitas maka  perlu  memperhatikan  sifat-sifat  bahan  yang  akan  dilas.  Untuk  itu  penelitian  tentang pengelasan  sangat  mendukung  dalam  rangka  memperoleh  hasil  pengelasan  yang  baik. Terwujudnya  standar-standar  yang  teknik  pengelasannya  akan  membantu  memperluas  lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran bangunan konstruksi yang akan dilas. Untuk dapat  mengetahui  pengaruh  hasil  pengelasan  las GTAW dan SMAW pada  pelat  baja  SA  516 terhadap uji tarik, kekerasan dan struktur mikro dari pengelasan maka perlu dilakukan pengujian terhadap benda uji hasil dari pengelasan

## 2. LANDASAN TEORI
2.1.GTAW ( Gas tungsten arc welding )
Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) atau sering juga disebut Tungsten Inert Gas ( TIG ) merupakan salah satu dari bentuk las busur listrik ( Arc Welding ) yang menggunakan inert gas sebagai  pelindung  dengan tungsten atau wolfram sebagai  penghantar  arus  listrik  untuk
menghasilkan las. Skema dari GTAW dapat dilihat dalam Gambar 1.Proses pengelasan GTAW yang  menggunakan  tungsten elektroda  tidak  terumpan  ( non  consumable ) untuk menghasilkan las.  Daerah  las  dilindungi  Gas  pelindung  yang  biasa  digunakan  pada  GTAW adalah gas mulia Argon (Ar) dan Helium (He), atau campuran keduanya. fungsi utama dari gas pelindung adalah melindungi logam las dari kontaminasi udara luar, disamping itu juga sebagai fluida  pendingin elektrode tungsten .  Argon  adalah  gas  mulia  yang  stabil,  sulit  bereaksi  dengan unsur lainnya. Argon sebagai gas pelindung membuat busur lebih stabil dan percikan berkurang. Argon  lebih  mudah  mengion  atau  terionisasi  dibandingkan  dengan  Helium,  sehingga  Argon dapat  diangggap  sebagai  konduktor  listrik.  Konduktivitas  panas  Argon rendah,  menyebabkan pengaliran  panas  melalui  busur  lambat.  oleh  sebeb  itu  flow  rate  yang  digunakan  untuk pengelasan GTAW 7-16 L/min. Helium merupakan gas mulia yang tidak mudah bereaksi dengan unsur lainnya. Kondukivitas panas Helium lebih tinggi dari Argon, sehingga pemindahan panas melalui  busur  lebih  besar,  akibatnya  Helium  lebih  cocok  untuk  proses  pengelasan  logam  yang lebih  tipis,  dan  logam  yang  mempunyai  konduktivitas  panas  yang  tinggi  seperti  alumunium, tembaga,  magnesium,  dll.  Tegangan  busur  lebih  tinggi  jika  menggunakan  Helium  dan  banyak terjadi  percikan  serta  penetrasi  yang  dihasilkan  dangkal.  flow  rate  yang  digunakan  pada pengelasan  GTAW  14-24  L/min.GTAW  mampu  menghasilkan  lasan  berkualitas  tinggi  pada hampir semua jenis  logam  mampu las.  Dalam Hal  ini disebabkan pengelasan menggunakan las GTAW  banyak sekali dibutuhkan tidak hanya untuk pengelasan baja karbon saja melainkan juga digunakan untuk pengelasan stainless steel maupun alumunium.
Gambar 1. Skema Pengelasan GTAW (Gas tungsten arc welding) 9
Gambar 2. Komponen Las GTAW (Gas tungsten arc welding) 9 1
Welding hand book. welding processes .1991.America.hal 75-76

## 2.2.SMAW ( Shield Metal Arc Welding )
SMAW merupakan suatu teknik pengelasan dengan menggunakan arus listrik  berbentuk busur  arus  dan  elektroda  berselaput.  Didalam  pengelasan  SMAW  ini  terjadi  gas  penyelimut ketika  elektroda  terselaput  itu  mencair,  sehingga  dalam  proses  ini  tidak  diperlukan tekanan/ pressure gas inert untuk  mengusir  oksigen  atau  udara  yang  dapat  menyebabkan  korosi atau gelembung-gelembung didalam hasil las-lasan. Proses pengelasan terjadi karena arus listrik yang mengalir diantara elektroda dan bahan las membentuk panas sehingga dapat mencapai 3000 0 C, sehingga membuat elektroda dan bahan yang akan dilas mencair. Berdasarkan jenis arus-nya, pengelasan  ini  dibagi  atas  arus  AC  dan  DC,  dimana  arus  DC  dibedakan  atas Straight  polarity - polaritas langsung dan Reverse polarity - polaritas terbalik. Sedang mesin lasnya terbagi atas dua jenis yaitu constant current - arus tetap dan constant voltage - tegangan tetap, dimana pada setiap pengelasan  busur  arus  listrik  jika  terjadi  busur  yang  membesar  akan  menurunkan  arus  dan menaikkan tegangan serta pada busur yang memendek akan meningkatkan arus dan menurunkan tegangan.
2
Gambar 3. Bentuk Rangkaian Las SMAW 9 Gambar 3. Prinsip Dasar Las SMAW 9
Welding hand book. welding processes .1991.America.hal 45

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Metode  yang  dilakukan  di  penelitian  ini  adalah  metode  eksperimental  dengan mengadakan pengelasan di beberapa titik pada pelat baja SA 516 dengan pengelasan SMAW dan GMAW  dimana  proses  selanjutnya  dilakukan  pengujian  uji  komposisi  kimia,  uji  tarik  dan  uji kekerasan pada pelat baja tersebut.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1.Data Hasil Heat input
Tabel 1. Hasil Record Pengelasan Rata-rata Jenis Pengelasan Volt  Ampere Kecepatan pengelasan Heat input GTAW 12 146 65,8mm/min 1709 J/mm SMAW 24,4 102,6 99,5mm/min 1636 J/mm 4.2.Data Hasil Pengujian Tarik Tabel 2.Hasil Pengujian Tarik Pada Benda Uji Las no Benda uji las Luas penampang 𝐴 0 Perubahan panjang ∆L Luas pada patahan A I Gaya hasil tarik maksimum Fm 1 GTAW 243,52mm 2 17,85mm 102,09mm 2 137,5 kN 2 SMAW 241,93mm 2 16,60mm 96,80mm 2 135 kN 4.3.Kekuatan Tarik
Tabel 3. Hasil Perhitungan Uji Tarik
Jenis Las Tegangan tarik u 
N/mm 2
(MPa) Tegangan yield 0,2% N/mm 2 (MPa) elongasi (%) Reduksi Penampang (%) GMAW 564,63 (564,63) 431,17 (431,17) 29,75 58,07 SMAW 558,01 (558,01) 413,34 (413,34) 27,66 59,98

## 4.4. Analisis Hasil Pengujian Tarik
a. Tegangan tarik (σu)
Nilai  tegangan  tarik  maksimum  las  GTAW  lebih  tinggi  tegangan  tariknya  yaitu  sebesar 564,63 N/mm 2 (564,63MPa) dengan las SMAW  yang sebesar 558,01  N/mm 2 (558.01MPa), selisish  tegangan tarik maksimum pada hasil benda uji las GTAW dan SMAW adalah 6,62 N/mm 2 (6,62MPa).
b. Tegangan yield metode offset 2% (σ o,2 ).
Hasil  benda  uji  las  GTAW  lebih  tinggi  sebesar  431,17  N/mm 2 (431,17MPa)  sedangkan tegangan yield las SMAW sebesar 413,34 N/mm 2 (413,34MPa). Selisih tegangan yield antara las GTAW dan las SMAW sebesar 17,83 N/mm 2 (17,83MPa).
c. Elongasi (e)
Hasil  nilai  elongasi  las  GTAW  lebih  besar  dengan  nilai  29,75%  dan  elongasi  las  SMAW yang  nilainya  27,66%,  selisih  elongasi  pada  benda  uji  las  GTAW  dan  las  SMAW  tersebut adalah  2,09%.
d. Reduksi (q)
Reduksi las SMAW sebesar 59,98 % dari hasil pengujian tariknya, dan reduksi benda uji las GTAW sebesar 58,07 %. Selisih reduksi las SMAW terhadap GTAW sebesar 1,91%.

## 4.5.  Hasil Uji Kekerasan ( Vickers )
Tabel 4. Hasil Uji Kekerasan Vickers benda uji las GTAW dan las SMAW

## 4.6. Analisis Hasil Pengujian Kekerasan
a. Daerah HAZ B pada uji kekerasan benda uji las GTAW dan uji kekerasan las SMAW yang sudah  dirata-ratakan,  harga  uji  kekerasan  benda  uji  las  GTAW  sebesar  220,06  HVn  dan benda  uji  harga  kekerasan  las  SMAW  200,6  HVn.  Pada  benda  uji  las  GTAW  lebih  keras dibandingkan  las  SMAW.  mungkin  dikeranakan    pada  benda  uji  las  GTAW  mendapat penyerapan panas lebih cepat akibat dari heat input yang besar pada tabel 4.2.
2. Daerah  logam  las  pada  benda  uji  hasil  kekerasan  las  GTAW  mendapat  hasil  kekerasannya 256,0  HVn  jauh  lebih  keras  dibandingkan  pada  benda  uji  hasil  uji  kekerasan  las  SMAW sebesar  207,6  HVn.  penyebab  hasil  uji  kekerasan  pada  las  GTAW  jauh  lebih  keras dibandingkan uji kekerasan SMAW, dikarnakan pada komposisi kimia elektroda las GTAW
Posisi Kekerasan Mikro Vickers (HVn) Rata-rata Keterangan GTAW SMAW GTAW SMAW Base Metal A
189,0 165,8
189,0      165,8 Mikro
Vickers
Beban  200 gf
Indentor Intan 189,0 165,8 189,0 165,8 HAZ B 220,6 200,6 220,6        200,6 220,6 200,6 220,6 200,6 Daerah Lasan 256,0 207,3 256,0        207,3 256,0 207,3 256,0 207,3 HAZ D 231,8 184,0 231,8       184,0 231,8 184,0 231,8 184,0 Base Metal B 189,0 175,3 189,0        175,3 189,0 175,3 189,0 175,3
kandungan  silicon  dan  mangan  lebih  besar  serta heat  input pada  proses  pengelasan    lebih besar dibandingkan elektroda dan heat input las SMAW.
3. Daerah  HAZ  D  yang  setelah  mendapat  hasil  kekekrasan  pada  benda  uji  las  GTAW  harga kekerasannya sebesar 231,8 HVn dan harga kekerasan pada las SMAW sebesar 184,0 HVn. Penyebab    kekerasan  pada  HAZ  D  pada  uji  kekerasan  las  GTAW  lebih  keras  nilai  harga kekerasanya dibandingkan uji kekersasan las SMAW mungkin pada daerah HAZ D pada las GTAW penyerapan panas akibat heat input dari proses pengelasan yang diterima lebih cepat terserap pada ke base metal 2.
4. Daerah base metal B harga kekerasan las GTAW sebesar 189,0 HVn dan harga kekerasan las SMAW  sebesar  175,3  HVn.  harga  kekerasan  pada  las  GTAW  lebih  besar  mungkin dikarenakan perambatan panas dari heat input yang lebih besar dari las SMAW

## 4.7. Hasil Pengujian Struktur Mikro
Ferrit pearlite Gambar 4. Struktur Mikro  benda uji las GTAW Pada Daerah Base Metal A ferrit bainit
Gambar 5. Struktur Mikro Benda Uji Las GTAW Pada DaerahHAZ B
bainit martensit   ferrit
Gambar 6. Struktur Mikro Pada Benda Uji Las GTAW Daerah Logam Lasan Ferrit bainit
Gambar 7.  Struktur Mikro Pada Benda Uji Las GTAW Pada DaerahHAZ D
Ferrit
pearlit Gambar 8. Struktur Mikro Benda Uji Las GTAW Pada DaerahBase metal B Ferrit pearlite
Gambar 9. Struktur Mikro Benda Uji Las SMAW Pada DaerahBase Metal A Ferrit widmastatten ferrit
Gambar 10 Struktur Mikro Benda Uji Las SMAW Pada Daerah HAZ B Martensit              ferrit     perlite
Gambar 11 Struktur Mikro Pada Benda Uji Las SMAW Pada Daerah Logam Las
Bainit ferrit
Gambar 12 Struktur Mikro Pada Benda Uji Las SMAW Pada Daerah HAZ D

## Ferrit    pearlite

## Gambar 13 Struktur Mikro Pada Benda Uji Las SMAW Pada Daerah Base Metal B
Analisis Hasil Pengujian Metalografi Struktur Mikro.
a. Daerah  base  metal  A  pada  benda  uji  las  GTAW  dan  las  SMAW  terdapat  butiran  ferrit  dan butiran pearlite. Butiran ferrit dan pearlite akan tampak pada baja karbon rendah dikarnakan ferrit adalah besi dan pearlit adalah karbon.
b. Pada  daerah    HAZ  B  adalah  daerah  yang  terpengaruh  panas,  benda  uji  las  GTAW  terlihat butiran ferrit dan bainit. Sedangkan pada benda uji las SMAW terlihat butiran ferrit dan ferrit widmanstatten .  butiran  bainit  cenderung  lebih  keras  dibandingkan  dengan  ferrit widmanstaatten .
c. Pada  daerah  logam  las  adalah  daerah  dimana  pencairan  elektroda  akibat heat  input .  pada daerah  logam  las  butiran  yang  terlihat  pada  las  GTAW  adalah  ferrit  ,  bainit  dan  martensit yang  kasar  dikarnakan  pada  daerah  logam  las  adanya  pendinginnan  yang  cepat  akibat terserapnya  masukan  panas  dari heat  input ke  daerah  HAZ  B  dan  HAZ  D  yang menimbulkkan  butiran  maretensit.  sedangkan  pada  las  SMAW  hanya  terdapat  ferrit,  pearlit dan  martensit  yang  halus.  halusnya  butiran-butiran  mempengaruhi  kekerasan  namun  pada butiran-butiran  yang  terlihat  agak  kasar  justru  lebih  keras  dibandingan  yang  halus  hal tersebut terbukti pada uji kekerasan
d. Daerah  HAZ  D  pada  las  GTAW  terlihat  butiran  bainit  dan  ferrit  agak  sedikit  kasar.  Pada daerah HAZ D pada las SMAW juga terdapat butiran ferrit dan Bainit yang halus. terlihatnya butiran  bainit  pada  benda  uji  las  GTAW  yang  lebih  kasar  dari  pada  bainit  benda  uji  las SMAW karena pendinginan cepat yang terserap pada daerah base metal B.
e. Struktur mikro yang terlihat pada daerah base metal B pada benda uji las GTAW dan benda uji  las  SMAW  terlihat  butiran  ferrit  dan  pearlit.  butiran  pearlit  adalah  karbon  teradi  karena pendinginan lambat, butiran pearlite lebih keras dibandingkan butiran ferrit.

## 5.1.KESIMPULAN
1. Pada  hasil  pengujian  tarik  hasil  pengelasan  GTAW  lebih  tinggi  dibandingkan  pengelasan SMAW  dengan  selisih  tegangan  tarik  maksimum  sebesar  6,62  N/mm 2 (6,62MPa),  seleisih tegangan  yield  adalah  17,83  N/mm 2 (17,83MPa)  lebih  tinggi  pengelasan  GTAW  serta  pada elongasi  pengelasan  GTAW  lebih  tinggi  dengan  selisih  2,09%  dibandingkan  pengelasan SMAW,  namun  pada    reduksi  hasil  pengelasan  SMAW  lebih  tinggi  dibandingkan  hasil pengelasan GTAW dengan selisih 1,91%. dari pengujian tarik hasil pengelasan GTAW lebih kuat dibandingkan hasil pengelasan SMAW terhadap pelat baja SA 516.
2. Pada  pengujian  kekerasan  hasil  pengelasan  GTAW  lebih  besar  harga  kekerasannya  pada daerah base metal A harga kekerasan 189,0 HVn, HAZ B harga kekerasan 220,6 HVn, logam las harga kekerasan 256,0HVn dan HAZ D 231,8 HVn dan base metal B dengan harga 189,0 HVn dibandingkan hasil pengelasan SMAW dengan harga kekerasan pada daerah base metal A 165,8 HVn, daerah HAZ B 200,6 HVn, logam las 207,6 HVn, daerah HAZ D 184,0 HVn dan  pada  base  metal  B  harga  kekerasanya  175,3  HVn.  penyebab  harga  kekerasan  hasil pengeasan  GTAW  lebih  keras  dibandingkan  harga  kekerasan  hasil  pengelasan  SMAW mungkin dikarenakan penyerapan dan perambatan pada masukan panas dari heat input yang lebih besar pengelasan GTAW.
3. Hasil  penelitian  pengujian  striktur  mikro  pengelasan  GTAW  terlihat  butirannya  lebih  kasar dan pengelasan SMAW terlihat  butiranya lebih halus.  penyebab butiran halus  dan kasarnya butiran tergantung pada masukan panas dari heat input serta pendinginannya.
4. Setelah  pengujian  kekuatan  tarik,  kekerasan  dan  struktur  mikro  hasil  pengelasan  GTAW lebih kuat dan keras serta lebih getas dibandingkan hasil pengelasan SMAW terhadap pelat baja SA 516.

## 5.2.SARAN
1. Dalam  Proses  pengelasan  harus  menggunakan  robot welding agar  dalam  hasil  proses pengelasan biasa lebih baik dan maksimal.
2. Perlunya perlakuan panas ( heatretment ) setelah hasil pengelasan agar kekerasan rata

## DAFTAR PUSTAKA
1. An internasional code 2010 asme boiler sect IIA dan Pressure Vessel code
2. Djafri, Sriati..Terjemah dari Manufacturing Proceses . 1983.Jakarta. Erlangga.
3. http : //taryza.wordpress.com/2008/06/30/hello-world/
4. http : //www.scribd.com/doc/31678074/SMAW-dan-GTAW
5. http : //nadhifosakaeng.blogspot.com/
6. Kobelco Welding Handbook. Welding Consumables and Processes . 2008. Japan
7. Miller electric MFG. 2008, Guiledelines for gas tungsten arc welding (GTAW)
8. Welding hand book. welding processes .1991.America
9. Wiryosumarto, Harsono, Prof, Dr,Ir.Okumura,Toshie,Prof,Dr.2000, Teknologi Pengelasan, ajkarta, Paramita