## ANALISA PENGELASAN DINGIN DENGAN MENGGUNAKAN METODE HIGH FREQUENCY ELECTRICAL RESISTANCE WELDING PADA PROSES PEMBUATAN PIPA BAJA STKM 13B
Naryono, Indra Suharyadi
Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jurusan Teknik Mesin

## ABSTRAK
Penelitian ini adalah untuk mengetahui data tentang hasil dan perhitungan pengaruh besar arus pada pengelasan, dimana besar arus pada pengelasan tersebut berpengaruh terhadap perubahan mekanis dan struktur mikro pada bahan  STKM  13B  dengan  ketebalan  5.0  Masukan  dalam  penelitian  ini didapat dari hasil pengelasan dengan cara percobaan besar arus pengelasan yang  berbeda,  dimana  untuk  mengetahui  kekuatan  sambungan  las  pada bahan  STKM  13B  merupakan  komponen  rangka  kendaraan  mobil. Dianalisa adalah Pengujian Metalografi , Pengujian Kekerasan , Pengujian Flatenning  ,  Pengujian  Expanding  ,  dan  pengujian  ECT  (  Eddy  Current Testing ) dimana besar arus yang digunakan adalah 1440 A, 1438 A, 1435 A,  1430  A.  Hasil  Penelitian  dan  pembahasan  mengenai  pengaruh  besar arus  pengelasan,  dalam  hal  ini  menyatakan  bahwa  dengan  menggunakan besaran arus pengelasan yang berbeda menunjukkan bahwa semakin besar arus  yang  digunakan  pada  pengelasan  maka  diperoleh  hasil  yang maksimal  dan  hasil  dari  ketiga  besar  arus  pengelasan  yang  berbeda  pada pengelasan  yang  menggunakan  besar  arus  pengelasan  1440  yang menghasilkan pengelasan paling optimal.
Kata kunci : besarnya arus  , kondisi pengelasan .

## 1. PENDAHULUAN
Baja  karbon  rendah  merupakan  material  yang  banyak  dipergunakan  dalam  industri Luasnya  pemakaian  baja  karbon  rendah  dikarenakan  baja  tersebut  mempunyai  kekuatan,  sifat mampu  bentuk  dan  mampu  las  yang  baik.  Sifat  mampu  las  ini  menjadi  penting  karena  dalam industri kendaraan bermotor dikenal adanya penyambungan antara komponen yang satu dengan yang  lain  yang  menggunakan  teknik  pengelasan.  Salah  satu  teknik  pengelasan  yang  banyak digunakan dalam industri kendaraan bermotor adalah pengelasan kampuh kontinyu atau dikenal dengan continous  seam  welding ( electrical  resistance  welding ).Salah  satu  proses  terpenting dalam  industri  logam,  permesinan  dan  manufaktur  proses  adalah  proses  penyambungan  logam. Penggunaan teknologi las  seperti pada pipa baja karbon rendah, menuntut mutu pengelasan yang baik.  Penggunaan  pipa  baja  ini  banyak  digunakan  dalam  otomotif  seperti  kendaraan  roda  dua maupun roda empat.  Bagian  –  bagian seperti fork pipe , housing tube ,cylinder dan lain  –  lain. Bagian – bagian tersebut tergolong part  yang mempunyai tingkat keamanan  yang tinggi karena menyangkut dengan keselamatan manusia. Salah satu teknik pengelasan yang digunakan di dunia industri  adalah  dengan  menggunakan Electrical  Resistance  Welding (  ERW  ),  keuntungannya dalam menggunakan metode pengelasan ini adalah Laju produksi  yang sangat tinggi, ketepatan dan  reproduktifitas  tinggi,  dengan  peralatan  yang  semi  otomatis,.Dalam  banyak  kasus
sambungan las pada pipa baja, sering dijumpai timbulnya retak yang disebabkan oleh pengelasan dingin.  Pengelasan  dingin  dapat  terjadi  karena  pengaruh  dari  salah  parameter  las  akibat  dari pengaturan kecepatan pengelasan dan tenaga pengelasan .

## 2. LANDASAN TEORI PENGUJIAN TANPA MERUSAK  ( NON DESTRUCTIVE    TESTING )
Non  Destructive  Testing  adalah  aktifitas  tes  atau  inspeksi  terhadap  suatu  benda  untuk mengetahui adanya  cacat, retak, atau discontinuty lain  tanpa merusak benda  yang kita test  atau inspeksi.  Pada  dasarnya,  test  ini  dilakukan  untuk  menjamin  bahwa  material  yang  kita  gunakan masih  aman  dan  belum  melewati  damage  tolerance.  Material  pesawat  diusahakan  semaksimal mungkin tidak mengalami kegagalan ( Failure ) selama masa penggunaan. NDT dilakukan paling tidak sebanyak dua kali. Pertama, selama dan diakhir proses fabrikasi, untuk menentukan suatu komponen  dapat  diterima  setelah  melalui  tahap  –  tahap  fabrikasi.  NDT  ini  dijadikan  sebagai bagian dari kendali mutu komponen. Kedua, NDT dilakukan setelah komponen digunakan dalam jangka  waktu  tertentu.  Tujuannya  adalah  menemukan  kegagalan  parsial  sebelum  melampaui damage tolerance.

##  Inspeksi Visual ( Visual inspection )
Sering kali metode ini merupakan langkah pertama kali diambil dalam NDT. Metode ini bertujuan  menemukan  cacat  atau  retak  permukaan  dan  korosi.  Dalam  hal  ini  tentu  saja  adalah retak  yang  dapat  terlihat  oleh  mata  telanjang  atau  dengan  bantuan  lensa  pembesar  ataupun boroskop.


## Uji Cairan Penetran ( Liquid Penetrant Test )
Metode Liquid Penetrant Test merupakan metode NDT yang paling sederhana. Metode ini digunakan  untuk  menemukan  cacat  dipermukaan  terbuka  dari  komponen  solid,  baik  logam maupun  non  logam,  seperti  keramik  dan  plasti  fiber.  Melalui  metode  ini,  cacat  pada  material akan terlihat jelas. Caranya adalah dengan memberikan cairan berwarna terang pada permukaan yang diinspeksi. Cairan ini harus memiliki daya penestrasi yang baik dan viskositas yang rendah agar  dapat  masuk  pada  cacat  dipermukaan  material.  Selanjutnya,  penetrant  yang  tersisa dipermukaan  material  disingkirikan.  Cacat  akan  nampak  jelas  jika  perbedaan  warna  penetrant dengan  latar  belakang  cukup  kontras.  Sesuai  inspeksi,  penetrant  yang  tertinggal  dibersihkan dengan penerapan developer.
Kelemahan  dari  metode  ini  antara  lain  adalah  bahwa  metode  ini  hanya  bisa  diterapkan  pada permukaan terbuka. Metode ini tidak dapat diterapkan pada komponen dengan permukaan kasar, berpelasis , atau berpori.
Gambar 1. Liquid Penetrant Test
Indikasi keretakan

##  Inspeksi Serbuk Magnet ( Magnetic Particel Inspection )
Dengan  menggunakan  metode  ini,  cacat  permukaan (  surface  ) dan  bawah  permukaan ( subsurface  ) suatu  komponen  dari  bahan  ferromagnetik  dapat  diketahui.  Prinsipnya  adalah dengan  magnetisasi  bahan  yang  akan  diuji.  Adanya  cacat  yang  tegak  lurus  arah  medan  magnet ini mengindikasikan adanya cacat pada material. Cara yang digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran medan magnet  adalah dengan menaburkan partikel magnetik dipermukaan. Partikel- partikel tersebut akan berkumpul pada daerah kebocoran medan magnet.
Kelemahannya,  metode  ini  hanya  bisa  diterapkan  untuk  material  ferromagnetik.  Selain  itu, medan magnet yang dibangkitkan harus tegak lurus atau memotong daerah retak serta diperlukan demagnetisasi di akhir inspeksi.
Gambar 2.Magnetic Partikel Inspection

##  Uji Arus Eddy ( Eddy current testing )
Inspeksi  ini  memanfaatkan  prinsip  elektromagnet.  Prinsipnya  arus  listrik  dialirkan  pada kumparan untuk  membangkitkan medan magnet  didalamnya. Jika medan magnet  ini dikenakan pada benda logam  yang akan diinspeksi, maka akan terbangkit arus eddy. Arus eddy kemudian menginduksi adanya medan magnet. Medan magnet pada benda akan berinteraksi dengan medan magnet  pada  kumparan  dan  mengubah  impedansi  bila  ada  cacat.    Keterbatasan  dari  metode  ini yaitu hanya dapat diterapkan pada permukaan  yang dapat dijangkau. Selain itu metode ini juga hanya diterapkan pada bahan logam saja.
( a ) Ilustrasi ECT Mekanisme
( b ) Prinsipal ECT                                                ( c ) Alat Monitor ECT dengan  RT        display
Gambar 3.  Eddy Current Testing
ECT Coil

##  Ultrasonic Inspection
Prinsip  yang  digunakan  adalah  prinsip  gelombang  suara.  Gelombang  suara  yang dirambatkan  pada  spesimen  uji  dan  sinyal  yang  ditransmisi  ata  dipantulkan  diamati  dan  di interprestasikan.  Gelombang  ultrasonic  yang  digunakan  memiliki  frekuensi  0.5  –  20  MHz. Gelombang  suara  yang  terpengaruh  jika  ada  void,  retak  atau  delaminasi  pada  material. Gelombang  ultrasonic  ini  dibangkitkan  oleh  transducer  dari  bahan  piezoelektri  yang  dapat merubah energi listrik menjadi energi getaran mekanik kemudian menjadi energi listrik lagi.
Gambar 4. Ultrasonic Testing

##  Radiographic Inspection
Metode NDT ini dapat untuk menemukan cacat pada material dengan menggunakan sinar X  dan  sinar  gamma.  Prinsip,  sinar  X  dipancarkan  menembus  material  yang  diperiksa.  Saat menembus objek, sebagian sinar akan diserap sehingga intensitasnya berkurang. Intensitas akhir kemudian  direkam  pada  film  yang  sensitif.  Jika  ada  cacat  pada  material  maka  intensitas  yang terekam  pada  film  tentu  akan  bervariasi.hasil  rekaman  pada  film  ini  lah  yang  akan  akan memeperlihatkan bagian material yang mengalami cacat
.
Gambar 5. Radiography test

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Metode  yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini  adalah  pengujian  kometallografi terhadap benda uji lalu uji ect dan uji Flattening dimana hasilnya nanti dianalisan untuk mendapatkan solusi akhir
4. DATA DAN HASIL PEMBAHASAN 4.1    DATA PENGELASAN

## Tabel .1 Data – data hasil pengelasan / untuk keseluruhan

## Data Elektroda Yang Digunakan
Tabel 2  komposisi elektroda Cu Bi O Pb 99.90 % 0.0005 % 0.02 % 0.005 %
1. Dengan posisi work coil 250 mm.
2. Variasi arus pengelasan pabrik yang digunakan adalah 1440, 1438, 1435, 1430 ampere
3. Daya pabrik yang digunakan adalah  249 KVA, 245 KVA, 241 KVA, 237 KVA.
4. Kecepatan pengelasan 20 m / menit

## 4.2 DATA HASIL PENGUJIAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.2.1   Hasil Pengujian Metalografi
Pengujian metalografi dilakukan dengan menggunakan microscope digital struktur mikro dimana  benda  yang  akan  diuji  dipoles  terlebih  dahulu  dengan  menggunakan  amplas  grade  80 sampai 1500 hingga benda yang akan di uji menjadi halus dan setelah itu dilakukan etsa dengan menggunakan  cairan  etching  solution  dengan  menggunakan  sodium  dodecylberzenesulfonat    ( C 12 H 25 C 6 H 21 SO 3 Na  ).Dari  hasil  pengujian  metalografi  ini  kita  dapat  mengamati  struktur  mikro atau fase – fase pada material benda uji itu sendiri yang diambil melalui mikroskope igital.Letak pengambilan foto mikro pada pengujian metalografi ini diambil dari daerah HAZ ( Heat Affected Zone ).

## Sample 1
Struktur mikro hasil ERW welding Welding dengan arus 1440 ampere
Gambar 6.  Struktur mikro perbesaran 50 X pada area HAZ sample 1
Parameter Pengelasan Specimen I II III IV Arus ( Ampere ) 1440 1438 1435 1430 Daya ( KiloWatt / KVA ) 249 245 241 237 Kecepatan pengelasan ( m / menit ) 20 20 20 20 0,19 mm 0,10 mm 0,19 mm

## Sample 2 Welding dengan arus 1438 Ampere
Gambar 7  Struktur mikro perbesaran 50 X pada area HAZ sample 2 Sampe 3 Welding dengan arus 1435 Ampere Sample 3
Gambar 8  Struktur mikro perbesaran 50 X pada area HAZ sample 3 Sample 4 Welding dengan arus 1430 Ampere
Gambar 9.  Struktur mikro perbesaran 50 X  pada area HAZ sample 4
0,19 mm 0,08 mm 0,18 mm 0,11 mm 0,02 mm 0,005 mm -

## 4.2.2.Data Hasil Uji Kekerasan
Pengujian kekerasan ini dilakukan untuk mengetahui ketahanan sesuatu bahan terhadap goresan / tekanan yang diberi beban. Pengujian ini dilaksanakan dengan menggunakan metode Vickers karena metode ini dapat digunakan untuk mengukur kekerasan pada material yang tipis dan keras. Dalam metode Vickers digunakan diamond pyramid sebagai identor dengan sudut 136°. Beban yang digunakan dalam pengujian ini 300 gram atau 0.3 Kg. Hasil pengukuran dan perhitungan  kekerasan ini dituangkan dalam bentuk table.
Pengumpulan data – data dari pengujian ini diambil dari daerah HAZ sebagai berikut :
Table .3 Data – Data hasil pengujian kekerasan Mikro Vickers NO. URUT PENGUJIAN JARAK HARGA KEKERASAN MICRO VICKERS ( Hv ) ( mm ) Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 1 -1.0 199,36 195,81 199,90 194,90 2 -0.8 200,90 200,95 199,9 194,9 3 -0.6 201,96 199,34 200,37 197,37 4 -0.4 206,80 199,86 201,46 196,46 5 -0.2 207,20 200,32 202,31 198,56 6 0 Tengah 226,67 217,32 212,22 207,22 7 0.2 208,88 202,20 206,30 201,30 8 0.4 207,91 208,40 208,49 203,49 9 0.6 203,54 197,82 204,40 199,28 10 0.8 199,86 199,81 198,56 195,78 11 1.0 194,79 196,72 199,34 196,59
Keterangan : Beban 500 gf  dan Identor intan 120°

## Gambar 10. Grafik Hasil Pengujian Kekerasan di daerah HAZ

## 4.2.3    Hasil Pengujian Flattening
Pada pengujian Flattening testing dengan cara merusak ( destructive testing ) bertujuan untuk mengetahui kualitas kekuatan pengelasan , yang terdiri dari flatenning 0° dan 90°
Sample 1 Hasil Flattenning Welding dengan arus 1440 ampere
( a ) Flattening 0° ( b ) Flattening 90°
Gambar 11  Hasil Pengujian Flattening sample 1
Sample 2 Welding dengan arus 1438  ampere
( a ) Flattenning 0°                                ( b ) Flattenning 90°
Gambar 12 Hasil Pengujian Flattenning sample 2
Sample 3 Welding dengan arus 1435  ampere ( a ) Flattening 0° ( b ) Flattening 90° Gambar 13. Hasil Pengujian Flattening sample 3
150 180 210 240 270 -1 -0.5 0 0.5 1 Sample 1 Sample 2
Sample 3
Nilai Kekerasan ( HV )

## Sample 4 Welding dengan arus 1430  ampere
( a ) Flattening 0° ( b ) Flattening 90° Gambar 14.  Hasil Pengujian Flattening sample 4

## 4.2.4 Hasil Pengujian Eddy Current Testing ( ECT )
Pada pengujian  ECT dengan cara tidak merusak ( non  destructive testing ) bertujuan untuk mengetahui adanya cacat keretakan pada permukaan.
Sample 1 Welding dengan arus 1440 ampere
Gambar 15.  Hasil Pengujian ECT sample 1
Sample 2 Welding dengan arus 1438 ampere
Gambar 16.  Hasil Pengujian ECT sample 2

## Sample 3 Welding dengan arus 1430 ampere
Gambar 17.   Hasil Pengujian ECT sample 3
Sample 4 Welding dengan arus 1430 ampere

## Gambar 18  Hasil Pengujian ECT sample 4

## 5.1 KESIMPULAN
1. Masukan panas yang terjadi dengan metode  ERW terhadap material baja STKM 13B adalah 4,97 Megajoule untuk sample 1 , 4.88 Mega Joule untuk sample 2, 4.81 MegaJoule untuk sample 3, 4.7 MegaJoule untuk sample 4.
2. Terlihat dari hasil metalografi bahwa sambungan las seperti bagian luar , tengah dan dalam akan semakin mengecil jika masukan panasnya diturunkan.Untuk sample no 4 hampir tidak terlihat kondisi sambungan pengelasannya.
3. Kekerasan di sambungan las akan mengecil jika masukan panasnya diturunkan
4. Terjadi patahan disepanjang bagian pengelasan untuk sample no.4 pada saat pegujian expanding dan pengujian flatenning.
5. Tidak terdeteksinya kondisi sample no.4 dengan alat ECT ( Eddy Current Testing ) yang dikarenakan masih menempel bagian pinggir dari material.
6. Hasil evaluasinya adalah  untuk sample no. 1, no. 2 , no. 3 masih dalam range kondisi parameter pengelasan yang tepat kemudian untuk sample no.4 dalam kondisi yang tidak bagus.

## 5.2.      SARAN
1. Dibuatkan standard paremeter pengelasan supaya pada saat penyetingan pertama tidak memakan terlalu lama dengan cara dibuatkan range maximum dan minimum dari kondisi pengelasan.
2. Dibuatkan  sistem  control  pendeteksian  secara  automatis  ketika  terjadi  penurunan  power  / tenaga pengelasan sehingga barang yang tidak bagus bisa terdeteksi.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Adnyana D.N,  “Metalurgi Las”  .Jakarta 1991
2. Adnyana D.N, “Logam dan paduan”, tinjauan tentang proses pengolahan dan hubungan struktur dengan sifat – sifat mekanis. Jakarta 1990
3. Amsted, B.H, Ostwald, P.F. Begeman, M.L., Djaprie, S., ”Teknologi Mekanik”, Edisi Ketujuh, Versi SI, Jakarta: Erlangga, Januari 1985.
4. Dieter, G., Djaprie, S., “Metalurgi Mekanik”, Edisi Ketiga, Erlangga 1987
5. Joko Sworo, Sarjito,”Besar Arus Listrik dan Kecepatan Pengelasan”, Jakarta 1995.
6. “JIS Handbook Metalurgy I dan II”, 2011.