Pengaruh variasi kampuh las tumpul terhadap ketangguhan impak dan kekerasan hasil pengelasan metal inert gas pada aluminium 5083
Yanuar Burhanuddin, Carlos Purba, Tarkono
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Lampung Jln. Prof. Sumantri Brojonegoro No. 1, Gedung H, Fakultas Teknik Lt. 2, Bandar Lampung Email korespondensi: yanuar.burhanuddin@eng.unila.ac.id

## Abstrak
Pemilihan sambungan las yang kurang baik merupakan salah satu penyebab kerusakan atau patahan pada pengelasan. Sambungan tumpul (Butt Joint) merupakan salah satu jenis sambungan las yang memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan jenis lainnya. Karena selama proses pengelasan, area sambungan akan terisi penuh  dengan  logam  pengisi.  Selain  itu,  proses  pembuatan  sambungan  tumpul  mudah,  sehingga  banyak digunakan dalam dunia industri. Dalam proses pengelasan, input panas dan kebersihan permukaan sambungan harus diperhatikan agar tidak menyebabkan kegagalan sambungan las. Untuk mengetahui nilai ketangguhan dan kekerasan,  benda  uji  yang  telah  dilas,  diuji  dengan  uji  impak  dan  uji  kekerasan.  Kajian  ini  bertujuan  untuk mengetahui pengaruh butt welding joint tipe V, single V, dan double V terhadap ketangguhan impak dan kekerasan benda uji aluminium 5083 hasil las MIG. Hasil kajian menunjukkan bahwa nilai kekerasan tertinggi ditunjukkan oleh butt joint single V dengan nilai 34,0 HRB dan nilai kekerasan terendah ditunjukkan oleh butt joint double V dengan  nilai  27,0  HRB.  Pada  uji  tumbukan,  nilai  tumbukan  tertinggi  ditunjukkan  oleh  sambungan  V  tunggal dengan  nilai  0,0756  Joule/ 𝑚𝑚 dan  nilai  tumbukan  terendah  ditunjukkan  oleh  sambungan  tumpul  V  ganda dengan nilai 0,0145 Joule/ 𝑚𝑚 .
Kata kunci: aluminium 5083, ketangguhan impak, kekerasan.

## Abstract
A poor selection of welding joints is one cause of damage or fractures in welding. Butt joint is one type of welding joint that has many advantages compared to other types. Because during the welding process, the joint area will be completely filled with filler metal. In addition, the manufacturing process of butt welding joint is easy, so it is widely used in the industrial world. In the welding process, the heat input and the cleanliness of the joint surface area must be considered  in order not to cause failure  of the welding joint. To  determine the value  of toughness and hardness, the welded specimens were tested using the impact test and hardness test. This research aims to determine the effect of butt welding joint type half V, single V, and double V on the impact toughness and hardness of the aluminium 5083 specimens MIG welding results. The results showed that the highest hardness value was shown by a single V butt joint with a value of 34.0 HRB and the lowest hardness value was shown by a double V butt joint 27.0 HRB. In the impact test, the highest value was shown by a single V butt joint with a value of 0.0756 Joule/ 𝑚𝑚 and the lowest impact value was shown by a double V butt joint with a value of 0.0145 Joule/ 𝑚𝑚 .
Keywords: aluminium 5083, impact toughness, hardness.

## 1. Pendahuluan
Aluminium adalah salah satu jenis logam yang sudah banyak  digunakan  untuk  berbagai  bahan  konstruksi bangunan  dan  industri  mempunyai  ketangguhan tinggi, tahan terhadap korosi air laut dan merupakan konduktor  listrik  yang  cukup  baik.  Aluminium memiliki kelebihan dari baja karbon ( mild steel ), jika logam aluminium ditambah unsur paduan yang dapat meningkatkan sifat mekanik aluminium. Aluminium 5083 adalah jenis  alumnium  yang umum digunakan dalam  industri,  karena  memiliki  sifat  mekanik  dan kemampuan  las  yang  baik  [1].  Selain  itu  alumnium jenis  5083  memiliki  ketangguhan  dan  tahan  korosi oleh air laut. Penggunaan aluminium jenis 5083 dalam bidang  industri  adalah  untuk  konstruksi  kapal  [1]. Aplikasi  lain  Aluminium  5083  adalah  untuk  tangki
transportasi  dan  penyimpanan  LNG  [2].  Di  antara jenis  paduan  aluminium  yang  ada,  aluminium  5083 merupakan  aluminium  yang  mempunyai  sifat  yang baik  apabila  dilakukan  pengelasan.  Namun pengelasan  aluminium  masih  terkendala  retak  dan porositas.  Untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut adalah dengan pengelasan GMAW dengan gas Argon [2]. Gas  Metal  Arc  Welding (GMAW)  merupakan proses pengelasan yang menggunakan kawat, di mana kawat  tersebut  berupa  gulungan,  sehingga  secara terus-menerus  pengelasan  tidak  akan  putus. Pengelasan  GMAW  umumnya  dilindungi  oleh  gas menggunakan  karbondioksida  (CO 2 )  ataupun  argon. Beberapa  keunggulan  dari  GMAW  yaitu  laju pendeposisian metal lebih tinggi, kecepatan las lebih tinggi,  dan  menghasilkan  penetrasi  lebih  dalam apabila menggunakan teknik nyala sembur [3].
Kajian  efek  parameter  las  dan  gas  pelindung  pada pengelasan  GMAW  terhadap  sifat  mekanik  dan metalurgi  sudah  banyak  dilakukan  [4-6].  Namun masih sedikit yang menyelidiki pengaruh kampuh las pada  kekuatan  mekanik  pengelasan  aluminium dengan GMAW.
Tujuan  kajian  ini  adalah  untuk  menganalisis ketangguhan hasil proses pengelasan aluminium 5083 dengan jenis pengelasan MIG ( Metal Inert Gas ) dan variasi yang digunakan adalah kampuh tumpul ( butt joint ) dengan alur kampuh Tirus Tunggal, V ganda, dan tirus tunggal dengan metode pengujian impak dan kekerasan.

## 2. Metode
Kajian  ini  bersifat  eksperimental.  Bahan  yang  dilas adalah  Aluminium  AA5083.  Bahan  kerja  berbentuk kotak  dengan  ukuran  10  mm  x  200  mm.  Kawat  las yang  digunakan  yaittu  tipe  ER  5356  berdiameter  1 mm.
Pada  kajian  ini,  hasil  pengelasan  MIG  diuji menggunakan  uji  impak  dan  uji  kekerasan. Pengelasan MIG menggunakan alat bantu las otomatis dengan kecepatan  45  PWM  dan  48  PWM.  Kampuh yang digunakan yaitu kampuh tirus tunggal, V, dan V ganda (Gambar 1).
Gambar 1. Variasi kampuh [7].
Apabila kampuh sudah dibentuk sesuai dengan jenis kampuh  yang  direncanakan,  kemudian  dilakukan pengelasan  GMAW.  Setelah  proses  pengelasan selesai,  spesimen  yang  sudah  dilakukan  proses pengelasan, dibersihkan dan diratakan menggunakan gerinda tangan (Gambar 2). Uji kekerasan dilakukan sesuai  standar  ASTM-E  18.  Hal  tersebut  dilakukan untuk  proses  pengujian  kekerasan.  Pengujian kekerasan dilakukan pada area hasil las (weld metal), HAZ  dan Base  metal. Proses  penekanan  selama  15 detik,  menggunakan  indentor  berbentuk  bola  baja rockwell B.
Gambar 2 . Spesimen uji kekerasan.
Setelah  uji  kekerasan  selesai,  maka  spesimen  akan dilakukan  uji  impak  sesuai  standar  ASTM  E  23 (Gambar 3).
Gambar 3 . Standar uji impak ASTM-E 23.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Hasil Pengujian Kekerasan
Hasil uji kekerasan spesimen dapat dilihat pada Tabel 1.  Pengujian  kekerasan  pada  kampuh  V  dengan kecepatan  45  PWM  menggunakan  arus  130  A menghasilkan nilai kekerasan pada area HAZ dengan rata-rata  38,8  HRB  dan  pada  area weld  metal menghasilkan  nilai  kekerasan  sebesar  31,6  HRB. Nilai kekerasan pada kampuh V dengan kecepatan 48 PWM menggunakan  arus 130 A menghasilkan nilai kekerasan pada area HAZ rata-rata sebesar 36,1 HRB dan  nilai  kekerasan  pada  area weld  metal menghasilkan nilai kekerasan sebesar 31,1 HRB. Pada proses pengelasan menggunakan 45 PWM menghasilkan kecepatan las 9,8 mm/s dan 48 PWM menghasilkan kecepatan 10,0 mm/s.
Tabel 1 . Uji kekerasan. No Bahan BM HAZ WM 1 Tirus Tunggal 45 PWM 44,0 40,0 38,0 40,0 34,0 33,5 36,5 2 Tirus Tunggal 48 PWM 42,0 38,0 36,8 38,0 33,5 30,5 32,0 4 V 45 PWM 42,5 39,0 39,0 38,5 32,0 33,0 30,0 5 V 48 PWM 42,0 38,5 35,0 35,0 33,0 32,0 28,5 6 V Ganda 45 PWM 42,0 38,0 35,9 33,0 28,0 28,5 30,0 7 V Ganda 48 PWM 41,0 37,0 30,9 30,5 28,0 26,0 27,0
Sementara itu, pada pengujian hasil las kampuh Tirus Tunggal  dengan  kecepatan  45  PWM  menghasilkan nilai kekerasan tertinggi di antara jenis kampuh yang diuji  pada  kajian  ini.  Rata-rata  nilai  kekerasan  pada area HAZ yaitu 39,3 HRB dan pada area weld metal menghasilkan  nilai  kekerasan  sebesar  34,5  HRB. Nilai kekerasan pada kampuh Tirus Tunggal dengan kecepatan  48  PWM  menghasilkan  nilai  kekerasan pada area HAZ sebesar 37,3 HRB dan nilai kekerasan pada area weld metal sebesar 34,5 HRB.
Gambar 4. Spesimen las.
Pada  pengujian  kekerasan  menggunakan  kampuh  V ganda  menghasilkan  nilai  kekerasan  yang rendah  di antara  jenis  kampuh  V  dan  Tirus  Tunggal.  Nilai kekerasan  pada  kampuh  Tirus  Tunggal  dengan kecepatan  45  PWM  menghasilkan  nilai  kekerasan pada  area  HAZ  dengan  nilai  rata-rata  sebesar  35,6 HRB dan nilai kekerasan pada area weld metal rata- rata mendapatkan nilai sebesar 28,8 HRB. Sementara pada  kecepatan  48  PWM  menghasilkan  nilai kekerasan pada area HAZ sebesar 32,8 HRB dan pada area weld  metal menghasilkan  menghasilkan  nilai sebesar 27,0 HRB.
Gambar  4  di  bawah  ini  menunjukkan  terjadinya penurunan kekerasan pada area base metal , HAZ dan
area weld  metal. Hal  ini  disebabkan  oleh  material pada aluminium seri 5083 yang menerima pengaruh panas,  di  mana  hal  tersebut  memengaruhi  nilai kekerasan  yang  terdapat  pada  area  HAZ  dan weld meta l, sehingga nilai kekerasan hasil penyambungan las  MIG  pada  aluminium  menjadi  rendah dibandingkan area base metal.
Gambar 4 . Grafik hasil uji kekerasan spesimen.
Gambar 4 menunjukkan terjadinya cacat las pada area permukaan las. Cacat las yang terdapat pada area las tersebut  adalah undercut,  underfiling,  porosity, overlap dan poor  stop/star. Dari  hasil  cacat  las tersebut mempengaruhi hasil kekerasan yang didapat pada  saat  pengujian  sampel.  Hal  ini  terjadi  karena beberapa  faktor  seperti  adanya  kotoran  pada permukaan  kampuh  yang  akan  dilas,  jarak  busur terlalu tinggi, ayunan busur tidak stabil, hilangnya gas pelindung  pada  saat  proses  pengelasan  dilakukan. Dalam proses untuk mengetahui jenis cacat las, posisi mata  terhadap  material  diarahkan  dengan  sudut  60 derajat  dengan  jarak  pandang  30  cm.  Hal  tersebut berfungsi untuk uji visual guna mengetahui jenis cacat las yang terjadi pada material tersebut.
Aluminium  5083  merupakan  jenis  aluminium  yang memiliki  sifat  mampu  las  yang  baik  dibandingkan jenis  aluminium  yang  lain  [7].  Namun  faktor  jenis kampuh akan mempengaruhi nilai uji impak. Seperti pada  hasil  pengelasan  kajian  ini,  nilai  ketangguhan area las akan lebih rendah dibandingkan daerah base metal. Hal ini diakibatkan panas yang memperngaruhi proses  pengelasan.  Pengaruh  panas  tersebut menyebabkan  perubahan  struktur  mikro  5083  dan seharusnya  dilakukan post  weld  heat  treatment (PWHT).

## Hasil Pengujian Impak
Pada pengujian ini dilakukan sebanyak 18 spesimen, arus pengelasan yang digunakan adalah 130 A. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 2.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 H R B KAMPUH Uji Kekerasan Rockwell BM HAZ WM
Tabel 2 . Uji impak.
No  Bahan Energi ( J ) Harga Impak ( Joule/mm ) 1 Tirus Tunggal 45 PWM 6,164 6,118 5,569 0,0771 0,0778 0,0717 2 Tirus Tunggal 48 PWM 5,867 4,397 5,678 0,0748 0,0577 0,0680 4 V 45 PWM 5,697 6,170 6,120 0,0771 0,0766 0,0712 5 V 48 PWM 5,867 4,397 5,678 0,0656 0,0577 0,0680 6 V  ganda  45 PWM 1,697 1,622 0,933 0,0175 0,0203 0,0117 7 V  ganda  48 PWM 1,622 0,933 0,930 0,0203 0,0117 0,0115

## Analisa Uji Impak
Pada  pengujian  kampuh  las  Tirus  Tunggal  dengan kecepatan  45  PWM  menghasilkan  ketangguhan impak  rata-rata  0,0756  Joule / mm .  Sementara  pada kampuh  Tirus  Tunggal  dengan  kecepatan  48  PWM menghasilkan  ketangguhan impak  sebesar  0,0647 Joule / mm .  Pada  area  kampuh  Tirus  Tunggal  hasil pengelasan  tidak  terisi  secara  penuh,  sehingga  hasil pengujian  impak  nilainya  rendah,  akan  tetapi  pada hasil  pengujiannya  jenis  kampuh  Tirus  Tunggal memiliki  nilai  impak  yang  lebih  baik  dibandingkan nilai impak dari jenis kampuh yang lain. Hal tersebut dapat terlihat pada Gambar 5 di bawah ini.
Gambar 5. Penampakan visual spesimen kampuh tirus tunggal.
Pengujian  impak  pada  kampuh  las  V  dengan kecepatan  45  PWM  menghasilkan  nilai  rata-rata sebesar  0,0749  Joule / mm .  Pada  hasil  pengelasan dengan  kecepatan  48  PWM  dengan  menggunakan kampuh  Tirus  Tunggal  menghasilkan  nilai  impak sebesar 0,0638  Joule / mm . Pada area hasil  las jenis kampuh V, terlihat bahwa logam pengisi tidak merata secara baik dan terdapat coakan yang mengakibatkan nilai  impak  menjadi  rendah  dibandingkan  kampuh Tirus Tunggal.
Proses  pengujiam  impak  pada  kampuh  V  ganda dengan kecepatan 45 PWM menghasilkan ketangguhan  impak  sebesar  0,0165  Joule / mm . Sementara  pada  pengujian  impak dengan  kecepatan 48  PWM  menghasilkan  nilai  impak  sebesar  0,0145 Joule / mm . Pada hasil pengelasan kampuh V ganda, logam  las  tidak  mengisi  kampuh  dengan  sempurna seperti  adanya undercut , incomplete  filling .  Hal tersebut disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya pengelasan  yang  berulang,  kebersihan  kampuh sebelum  dilas,  dan  keahlian  operator  yang  kurang, mengakitbatkan hasil las yang tidak baik.
Gambar 7 . Penampakan visual spesimen kampuh V ganda.
Pada  sampel  hasil  pengujian  impak,  terdapat perbedaan  nilai  ketangguhan  pada  masing-masing spesimen.  Hal  ini  disebabkan  karena  proses pengelasan menggunakan alat las otomatis, sehingga nilai  ketangguhan  impak  yang  dihasilkan  berbeda. Pada proses kajian ini, faktor kebersihan area kampuh sebelum  dilakukan  las  juga  mempengaruhi  nilai impak yang dihasilkan.
Pada  Gambar  8  di  bawah  ini,  grafik  menunjukkan perbandingan nilai impak antara kampuh V, kampuh Tirus Tunggal dan kampuh V ganda. Kampuh Tirus Tunggal  atau  biasa  disebut  kampuh bevel memiliki nilai ketangguhan  impak tertinggi dengan nilai rata- rata  sebesar  0,0756  Joule/  mm 2 . Sedangkan  nilai terendah  pada  pengujian  impak  yaitu  terjadi  pada kampuh V ganda dengan ketangguhan impak rata-rata sebesar 0,0145 Joule/mm 2 .
Gambar 8 . Grafik hasil uji uji impak spesimen.
Kampuh yang memiliki nilai ketangguhan yang baik yaitu  terdapat  pada  kampuh  Tirus  Tunggal. Pengelasan pada kampuh V lebih besar dibandingkan kampuh ganda V, sehingga nilai ketangguhan kampuh V ganda lebih rendah dibandingkan kampuh V. Hal yang menyebabkan kampuh V ganda memiliki nilai ketangguhan  yang  lebih  rendah  karena  proses pengelasan dilakukan dua kali dan bolak balik, hal ini menyebabkan  ketangguhan  kampuh  V  ganda
memiliki  ketangguhan  lebih  rendah  dibandingkan kampuh Tirus Tunggal dan V.

## 4. Kesimpulan
Dari hasil pengelasan MIG dengan variasi kampuh V, kampuh tunggal dan kampuh V ganda menghasilkan nilai  kekerasan  yang  berbeda.  Kekuatan  tertinggi dihasilkan oleh jenis kampuh Tirus  Tunggal dengan nilai rata-rata sebesar 34,5 HRB dan nilai kekerasan terendah terdapat pada jenis kampuh V ganda dengan nilai rata-rata sebesar 27 HRB.
Dari hasil pengelasan MIG menggunakan pengujian impak  menghasilkan  ketangguhan  impak  yang berbeda.  Ketangguhan  impak  tertinggi  dihasilkan oleh  jenis  kampuh  Tirus  Tunggal  dengan  nilai ketangguhan  impak  sebesar  0,0756  Joule/mm 2 ,  dan ketangguhan  impak  terendah  yaitu  terjadi  pada kampuh  V  ganda  dengan  nilai  sebesar  0,0145 Joule/mm 2 .
Dari hasil pengelasan MIG dengan variasi kampuh V, kampuh tunggal dan kampuh V ganda menghasilkan nilai  kekerasan  yang  berbeda.  Kekuatan  tertinggi dihasilkan oleh jenis kampuh Tirus  Tunggal dengan nilai rata-rata sebesar 34,5 HRB dan nilai kekerasan terendah terdapat pada jenis kampuh V ganda dengan nilai rata-rata sebesar 27 HRB. Pada hasil kajian ini menunjukkan dengan besar arus yang sama yaitu 130 A, hasil kekuatan las yang baik berada pada kecepatan 45 PWM dibandingkan dengan kecepatan 48 PWM.

## Ucapan Terima Kasih
Berisi  ucapan  terima  kasih  kepada  pihak yang  telah memberi  dukungan  dalam  kajian  ini,  baik  berupa sarana  maupun  dana  terhadap  penelitian  yang  telah dilakukan.

## Daftar Pustaka
[1] Kamal,  A.  A.  (2014).  Analisis  Variasi  Arus Besar  Aliran  Gas  Pelindung  Hasil  Pengelasan MIG  Terhadap  Cacat  Porositas  Dan  Struktur Mikro  Pada  Aluminium  1100.  Tugas  Akhir, Universitas Jember
[2] Hakem,  M,  Lebaili,  S,  Miroud,  J,  Bentaleb,  A, Toukali, S. 2012. Welding And Characterization of  5083  Aluminum  Alloy.  Proc.  Metal  2012, Brno, Czech Republic, EU.
[3] Kazi, J., Zaid, S., Talha, S. M., Yasir, M. & Akib, D.  (2015).  A  Review  on  Various  Welding Techniques. IJMER, 5(2), 22-28.
[4] Ramdan,  D.  T.  (2019).  Pembuatan  Dan Pengujian  Alat  Gerak  Otomatis  Untuk Pengelasan  GMAW/MIG  (Metal  Inert  Gas) Magnesium  AZ31.  Tugas  Akhir,  Universitas Lampung
[5] Calcraft RC, Wahab MA, Viano DM, Schumann GO, Phillips RH, Ahmed NU. The development of the welding
procedures and fatigue of butt-welded structures of aluminium-AA5383. J Mater Process Technol
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 K ua t I m pa k ( 𝑗𝑜 𝑢 𝑙𝑒 / 𝑚 𝑚 )2 KAMPUH Uji Impak
1999; 92–
93:60–5
[6] Putra,  R.P,  Jokosisworo,  S,  Kiryanto.  2016. Pengaruh  Arus  Listrik  Dan  Temperatur Terhadap  Kekuatan  Tarik  Dan  Impact Alumunium  5083  Pengelasan  GMAW  (Gas Metal Arc Welding). Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 4, No.1.
[7] Wiryosumarto,  H  dan  Okumura.  T.  2000.
Teknol0gi Pengelasan Logam. Pradnya Paramitha. Jakarta
[8] Sony, A., & Mandoli, R. (2020). Evaluation Of Mechanical  Charateristic  Of  Hybrid  AA 7068/TIB/FA Metal Matrix
Composite. International  Journal  Of  Mechanical  and Production, 10, 438-446.