Pengaruh interpass temperatur terhadap sifat mekanik proses pengelasan SMAW material carbon steel SS400 (Effect of temperature interpasses on mechanical properties welding process of SMAW SS400 carbon steel material)
Muqsalmina 1 , Syukran 2 , Hanif 3 1,2,3 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl.Banda Aceh-Medan Km.280 Buketrata Email : muksalmina.lsm@gmail.com

## Abstrak
Pengelasan merupakan proses penyambungan logam dengan cara pencairan melalui pemanasan. Interpass temperatur dapat  mempengaruhi  cepat  lambatnya  laju  pendinginan  dan  turut  menentukan  prosentasi  terbentuknya  accicular ferrite,  laju  pendinginan  lebih  lambat  akan  terbentuk  accicular  ferrite  yang  lebih  banyak.  Accicular  ferrite  ini merupakan  struktur yang diharapkan dari  setiap proses pengelasan karena  memiliki  properties  yang  lebih tangguh. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  interpas  temperatur  terhadap  sifat  mekanik  proses  pengelasan SMAW material carbon steel SS400. Spesimen pengelasan diberi variasi perlakuan temperatur interpas yakni 100 o C, 150 o C,  dan  200 o C.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  variasi  temperatur  interpas  dapat  mempengaruhi  nilai kekuatan  tarik  suatu  material  hasil  lasan.  Nilai  tegangan  pada  spesimen  interpas  100 o C  adalah  sebesar  38,26 Kgf/mm 2 .  Nilai  tegangan  pada  spesimen  interpas  150 o C  adalah  sebesar  39,09  Kgf/mm 2 .  Nilai  tegangan  pada spesimen 200 o C adalah sebesar 37,37 Kgf/mm 2 .Nilai tegangan tanpa perlakuan adalah sebesar 32,21 Kgf/mm 2 .
Kata Kunci : Pengelasan, Carbon Steel SS400, Uji Tarik, Temperatur Interpass

## Abstract
Welding  is  the  process  of  joints  metals  by  melting  through  heating.  Interpass  temperature  can  influence  the  rapid slowing of the cooling rate and also determine the percentage of accicular ferrite formation, the slower cooling rate will form more accicular ferrite. Accicular ferrite is a structure that is expected from every welding process because it has more resilient properties. This study aims  to determine the effect  of  temperature interpas on the mechanical properties of the welding process SMAW SS400 carbon steel material. Welding specimens were given variations in interpas  temperature  treatment  namely  100oC,  150oC,  and  200oC.  The  results  showed  that  interpas  temperature variation  could  affect  the  tensile  strength  value  of  welded  material.  The  voltage  value  on  the  100oC  interpas specimen is 38.26 Kgf / mm2. The value of the stress in the 150oC interpas specimen is 39.09 Kgf / mm2. The value of the stress in the 200oC specimen is 37.37 Kgf / mm2. The value of the stress without treatment is 32.21 Kgf / mm2.
Keywords: Welding, SS400 Carbon Steel, Tensile Test, Interpass Temperature
1 Pendahuluan
Pengelasan memunculkan efek pemanasan setempat dengan temperatur yang tinggi menyebabkan logam mengalami ekspansi termal maupun penyusutan saat pendinginan. Panas yang terjadi akan mempengaruhi  distribusi  suhu,  tegangan  sisa,  dan distorsi.  Selain  itu  panas  juga  mempengaruhi transformasi  fasa  yang  selanjutnya  berpengaruh  pada struktur mikro dan sifat-sifat fisik dan mekanik las.
Proses  terbentuknya  struktur  mikro  berkaitan  erat dengan  fenomena  laju  pendinginan  yang  terjadi. Mengingat  faktor  laju  pendinginan  mempunyai  arti yang sangat krusial pada temperatur kritis (antara 800 o
C  sampai  dengan  500 o C)  karena  pada  temperatur  ini sangat rentan sekali akan terbentuknya  fasa-fasa  keras yang sangat tidak diharapkan yang dapat menimbulkan kemungkinan  terjadinya  cacat  pengelasan  yang  dapat mengurangi ketangguhan hasil las.
Interpass temperatur dapat  mempengaruhi  cepat lambatnya  laju  pendinginan  dan  turut  menentukan prosentasi terbentuknya accicular ferrite , laju pendinginan  lebih  lambat  akan  terbentuk accicular ferrite yang  lebih  banyak. Accicular  ferrite ini merupakan struktur yang diharapkan dari setiap proses pengelasan  karena  memiliki properties yang  lebih tangguh.  Tujuan  dari  penelitian  adalah  untuk mengetahui  pengaruh  interpas  temperatur  terhadap kekuatan tarik  material SS400 pada proses pengelasan SMAW.
2 Studi Literatur
Pengelasan dapat diartikan dengan proses penyambungan dua buah logam sampai titik rekristalisasi  logam,  dengan  atau  tanpa  menggunakan bahan tambah dan  menggunakan energi panas sebagai pencair  bahan  yang  dilas.  Pengelasan  juga  dapat
diartikan  sebagai  ikatan  tetap  dari  benda  atau  logam yang dipanaskan .
Kekuatan  sambungan  las  dipengaruhi  beberapa faktor  antara  lain:  prosedur  pengelasan,  bahan, elektroda dan jenis kampuh yang digunakan [1].

## 2.1 Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
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.
Bila  digunakan  arus  listrik  besar  maka  butiran logam cair yang terbawa menjadi halus dan sebaliknya bila  arus  kecil  maka  butirannya  menjadi  besar.  Pola pemindahan  logam  cair  sangat  mempengaruhi  sifat mampu  las  dari  logam.  Logam  mempunyai  sifat mampu las yang tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran yang halus [2]. Prinsip kerja las SMAW terlihat pada gambar 1 di bawah ini:
Gambar 1 . Prinsip Kerja Las SMAW
Arus listrik yang mempunyai arus besar ini adalah menimbulkan  bunga  api  pada  elektroda  las  yang berhubungan  dengan  bagian  yang  akan  disambung (dilas)  sehingga  terjadilah  panas  yang  tinggi  untuk melelehkan  logam. Sumber arus pada  mesin  las  listrik adalah  arus  bolak-balik (AC) ,  arus  searah (DC) atau juga bisa AC-DC .
Pemilihan  dalam  penggunaan  jenis  arus  baik AC maupun DC ditentukan  dari  jenis  material  yang  akan dilas  karena  nantinya  akan  mempengaruhi  masukan panas pada saat proses pengelasan.

## 2.2  Struktur Mikro Daerah Las
Daerah  las-lasan  terdiri  dari  tiga  bagian  yaitu: daerah  logam  las,  daerah  pengaruh  panas  atau heat affected zone disingkat menjadi HAZ dan logam induk yang tak terpengaruhi panas.
1. Daerah logam las. Daerah logam las adalah bagian dari  logam  yang  pada  waktu  pengelasan  mencair dan  kemudian  membeku.  Komposisi  logam  las
terdiri  dari  komponen  logam  induk  dan  bahan tambah dari elektroda.
2. Daerah  pengaruh  panas  atau Heat  Affected  Zone (HAZ). Daerah pengaruh panas atau Heat Affected
Zone (HAZ) adalah logam dasar yang bersebelahan  dengan  logam  las  yang  selama proses  pengelasan  mengalami  siklus  termal pemanasan dan pendinginan cepat sehingga daerah ini yang paling kritis dari sambungan las.
3. Daerah  logam  induk.  Logam  induk  adalah  bagian logam  dasar  di  mana  panas  dan  suhu  pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan- perubahan struktur dan sifat.

## 2.3  Baja Karbon
Baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan  sedikit  Si,  Mn,  P,  S  dan  Cu.  Baja  karbon rendah  adalah  baja  dengan  kadar  karbon  kurang  dari 0,3%,  baja  karbon  sedang  mengandung  0,3%  sampai 0,6%  karbon  dan  baja  karbon  tinggi  berisi  karbon antara  0,6%  sampai  1,7%.  [3].  Komposisi  kimia  baja karbon SS400 terlihat seperti tabel 1 dibawah ini.
Tabel 1 Komposisi kimia baja karbon SS400

## 2.4  Interpass Temperature
Interpass  Temperature adalah  proses  mengontrol suhu  logam  las  sebelum  dilakukan  pengelasan berikutnya  pada  logam  las  yang  sebelumnya.  Metode yang umum dilakukan adalah dengan  memonitor suhu logam  lasan  serta  memasang thermal  blanket bila diperlukan.  Pengontrolan  Interpass  temperature  perlu dilakukan dengan tujuan sebagai berikut.
1. Melarutkan  hidrogen  yang  terperangkap  saat dilakukan proses pengelasan.
2. Menurunkan laju pendinginan.
3. Untuk  mendapatkan  ukuran  butir  yang  lebih  baik atau struktur mikro yang diharapkan.

## 2.5  Acicular Ferrite
Pertumbuhan Acicular  ferrite difasilitasi  oleh adanya  kerapatan  dari  tempat  nukleasi  yang  tinggi. Inklusi  membantu  untuk  tumbuhnya acicular  ferrit yang  berbentuk  jarum  dengan  orientasi  arah  acak. Struktur acicular  ferrit inilah  yang  diharapkan  dari setiap  proses  pengelasan,  karena  struktur  ini  sebagai interlocking  structure yang  mampu  menghambat  laju perambatan retak. Keuletan dan ketangguhan logam las akan  meningkat  jika  struktur  mikro  yang  terbentuk berupa acicular ferrit. Acicular  ferrit memiliki high  tensile  strength, ketangguhan  yang  baik,  tahan  terhadap  korosi  dan kemampuan  las  yang  baik.  Jenis  struktur  mikro  ini terbentuk  sekitar  temperatur  650 o C  dan  mempunya
ketangguhan  paling  tinggi  dibanding  dengan  struktur mikro lainnya.

## 2.6  Pengujian Kekuatan Tarik
Proses tensile test atau pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik benda uji . Pembebanan  tarik  adalah  pembebanan  yang  diberikan pada benda dengan memberikan gaya tarik berlawanan arah  pada  salah  satu  ujung  benda  [4].  Pada  pengujian tarik  beban  diberikan  secara  kontinu  dan  pelan–pelan bertambah  besar,  bersamaan  dengan  itu  dilakukan pengamatan  mengenai  perpanjangan  yang  dialami benda uji dan dihasilkan kurva tegangan regangan

## 3. Metode Penelitian
Alat  yang  digunakan  selama  melakukan penelitian  ini  adalah  mesin  las  SMAW.  Sedangkan bahan yang digunakan adalah Pelat carbon steel SS400 dengan ukuran tebal 6 mm, lebar 200 mm, dan panjang 300  mm.  Elektroda  E7018  dengan  diameter  3.2  mm. Pelat  carbon  steel  SS400  terlihat  seperti  gambar  2 dibawah ini.
Gambar 2. Pelat carbon steel SS400
Proses  pengelasan  menggunakan  las  SMAW dengan  polaritas  DCEP  ( Direct  Current  Electrode Positive ).  Elektroda  yang  digunakan  E7018  dengan diameter  elektroda  ø  3.2  mm.  pembentukan root  face selebar 3 mm, root gap antara 2 pelat yang akan di las dengan  ukuran  3  mm,  arus  pengelasan  sebesar  85 Ampere. Selanjutnya mulai dilakukan pengelasan yang dimulai  dari  pengelasan root  pass. Ketika  pengelasan root pass sudah selesai dilakukan maka temperatur dari material  tersebut  di  ukur  dengan  menggunakan thermocouple untuk mengetahui apakah temperaturnya sudah  berada pada 200 o C seperti terlihat pada gambar 3 berikut.
Gambar 3. Temperatur interpas
Jika  temperatur  sudah  mencapai  200 o C  maka dilanjutkan  dengan  pengelasan fill  pass, dan cover pass . Cara tersebut dilakukan kembali untuk mengelas spesimen  berikutnya  hanya  saja  untuk  pengelasan spesimen selanjutnya menggunakan temperatur interpas 150 o C dan 100 o C seperti gambar 4 berikut.
Gambar 4. Hasil lasan
Spesimen  yang  sudah  dilakukan  pengelasan dengan  variasi  interpas  temperatur  100 o C,  150 o C,  dan 200 o C selanjutnya  dilakukan  pengujian  tarik  untuk mengetahui  nilai  kekuatan  tarik  pada  spesimen tersebut.  Spesimen  uji  tarik  mengacu  pada  standar ASTM  E8  dengan  panjang  25  mm,  lebar  6  mm,  dan panjang  keseluruhan  100  mm.  Untuk  jelasnya  lihat pada  gambar  5  dibawah  ini.  Setiap  variasi  interpas temperatur  jumlah  spesimen  untuk  uji  tarik  berjumlah 3 spesimen. Jumlah spesimen yang harus dipersiapkan sebanyak  9  spesimen  untuk  tiga  variasi  interpas temperatur. Spesimen uji terlihat seperti pada gambar 5 di bawah ini.
Gambar 5. Spesimen uji tarik

## 4. Hasil dan Pembahasan
Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat- sifat mekanis dari material baja paduan rendah sebagai material  uji  dalam  penelitian  ini.  Spesimen  uji  tarik terlihat seperti pada gambar 6 dibawah ini.
Gambar  6. Spesimen uji tarik  interpas 100 o C, 150 o C, 200 o C, dan raw material
Data  hasil  pengujian  tarik  pada  kelompok raw materials dan  kelompok  variasi  arus  pengelasan  yang sudah diperoleh dapat dilihat pada tabel 2 dibawah ini.
Tabel 2 Nilai hasil uji tarik
Data pada tabel 2 nilai hasil uji tarik dapat dilihat pada diagram batang dibawah ini.
Gambar 7. Nilai tegangan luluh
Data  pada  gambar  7  diatas  menunjukkan  nilai tegangan  luluh  untuk  spesimen  raw  material  sebesar 23.8  Kgf/mm 2 .  Nilai  tegangan  luluh  untuk  spesimen interpass  100 o C  sebesar  32.03  Kgf/mm 2 ,  hal  ini menunjukkan  bahwa  terjadinya  peningkatan  tegangan luluh  sebesar  8.23  Kgf/mm 2 antara  spesimen  raw material dan spesimen yang dilakukan interpass 100 o C. Selanjutnya  nilai  tegangan  luluh  untuk  spesimen interpass 150 o C sebesar 31.3 Kgf/mm 2 , ini menunjukkan  bahwa  terjadi  penurunan  sebesar  0.73 Kgf/mm 2 antara  spesimen  interpass  100 o C.  Pada spesimen  interpass  200 o C  memiliki  nilai  tegangan luluh  paling  tinggi  diantara  spesimen  raw  material, interpass  100 o C,  dan  interpass  150 o C  yakni  sebesar 32.47 Kgf/mm 2 .
Selama  proses  pengelasan,  siklus  thermal  terjadi pada  daerah  logam  las  dan  HAZ  diantaranya  yaitu pemanasan  hingga  mencapai  suhu  tertentu  yang kemudian  diikuti  dengan  pendinginan.  Hal  tersebut mempengaruhi struktur mikro dan sifat mekanik logam
las  dan  HAZ,  sehingga  logam  las  akan  mengalami transformasi fasa.
Nilai  tegangan  tarik  untuk  spesimen  raw  material sebesar  32.21  Kgf/mm 2 .  Nilai  tegangan  tarik  untuk spesimen  interpass  100 o C  adalah  sebesar  38.26 Kgf/mm 2 ,  terlihat  bahwa  terjadi  peningkatan  tegangan tarik  sebesar  6.05  Kgf/mm 2 antara  spesimen  raw material dengan spesimen interpass 100 o C. Selanjutnya nilai  tegangan  tarik  pada  spesimen  interpass  150 o C memiliki  nilai  sebesar  39.09  Kgf/mm 2 ,  hal  ini menunjukkan  bahwa  terjadinya  peningkatan  nilai tegangan  tarik  sebesar  6.88  Kgf/mm 2 dari  spesimen raw  material  dan  0.83  Kgf/mm 2 dari  spesimen interpass  100 o C.  Nilai  tegangan  tarik  spesimen interpass 200 o C memiliki nilai sebesar 37.37 Kgf/mm 2 , ini menunjukkan bahwa terjadi penurunan sebesar 0.89 Kgf/mm 2 antara spesimen interpass 100 o C dan sebesar 1.72  Kgf/mm 2 antara  spesimen  interpass  150 o C.  Nilai tegangan tarik terlihat seperti gambar 8 dibawah ini.
Gambar 8. Nilai tegangan tarik
Nilai  perpanjangan  untuk  spesimen  raw  material adalah  sebesar  12.73  %.  Nilai  perpanjangan  untuk spesimen  dengan  suhu  interpass  100 o C  adalah  sebesar 11.33  %,  ini  memperlihatkan  terjadinya  penurunan sebesar  1.4  %  dari  spesimen  raw  material.  Pada  suhu interpass  150 o C  memiliki  nilai  perpanjangan  sebesar 11.35  %,  terjadi  peningkatan  sebesar  0.02  %  dari spesimen  interpass  100 o C.  Nilai  perpanjangan  suhu interpass  200 O C  adalah  sebesar  11.11  %.  Nilai perpanjangan  tertinggi  terjadi  pada  spesimen  raw material  dan  nilai  perpanjangan  terendah  terjadi  pada spesimen dengan suhu interpass 200 o C. Nilai regangan terlihat seperti pada gambar 9 dibawah ini.
Gambar 9. Nilai regangan
Variasi interpass temperature akan mempengaruhi struktur  pada  logam  las.  Struktur  yang  semakin  kasar menandakan  tingkat  kekuatan  pada  logam  las  akan semakin getas. Perbedaan  yang signifikan dipengaruhi suhu interpass  temperatur ,  semakin  tinggi  suhu
interpass  temperatur maka  letak  butir-butir ferrite semakin  besar.  Hal  tersebut  akan  mengakibatkan tingkat kekuatan yang tinggi pada hasil lasan.

## 4.1  Patahan Hasil Uji Tarik
Hasil  patahan  hasil  uji  tarik  spesimen  interpass 100 o C,  150 o C,  dan  200 o C  memperlihatkan  bahwa patahan  yang  terjadi  pada  spesimen  tersebut  adalah patahan  ulet.  Patah  ulet  merupakan  patah  yang diakibatkan  oleh  beban  statis  yang  diberikan  pada material, jika beban dihilangkan maka penjalaran retak akan  berhenti.  Patah  ulet  ini  ditandai  dengan penyerapan  energi  disertai  adanya  deformasi  plastis yang  cukup  besar  di  sekitar  patahan,  sehingga permukaan  patahan  nampak  kasar,  berserabut,  dan berwarna  kelabu.  Patahan  3  spesimen  interpass  100 o C tidak terjadi pada area pengelasan. Patahan paling baik terjadi  pada  spesimen  interpass  150 o C,  patahannya jauh  dari  area  pengelasan  sedangkan  pada  patahan spesimen  interpass  200 o C  1  spesimen  patah  pada  area pengelasan  dan  2  spesimen  lainnya  patah  pada  area yang  dekat  dengan  pengelasan.  Hasil  uji  tarik  terlihat seperti pada gambar 10 dibawah ini.
Gambar  10. Hasil  uji  tarik  spesimen  interpas  100 o C, 150 o C, 200 o C, dan raw material
Siklus thermal yakni pencairan kemudian pembekuan.  Kondisi  ini  menyebabkan  perubahan struktur  mikro  dari  logam  yang  bersangkutan, sedangkan  perubahan  ukuran  butir  dan  struktur  yang terbentuk  pada  struktur  mikro  mengakibatkan  nilai kekuatan tarik yang berbeda.

## 5. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Variasi interpass temperatur mempengaruhi terhadap  nilai  kekuatan  tarik  suatu  material  hasil lasan.
2. Hasil  patahan  hasil  uji  tarik  spesimen  interpass 100 o C,  150 o C,  dan  200 o C  memperlihatkan  bahwa patahan  yang  terjadi  pada  spesimen  tersebut adalah patahan ulet.
3. Nilai regangan tertinggi terjadi pada raw material dengan nilai 12.73 %, selanjutnya pada temperatur interpas  150 o C  dengan  nilai  11.35  %.  Nilai regangan  terendah  terjadi  pada  spesimen  yang dilakukan temperatur interpas 200 o C dengan nilai 11.11 %.

## Saran
1. Perlu ditambahkan inspeksi pada hasil pengelasan untuk  mengetahui  hasil  las  sudah  sesuai  dengan spesifikasi,  karena  cacat  las  yang  terjadi  akibat kesalahan pada proses pengelasan akan mempengaruhi data dari proses pengujian.
2. Perlu  ditambahkan  proses  pengujian  lainnya seperti uji kekerasan dan uji impek pada spesimen yang akan dilakukan pengujian.

## Referensi
[1] Ichsan,T.  A. Pengaruh  Arus  Pengelasan Terhadap  Laju  Korosi  dan  Kekerasan  pada Pelat  Baja  ST37. Jurusan  Teknik  Mesin.
Politeknik Negeri Lhokseumawe. 2018
[2] Putut,  D. Teknik  Las  SMAW  2. . Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia. 2013 [3] Yusim,  A.K. Pengaruh  Pengelasan  GMAW Terhadap Ketahanan Korosi Baja SS400 Studi Kasus  di  PT.  Inka  Madiun. Institut  Teknologi
Sepuluh November Surabaya. 2013 [4] Santoso,  J. Pengaruh  Arus  Pengelasan Terhadap  Kekuatan  Tarik  dan  Ketangguhan Las SMAW dengan Elektroda E7018 .
Universitas Negeri Semarang.