## PENGARUH KETANGGUHAN SAMBUNGAN LAS PADA MATERIAL ALUMINIUM-MAGNESIUM TERHADAP BEBAN IMPAK DENGAN VARIASI SUDUT KAMPUH V 60 o DAN 90 o
Harry Pramana 1 , Bustami Syam 2 , Marragi Muttaqin 3 , Alfian Hamsi 4 , Tugiman 5 , Suprianto 6 harrypramana27@yahoo.com
1,2,3,4,5,6 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

## ABSTRAK
Salah  satu  faktor  yang  mempengaruhi  ketangguhan  material  adalah  sifat  mekanik  dari  material tersebut. Jika material diberi proses pengelasan, maka akan dapat merubah sifat mekanik dari material tersebut.  Untuk  mengkaji  hal  tersebut  disusunlah  sebuah  konsep  penelitian  yang  terdiri  dari  dua tahapan. Mengukur ketangguhan impak hasil pengelasan akibat variasi besar sudut kampuh V 60 o dan 90 o terhadap variasi paduan aluminium-magnesium dan memeriksa cacat las pada hasil lasannya. Hasil dari  pengujian  menunjukkan  pengelasan  dengan  variasi  sudut  kampuh  V  60 o pada  paduan  paduan aluminium-magnesium  dengan  kadar  magnesium  2.2%  dan  dengan  sudut  kampuh  60 o mempunyai nilai ketangguhan impak rata-rata yang lebih baik dibandingkan sudut kampuh 90 o , nilai ketangguhan impak yang dihasilkan untuk Al 98%-Mg 1.4% dengan sudut kampuh 60 o adalah 0,2877 Joule/mm 2 , untuk  Al  98%-Mg  1.4%  dengan  sudut  kampuh  90 o adalah  0,2739  Joule/mm 2 ,  Al  97%-Mg  2.2% dengan  sudut  kampuh  60 o adalah  0,3064  Joule/mm 2 ,  dan  untuk  Al  97%-Mg  2.2%  dengan  sudut kampuh  90 o adalah  0,3038  Joule/mm 2 .  Pengujian  pada  pengelasan oxy-acetylen gas  untuk  paduan aluminium-magnesium,  menunjukkan  bahwa  sudut  kampuh  dan  penambahan  kadar  magnesium mempengaruh hasil lasan (ketangguhan impak).
Kata kunci: ketangguhan impak, las oxy-acetylene, sudut kampuh, aluminium-magnesium .

## 1.   PENDAHULUAN
Pada  era  industrialisasi  dewasa  ini  teknik  pengelasan  telah  banyak  dipergunakan  secara  luas pada  penyambungan  logam,  konstruksi  bangunan  dan  konstruksi  mesin[1].  Penggunaan  teknologi pengelasan  dan  sambungan  ini  disebabkan  karena  bangunan  dan  mesin  yang  dibuat  dengan  teknik penyambungan menjadi ringan dan lebih sederhana dalam proses pembuatannya.
Pengelasan  adalah  proses  penyambungan  antara  dua  bagian  logam  atau  lebih  dengan menggunakan  energi  panas,  secara  umum  pengelasan  dapat  diartikan  sebagai  suatu  ikatan  metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan saat logam dalam keadaan cair.
Sambungan las merupakan bagian yang paling rawan terjadi kegagalan pada komponen mesin/ konstruksi karena terjadi perubahan sifat material akibat pengaruh panas dan kecenderungan terdapat cacat  pengelasan  pada  sambungan.  Pada  komponen/konstruksi  yang  mengalami  beban  dinamis,  hal tersebut merupakan salah satu faktor penentu dalam ketangguhan material. Berbagai upaya dilakukan untuk  mengantisipasi  kerawanan  tersebut  seperti  pengelasan  yang  benar  sesuai  WPS (Welding Procedure Specification).
Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Normen) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Dalam  proses  penyambungan  ini  adakalanya  disertai  dengan  tekanan  dan  material  tambahan (filler material).

## 2.   TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Pengelasan
Pengelasan (welding) adalah  salah  salah  satu  teknik  penyambungan  logam  dengan  cara mencairkan  sebagian  logam  induk  dan  logam  pengisi  dengan  atau  tanpa  tekanan  dan  dengan  atau tanpa logam penambah dan menghasilkan sambungan yang continue [2].
Pada  tahap-tahap  permulaan  dari  pengembangan  teknologi  las,  biasanya  pengelasan  hanya digunakan  pada  sambungan-sambungan  dari  reparasi  yang  kurang  penting.  Tapi  setelah  melalui pengalaman dan praktek yang banyak dan waktu yang lama, maka sekarang penggunaan proses-proses
pengelasan dan penggunaan konstruksi-konsturksi las merupakan hal yang umum di semua negara di dunia.
Pengelasan dengan oxy-acetylene adalah proses pengelasan secara manual dengan pemanasan permukaan  logam  yang  akan  dilas  atau  disambung  sampai  mencair  oleh  nyala  gas acetylene melalui pembakaran  C 2 H 2 dengan  gas  O 2 dengan  atau  tanpa  logam  pengisi.  Proses  penyambungan  dapat dilakukan dengan tekanan sangat tinggi sehingga dapat mencairkan logam.

## 2.2. Pengelasan pada Aluminium
Aluminium dan paduan aluminium termasuk logam ringan yang mempunyai kekuatan tinggi, tahan terhadap karat dan merupakan konduktor listrik yang cukup baik. Logam ini dipakai secara luas dalam bidang kimia, listrik, bangunan, transportasi dan alat-alat penyimpanan. Kemajuan akhir-akhir ini  dalam  beberapa  teknik  pengelasan  menyebabkan  pengelasan  aluminium  dan  paduannya  menjadi sederhana dan dapat dipercaya. Karena hal ini maka penggunaan aluminium dan paduannya di dalam banyak bidang telah berkembang[3].
Paduan  Aluminium  dapat  diklasifikasikan  dalam  tiga  cara,  yaitu  berdasarkan  pembuatan, dengan  klasifikasi  paduan  cor  dan  paduan  tempa,  berdasarkan  perlakuan  panas  dengan  klasifikasi, dapat dan tidak dapat diperlaku-panaskan dan cara yang ketiga yaitu berdasarkan unsur-unsur paduan. Berdasarkan klasifikasi ketiga ini aluminium dibagi dalam tujuh jenis yaitu: jenis Al murni, Al-Cu, Al- Mn, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Si, Al-Zn.
Dalam paduan biner Al-Mg satu fasa yang ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah  larutan  padat  yang  merupakan  senyawa  antar  logam  Al 3 Mg 2 .  Sel  satuannya  merupakan hexagonal  susunan  rapat  (eph)  tetapi  ada  juga  yang  sel  satuannya  kubus  berpusat  muka  (fcc)  rumit. Titik eutetiknya adalah 450ºC, 35%Mg dan batas kelarutan padatnya pada temperature eutektik adalah 17,4%  yang  menurun  pada  temperature  biasa  sampai  kira-kira  1,9%Mg,  jadi  kemampuan  penuaan dapat diharapkan[4].
Paduan  Al-Mg  mempunyai  ketahanan  korosi  yang  sangat  baik    disebut  hidrinalium.  Paduan dengan  2-3%Mg  dapat  mudah  ditempa,  dirol  dan  diekstrusi.  Paduan  Al-Mg  umumnya  non  heat tretable.  Seri  5052  banyak  digunakan  pada  pipa  hidrolik,  lembar  logam  pembuatan  mobil,  truk,  dan lain-lain. Seri 5052 biasa digunakan sebagai bahan tempaan. Paduan 5056 adalah paduan paling kuat setelah  dikeraskan  oleh  pengerasan  regangan  apabila  diperlakukan  kekerasan  tinggi.  Paduan  5083 yang  dianil  adalah  paduan  antara  (4,5%Mg)  yang  kuat  dan  mudah  dilas  sehingga  banyak  digunakan sebagai bahan untuk tangki LNG. Seri 5005 dengan 0,8%Mg banyak digunakan sebagai batang profil extrusi. Seri 5050 dengan 1,4%Mg dipakai sebagai pipa saluran minyak dan gas pada kendaraan.

## 2.3. Metode Penetrant
Metode  Liquid  Penetrant  Test  merupakan  metode  NDT  yang  paling  sederhana.  Metode  ini digunakan  untuk  menemukan  cacat  di  permukaan  terbuka  dari  komponen  solid,  baik  logam  maupun non  logam,  seperti  keramik  dan  plastik  fiber.  Melalui  metode  ini,  cacat  pada  material  akan  terlihat lebih  jelas.  Caranya  adalah  dengan  memberikan  cairan  berwarna  terang  pada  permukaan  yang diinspeksi. Cairan ini harus memiliki daya penetrasi yang baik dan viskousitas yang rendah agar dapat masuk  pada  cacat  dipermukaan  material.  Selanjutnya,  penetrant  yang  tersisa  di  permukaan  material disingkirkan.  Cacat  akan  nampak  jelas  jika  perbedaan  warna  penetrant  dengan  latar  belakang  cukup kontras. Seusai inspeksi, penetrant yang tertinggal dibersihkan dengan cairan developer.

## 2.4. Uji Impak
Mesin  uji  bentur  (impact)  yang  digunakan  untuk  mengetahui  harga  impak  suatu  bahan  yang diakibatkan  oleh  gaya  kejut  pada  bahan  uji  tesebut.  Tipe    dan  bentuk    konstruksi  mesin  uji  bentur beraneka ragam mulai dari jenis konvensional sampai dengan sistem digital yang lebih maju.
Pengujian impact charpy banyak dipergunakan untuk menentukan kualitas bahan. Benda uji takikan  berbentuk  V  yang  mempunyai  kedalaman  takikan  2 mm  banyak  dipakai. Permukaan benda  uji  pada  impact  charpy  dikerjakan  halus  pada  semua  permukaan.  Mesin  uji  impak  charpy ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Mesin uji impak Charpy.
Usaha yang dilakukan pendulum waktu memukul benda uji atau energi yang diserap benda uji sampai patah didapat rumus yaitu :
E   = Ep 1 – Ep 2 = m. g. h 1 – m. g. h 2 = m . g (h 1 – h 2 ) ……………………(1)
Dari persamaan rumus diatas didapatkan besarnya harga impak yaitu: I =  E ……………………………(2) A Dimana: Ep  =  Energi Potensial I     = Nilai Impak (Joule/mm 2 ) m   = Berat Pendulum (Kg) g    = Gravitasi 9,81 m/s2 h 1 = Jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m). h 2 = Jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m).

## 3.   METODOLOGI  PENELITIAN
Metode  Penelitian  adalah  cara  yang  dipakai  dalam  suatu  kegiatan  penelitian,  sehingga mendapatkan hasil yang dapat dipertanggung jawabkan secara akademis dan ilmiah.
Pada    penelitian    ini    penulis    meneliti    tentang  hasil  pengelasan Oxy-  acetylene untuk mengetahui  sifat  mekanik  dari  paduan  aluminium  magnesium  setelah  dilakukan  pengelasan.  Dalam penelitian ini sampel yang di gunakan adalah plat paduan Al-Mg yang telah di las kemudian di bentuk benda uji sesuai standar ASTM.

## 3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian

## 3.1.1 Tempat
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboraturium  Pengujian  Departmen  Teknik  Mesin  Universitas Sumatera Utara.

## 3.1.2 Waktu
Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan maret 2013 sampai dengan selesai.

## 3.2 Kawat Las
Elektroda/kawat  las  yang  digunakan  pada  proses  pengujian  adalah  elektroda tipe  AWS-A5.2 dengan gambar dan spesifikasi sebagai berikut:
Gambar 2. Kawat las AWS-A5.2.
Kawat  las  yang  terbuat  dari  aluminium  dan  ada  yang  terbuat  dari  campuran  fosfor  dan perunggu (bronze) yang  dipakai  untuk  menyambung  dan  membentuk  lapisan  pada  aluminium, steel dan cast iron , kuningan, dan sebagainya.

## 3.3  Prosedur Pengujian Cacat Las
Prosedur percobaan untuk uji penetran adalah:
1. Spesimen  yg  telah  dibentuk,  dan  dilas,  terlebih  dahulu  dibersihkan  dengan  detergen  atau  zat pembersih  lainnya  agar  kotoran  pada  spesimen  hilang.  Lalu  disemprot  dengan  menggunakan cairan penetran pada daerah lasan.
Spesifikasi Cairan Penetran, Cleaner, dan Developer:
Merk: Magnaslux.
Buatan: USA. Exp Date: 2015.
2. Spesimen  dibiarkan  mengering  selama  setengah  jam,  dan  setelah  mengering,  spesimen dibersihkan dengan cairan cleaner, gambar 3 merupakan jenis cairan yang dipakai dalam prosedur penetran.

## Gambar 3. Cairan Penetrant Test
3. Setelah dibersihkan menggunakan cairan cleaner, lalu spesimen disemprot dengan menggunakan cairan developer, dan dilihat jika cairan penetran masih terdapat pada daerah yang disemprot itu berarti terdapat cacat las pada spesimen.

## 3.4 Prosedur Pengujian Impak
1. Spesimen  diuji  impak  dengan  menggunakan  alat  uji  impak  charpy  yang  berada  pada Laboratorium  Ilmu  Logam  Fisik  Departemen  Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik  Universitas Sumatera Utara.
2. Takik dibuat pada spesimen dengan ukuran sudut 45 o dan dengan kedalaman takik 2 mm.
3. Sudut  bandul  diatur  sesuai  dengan  standar  prosedur  pengujian  yang  sesuai  dengan  alat  uji yaitu 147 o , dengan menggunakan salah satu tool yang ada di alat uji impak tersebut.
4. Spesimen diletakkan pada tumpuan, posisi takik diatur membelakangi posisi pemukulan.
5. Trigger ditarik, lalu bandul akan terlepas dan akan menghantam specimen.
6. Lalu  dihitung  sudut  dari  saat  bandul  memukul  spesimen  hingga  bandul  mencapai  sudut maksimal, dengan melihat pada scale.

## 3.5 Diagram Alir Penelitian
Adapun prosedur pelaksanaan penelitian ini dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4.  Diagram alir Penelitian.

## 4.   ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Pada  bab  ini  akan  membahas  mengenai  hasil  dari  percobaan  penetran  dan  impak  yang dilakukan  pada  spesimen  Al  98%-Mg  1.4%  dan  Al  97%-Mg  2.2%.  Setelah  melakukan  tahapan– tahapan seperti pada metodologi penelitian maka didapat hasil dari nilai energi yang diserap dan nilai ketangguhan impak pada pengujian impak.

## 4.1 Hasil Pengujian Cacat Las
Pemeriksaan cacat las dilakukan dengan pengujian tidak merusak NDT (Non Destructive Test) menggunakan  cairan  penetrant,  dari  hasil  pemeriksaan  ke  12  spesimen  yang  telash  mengalami pengelasan  tidak  menunjukan  adanya  cacat  las,  dalam  artian  masih  dalam  kriteria  batasan  yang  bisa diterima.
Dalam  metode  penetrant  test  ini  semua  langkah  kerja  tidak  bisa  diabaikan  begitu  saja  dan harus  berurutan.  Untuk  menunjang  keberhasilan  suatu  pengujian  menggunakan  penetrant  test, persiapan alat dan bahan harus lengkap. Selain itu, persiapan permukaan benda kerja juga sangat perlu diperhatikan,  karena  jika  suatu  benda  kerja  yang  hendak  dilakukan  test  uji  penetrant  pada permukaanya  masih  terdapat  kotoran  seperti  grease,  oli,  minyak,  dan  lain-lain,  maka  hasil  ini  akan mempengaruhi hasil uji penetrant.

## 4.2 Hasil Pengujian Impak
Berdasarkan  dari  pengujian  yang  dilakukan  maka  dapat  di  hitung  nilai  ketangguhan  impak dari material yaitu sebagai berikut :
- Panjang Spesimen Uji : 55 mm
- Lebar : 10 mm - Tebal : 10 mm
Maka tegangan tarik dapat dihitung:
I =  E A
87
4671 , 28 = = A E I
=  0,3272 Joule/mm 2

## 4.3. Hasil Perhitungan Ketangguhan Aluminium–Magnesium
Dari  perbandingan  pada  gambar  5  dibawah  dapat  disimpulkan  bahwa,  semakin  besar  sudut kampuh  V,  maka  semakin  besar  deformasi  dan  tegangan  sisa    yang  dihasilkan,  Hal  ini  dapat dimengerti dikarenakan pada sudut terbesar, memiliki luas melintang lasan yang lebih besar. Sehingga deposit lasan yang dihasilkan lebih besar. Adapun deposit dan tegangan sisa mempengaruhi besarnya kekuatan  dari  hasil  lasan,  karena  tegangan  sisa  juga  bertindak  sebagai  beban  yang  tetap  yang  akan menambah nilai beban kerja yang diberikan dari luar, sehingga kekuatan las pada kampuh V sudut 60 0 memiliki  ketangguhan  las  yang  lebih  baik.  Semakin  besar  penambahan  kadar  magnesium  pada aluminium  maka  semakin  besar  ketangguhan  dari  material  aluminium-magensium  terlihat  pada gambar  5,  sehingga  material  Al  97%-Mg  2.2%  dengan  sudut  kampuh  60 0 memiliki  kekuatan  lasan yang lebih baik sebesar 0,3064 Joule/mm 2 .
Gambar 5. Nilai ketangguhan impak.

## 5.   KESIMPULAN
Adapun hasil dari pengujian pada spesimen aluminium-magnesium dengan kadar magnesium 1.4%, 2.2% dan variasi sudut kampuh V 90 o , 60 o adalah sebagai berikut:
1. Pemeriksaan  cacat  las  dengan  metode  NDT (Non  Destructive  Test) menggunakan  cairan penetrant,  pada  12  spesimen  aluminium-magnesium  yang  telah  mengalami  pengelasan  tidak menunjukan adanya cacat las yang signifikan.
2. Dari variasi sudut kampuh 60 0 dan 90 0 dengan paduan aluminium-magnesium menghasilkan nilai ketangguhan    yang  berbeda.  Nilai  ketangguhan  tertinggi  dihasilkan  oleh  paduan  Al  97%-Mg 2.2% sebesar 0,3064 Joule/mm 2 dengan sudut kampuh 60 0 sedangkan nilai ketangguhan terendah terdapat  pada  paduan  Al  98%-Mg  1.4%  dengan  sudut  kampuh  90 0 sebesar  0,2739  Joule/mm 2 . Dari hasil pengujian terlihat bahwa untuk paduan aluminium-magnesium, kandungan magnesium, besar sudut kampuh sangat mempengaruhi hasil lasan (nilai ketangguhan impak).

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Tata S, Shinroku S, Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya paramita, Jakarta, 1999.
[2] Wiryosumarto,  H  dan  Okumura,  Thoshie, Teknologi  Pengelasan  Logam ,  Pradnya  Paramita, Jakarta, 2000.
[3] Carry, Modern Welding Tecnology , prentice Hall, New Jersey, 1993.
[4] Callister, Materials Science and Engineering , John Wiley, 1985.