Pengaruh variasi sudut kampuh bevel groove terhadap kekuatan tarik material Stainless Steel 304
Husnul Fata, Muhammad Razi, Syukran Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl.Banda Aceh-Medan Km.280 Buketrata Email : husnulfata17@gmail.com

## Abstrak
Gas  Tungsten  Arc  Welding  (GTAW)  adalah  suatu  proses  pengelasan  dengan  menggunakan  gas  mulia  sebagai pelindung.  Untuk  menghasilkan  busur  listrik,  digunakan  elektroda  yang  tidak  terkonsumsi  terbuat  dari  logam tungsten atau paduannya yang memiliki titik lebur tinggi. Baja tahan karat austenite 304 atau yang sering disebut stainless steel 304 merupakan baja paduan dengan kandungan Cr 18-20%, dan Ni 8-10,5%. Baja jenis ini biasa digunakan sebagai bahan kontruksi utama dalam beberapa industri seperti nuklir, kimia, dan makanan.  Baja ini memiliki  ketahanan  terhadap  korosi  yang  baik  karena  terdapat  lapisan  kromium  oksida  pada  permukaannya. SS304 merupakan baja yang memiliki tingkat kekerasan rendah sekitar 123 HB dan kekuatan tarik sebesar 505 N/mm². Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik hasil pengelasan GTAW pada baja tahan karat SS304 dengan variasi sudut kampuh bevel. Dari pengujian yang telah dilakukan, diketahui bahwa kekuatan tarik tertinggi  terdapat  pada  material  tanpa  penyambungan  dengan  nilai  rata-  rata  kekuatan  tarik  63.84  kgf/mm², sedangkan  pada  material  yang  dilas  kekuatan  tertinggi  terdapat  pada  kampuh  bevel  dengan  sudut  40°  dengan nilai rata- rata 55.30 kgf/mm°, sedangkan kekuatan tarik terendah terdapat pada kampuh bevel dengan sudut 35° dengan rata- rata kekuatan tarik 50.68 kgf/mm².
Kata kunci :  Pengelasan GTAW, stainless steel 304, kekuatan tarik, elektroda EWTH-2, kampuh.

## Effect of groove variations on the tensile strength of the material Stainless Steel 304

## Abstract
Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) is a welding process using argon gas as a shield. To produce electric arcs, non-consumed electrodes made of tungsten metal or alloys that have a high melting point. Stainless steel 304 is an  alloy  steel  with  18-20%  Cr  content,  and  Ni  8-10.5%.  This  type  of  steel  is  commonly  used  as  the  main construction material in  several  industries  such as nuclear, chemical, and food. This steel  has good corrosion resistance because there is a layer of chromium oxide on its surface. SS304 is a steel  that has a low hardness level of about 123 HB and tensile strength of 505 N / mm². This study aims to determine the tensile strength of GTAW  welding  results  in  SS304  stainless  steel  with  a  variation  of the  groove  angle.  From  the  tests  that  have been  carried  out,  it  is  known  that  the  highest  tensile  strength  is  in  the  material  without  connection  with  an average tensile strength value of 63.84 kgf / mm², while in the material welded the highest strength is in the bevel groove with an angle of 40 ° with an average value of 55.30 kgf / mm °, while the lowest tensile strength is in the bevel groove with an angle of 35 ° with an average tensile strength of 50.68 kgf / mm².
Keywords : GTAW welding, stainless steel 304, tensile strength, EWTH-2 electrodes, groove.

## 1. Pendahuluan
Ilmu dan teknologi pengelasan dinilai penting bagi pengembangan industri manufaktur di Indonesia, karena  sebagian  besar  proses  produksi  di  industri permesinan dan struktur menggunakan teknik pengelasan. Teknik pengelasan logam ialah salah satu proses manufaktur yang banyak digunakan di berbagai industri.
Industri Manufaktur adalah industri yang kegiatan utamanya  adalah  mengubah  bahan  baku  komponen
atau  bagian  lainnya  menjadi  barang  yang  memenuhi standar spesifikasi. Industri manufaktur pada umumnya  mampu  memproduksi  dalam  skala  besar. Setiap industri yang mengunakan logam sebagai salah satu  bahan  dasar  produksi  harus  memperhitungkan beberapa sifat dan jenis logam. Dalam proses produksi jenis  logam  dan  sifat  logam  sangat  berpengaruh terhadap  jenis  produk  apa  yang  akan  dihasilkan  dan kegunaan  produk  yang  dihasilkan  sehingga  produk yang  dihasilkan  dapat  memenuhi  target  pemakaian
yang  efektif  dan  efisien.  Uji  tarik  yang  merupakan salah satu dari beberapa jenis pengujian logam.
Agar  sambungan  antara  dua  bagian  logam memiliki mutu yang baik diperlukan suatu pengelasan yang  tepat  dan  sambungan  serta  bentuk  kampuh  las yang  sesuai  dengan  kegunaan  dari  hasil  las  tersebut. Sambungan  tumpul  adalah  jenis  sambungan  yang paling efisien.
Bentuk alur sambungan tumpul sangat mempengaruhi  efisiensi  pengerjaan  sambungan  dan jaminan  sambungan.  Pemilihan  besar  sudut  pada  alur sangat  penting,  pada  dasarnya  pemilihan  sudut  alur pada  bentuk  sambungan  harus  menuju  kepada penurunan  masukan  panas  dan  penurunan  logam  las sampai kepada harga terendah yang tidak menurunkan mutu  sambungan.  Besar  sudut  sambungan  akan mempengaruhi  masukan  panas  yang  selanjutnya berpengaruh pada siklus ternal panas.[1]
Pengujian  tarik  merupakan  salah  satu  pengujian material  yang  paling  banyak  di  lakukan  di  dunia industri.  Karena  pengujian  ini  terbilang  yang  paling mudah  dan  banyak  data  yang  bisa  di  ambil  dari pengujian  ini.  Di  antara  nya  adalah  kekuatan  tarik ( Ultimate  Tensile  Strenght ),  Elastisitas  ( Elasticity ), dan  pengurangan  luas  penampang  ( Reduction  of Area ).[2]
Definisi  pengelasan  menurut  adalah  ikatan metalurgi  pada  sambungan  logam  atau  logam  paduan yang  di  laksanakan  dalam  keadaan  lumer  atau  cair. Dengan kata lain, las merupakan sambungan setempat dari  beberapa  batang  logam  dengan  menggunakan energy panas[3].

## 1.1 Gas Tungsten Arc Welding
Gas  Tungsten  Arc  Welding (GTAW)  adalah suatu  proses  pengelasan  dengan  menggunakan  busur nyala  yang  di  hasilkan  oleh  elektroda  tetap  yang terbuat  dari  tungsten.  Elektroda  ini  digunakan  hanya untuk  menghasilkan  busur  nyala  listrik,  sedangkan bahan  penambah  terbuat  dari  bahan  yang  sama  atau sejenis dengan bahan yang akan dilas dan terpisah dari pistol  las.  Bahan  penambah  pad  alas  GTAW,  berupa batang  las  ( rod )  yang  di  cairkan  oleh  busur  nyala tersebut  dan  mengisi  kampuh  bahan  induk.  Gas pelindung  yang  di  gunakan  dalam  pengelasan biasanya berupa gas kekal (99% argon)[3].

## 1.2    Kampuh
Untuk  memperoleh  kekuatan  hasil  pengelasan yang dapat dijamin kualitasnya, pengelasan sebaiknya menggunakan  berbagai  bentuk  alur  yang  sudah  di kembangkan.  Pengerjaan  kampuh  las  terdiri  dari  4 jenis  yaitu,  sambungan  kampuh  sisi,  sambungan berimpit, sambungan sudut dan sambungan T.[4][5].
Untuk mendapatkan sambungan yang berkualitas hendaknya kedua ujung/bidang atau  bagan yang akan dilas perlu diberikan suatu  bentuk kampuh las tertentu. Pengerjaan kampuh las terdiri dari 4 jenis yaitu  sambungan  kampuh  sisi,  sambungan    berimpit,
sambungan  sudut,  dan  sambungan  T.  Penggunaan kampuh  V  dipergunakan  untuk  menyambung  logam atau  plat  yang  tebalnya  antara  6  -  16mm,  dimana sambungan  ini  terdiri  dari  kampuh  V  terbuka  dan tertutup.  Kampuh  V  terbuka digunakan untuk penyambungan logam atau plat yang tebalnya 6  - 16mm dengan sudut kampuh  50̊ -70̊ dan jarak kisar 1– 2 mm serta tinggi dasar sudut kampuh 1 – 2 mm[5].

## 1.3 Stainless Steel
Stainless  steel adalah  baja  paduan  yang memiliki  sifat  ketahanan  korosi  (karat),  sehingga secara  luas digunakan dalam  industri kimia,  makanan dan minuman, insdustri yang berhubungan dengan air laut  dan  semua  industry  yang  memelurkan  ketahanan korosi[6][1]
Baja  tahan  karat  austentik  tipe  304  merupakan baja paduan dengan kandungan Cr 18-20%, dan Ni 8- 10,5%.  Baja  jenis  ini  biasa  digunakan  sebagai  bahan kontruksi  utama  dalam  beberapa  industri  seperti nuklir,  kimia,  dan  makanan.  Baja  ini  memiliki ketahanan  terhadap  korosi  yang  baik  karena  terdapat lapisan  kromium  oksida  pada  permukaannya[7]. SS304  merupakan  baja  yang  memiliki  tingkat kekerasan  rendah  sekitar  123  HB  dan  kekuatan  tarik sebesar  505  N/mm².  Komposisi  kimia  stainless  steel 304 dapat di lihat pada table 1 dibawah ini.
Table 1 . Komposisi Kmia SS304

## 1.4      Pengujian NDT Penetrant
Metode  liquid  penetrant  test  merupakan metode  NDT  yang  paling  sederhana.  Metode  ini digunakan  untuk  menemukan  cacat  (discontinuity)  di permukaan  ( open  surface )  terbuka  dari  komponen solid, baik logam maupun logam, seperti keramik dan plastic  fiber.  Melalui  metode  ini  cacat  pada  material akan  terlihat  lebih  jelas.  Cara  nya  ialah  dengan memberikan  cairan  berwarna  terang  pada  permukaan yang  di  inspeksi.  Cairan  ini  harus  memiliki  daya penetrasi  yang  baik  dan  viskositas  yang  rendah  agar dapat masuk pada cacat dipermukaan material [8][9].
Ada  beberapa  penelitian  yang  dilakukan tentang  material stainless  steel dan  metode  variasi kampuh  untuk  mendapatkan  jenis  kampuh  yang sesuai[1][4][10][11][12]  seperti  yang  dilakukan  oleh Siddiq  dimana  hasil  penelitiannya  menunjukkan bahwa  hasil  dari  pengujian  impak  metode  charpy menunjukkan  bahwa  spesimen  kampuh  V  tunggal, tirus  tunggal,  dan  tirus  Ganda  memiliki  nilai  energi yang diserap bervariasi. Kampuh V tunggal mempunyai nilai energi yang diserap tertinggi dengan nilai  rata-ratanya  sebesar    256  Joule  dan  3,21 Joule/mm2,  dibandingkan  dengan  kampuh  tirus tunggal dan tirus ganda. Jenis perpatahan yang didapat
juga  berbeda,  untuk  spesimen  kampuh  V  dan  tirus tunggal  terjadi  patah  ulet  sedangkan  kampuh  tirus ganda terjadi patah getas[5].
Berdasarkan  uraian  diatas  maka  tujuan  dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan tarik hasil pengelasan GTAW pada baja tahan karat SS304 dengan variasi sudut kampuh bevel.

## 2 Metode Penelitian
Metodologi  penelitian  merupakan  sebuah  cara untuk  mengetahui  hasil  dari  sebuah  permasalahan yang  spesifik,  dimana  permasalahan  tersebut  juga dengan  permasalahan  penelitian.  Penelitian  ini dilakukan  dibeberapa  tempat  yaitu  :  Pengelasan sampel uji dan penetran test dilakukan di Laboratorium welding technology dan fabrikasi logam Politeknik  Negeri  Lhokseumawe,  pengujian  tarik dilakukan di Laboratorium uji material Teknik Mesin Politeknik  Negeri Lhokseumawe.
Adapun    bahan  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah material Stainless Steel 304, filler rod yang  digunakan  ER  308  dengan  elektroda  jenis Ewth-2.
Dalam  tahap  awal  penelitian  ini  di  lakukan beberapa proses antara lain adalah proses pemotongan specimen  uji,  proses  pembuatan  kampuh,  persiapan proses pengelasan, proses pengelasan, dan pembentukan  specimen  uji  tarik,  dan  proses  NDT penetrant pada area pengelasan.
Material  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah Stainless  steel  304  dengan  dimensi  material  panjang 250mm, lebar 80mm, dan ketebalan 6mm sebanyak 3 pelat.
Material  tersebut  masing  –  masing  di  potong menjadi  2  bagian  sehingga  berjumlah  6  lembar  plat, kemudian  di  lakukan  pembuatan  kampuh,  dalam penelitian  ini  kampuh  yang  digunakan  adalah  bevel Groove dengan sampel sudut  yang berbeda  yaitu  30°, 35°, dan 40°. Persiapan proses pengelasan meliputi  persiapan  mesin  las  GTAW,  kemudian elektroda   yang   di   pakai adalah TG-S308 / SFA-5.9 ER308 dengan diameter 2,0  mm, kemudian elektroda tungsten  yang  digunakan  adalah  Ewth-2  dengan diameter  1,6  mm.  arus  yang  digunakan  pada pengelasan  ini  adalah  arus  DCEN  ( Direct  Currect Electrode  Negative )  dengan  amper  meter  sebesar  90 amper. Kampuh yang akan digunakan pada penelitian ini  ialah  kampuh  bevel  Groove  dengan  sampel  sudut yang  berbeda  yaitu  30°,  35°,  dan  40°.  Ketentuan lainnya  dalam  proses  pengelasan  ini  adalah  posisi pengelasan 1G atau dibawah tangan ( Down Hand ).
Proses  pengelasan adalah proses menyambung material  yang  telah  di  potong  menjadi  6  bagian,  6 bagian  tersebut  akan  di  lakukan  pengelasan  GTAW hingga  menjadi  3  bagian  material  yang  telah  dilas dengan kampuh  bevel Groove dengan sudut 30°, 35°, 40°.
Setelah  pengelasan  dilakukan  proses  penetrant pada  area  las  sebelum  dibentuk  specimen  uji  tarik untuk  melihat  cacat  yang  terjadi  pada  permukaan lasan.  Tahap  akhir  dalam  penelitian  ini  adalah melakukan pengujian tarik untuk mengetahui kekuatan  sambungan  las  dengan  membuat  specimen sesuai standar[13].

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Hasil Pengelasan
Setelah  proses  pembuatan  kampuh  bevel  groove dengan  sudut  30°,  35°  dan  40°  selesai  selanjutnya dilakukan  proses  pengelasan  pada  arus  90  amper dengan  polaritas  DCEN  ( dierect  current  elektoda negative ). Hasil pengelasan dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Sudut 30°     Sudut 35°       Sudut 40° Gambar 1. Hasil Pengelasan
Hasil  dari  proses  NDT  liquid  penetrant  ini dapat dilihat pada gambar 2 dibawah ini:
A B C Base Metal Weld Metal Haz
Gambar 2. Hasil NDT Penetrant
Dari  gambar  2  diatas  terlihat  pada  pengelasan sudut  30°  tidak  terdeteksi  cacat  pada  permukaan logam  las,  kemudian  pada  pengelasan  sudut  35° terdeteksi  cacat  permukaan undercut sebesar  2.5mm, akan  tetapi  pada  area  ini  tidak  di  jadikan  sebagai sampel  uji,  selanjutnya  pada  sudut  40°  terdapat  cacat porosity pada permukaan nya yang sangat kecil.

## 3.2  Hasil Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan guna untuk mengetahui  sifat  –  sifat  mekanis  dari  specimen  baja tahan  karat  stainless  steel  304  sebagai  material  uji dalam  penelitian  ini.  Hasil  pengujian  tarik  pada umumnya  adalah  kekuatan  dan  keuletan  yang ditunjukan  dengan  adanya  persentase  perpanjangan dan  kontruksi  atau  reduksi  penampang  pengujian dengan  menggunakan  universal  testing  machine  ( mesin  uji  tarik).  Spesimen  pengujian  terdiri  dari masing  –  masing  3  sampel  untuk  specimen  yang dilakukan  pengelasan  dengan  sudut  kampuh  yang bervariasi  dan  2  sampel  untuk  specimen  tanpa perlakuan. Dari pengujian tarik  yang telah di  lakukan maka  diperoleh  data  pengujian  tarik  seperti  di tunjukan pada tabel 3 berikut.
Tabel 2. Data Pengujian Tarik
Dari  table  3  hasil  pengujian  pada  sampel pengelasan dengan variasi sudut kampuh 30°, 35°, dan 40°  serta  sampel  material  tanpa  perlakuan  dapat dilihat pada gambar 3  grafik berikut ini:
Gambar 3. Grafik Tegangan Max
Berdasarkan  gambar  diatas    terlihat  kekuatan tarik  tertinggi  terdapat  pada  material  tanpa  perlakuan sebesar  626  Mpa  sedangkan  pada  material  yang dilakukan  pengelasan  kekuatan  tarik  tertinggi  pada kampuh  bevel  dengan  sudut  40°  sebesar  542  Mpa diikutin  oleh  sambungan  bevel  dengan  sudut  30° sebasar  536  MPa  hal  ini  menunjukan  penurunan kekuatan  tarik  sebesar  6  MPa  dan  sambungan  bevel sudut 35° dengan kekuatan tarik sebesar 487 MPa hal ini  menunjukan  penurunan  dari  sudut  30°  sebesar  49 MPa  dan  penurunan  kekuatan  tarik  dari  sudut  40° sebesar 55 MPa.
Tabel 3. Data Regangan
Gambar 4. Grafik Tegangan Regangan
Berdasarkan  grafik  pada  gambar  4  diatas regangan dengan nilai rata – rata tertinggi adalah pada material  tanpa  perlakuan  dengan  nilai  regangan 42.75%,  sedangkan  pada  material  yang  dilakukan pengelasan  regangan  tertinggi  terjadi  pada  specimen kampuh bevel dengan sudut 30° dengan nilai 14.30%, diikutin kampuh bevel dengan sudut 40°  dengan nilai regangan  12.70%,  berarti  perbandingan  regangan antaran  sudut  30°  dan  40°  adalah  1.6%,  sedangkan
pada kampuh bevel sudut 35° memiliki nilai regangan 8.19%.
Pada saat melakukan pengelasan dengan bahan pengisi yang kekuatan tariknya lebih tinggi dari logam induk  nya  maka  hasil  yang  didapati  juga  lebih  baik dari variasi sudut yang telah dilakukan maka kekuatan tarik  rata  –  rata  tertinggi    didapat  pada  pengelesan dengan kampuh bevel sudut 40° dengan nilai 542 MPa hal ini menunjukan pada kampuh bevel sudut kampuh 40° lebih baik dibandingkan dengan 30°, dan 35°.

## 4. Kesimpulan
Material  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  stainless  steel  304  yang  dilakukan  pengelasan dan  tanpa  pengelasan,  setelah  dilakukan  pengujian tarik  dan  di  bandingkan  kekuatan  tarik  pada  material yang dilakukan pengelasan  lebih rendah dari  material yang tidak dilas, akan tetapi secara teori kekuatan tarik yang di dapat masih dalam taraf yang diizinkan.  Pada pengujian  tarik  ini  kekuatan  tarik  tertinggi  terdapat pada  material  tanpa  perlakuan  sebesar  626  MPa sedangkan  pada  material  yang  dilakukan  pengelasan kekuatan  tarik  tertinggi  pada  kampuh  bevel  dengan sudut  40°  sebesar  542  MPa  Hasil  penelitian menunjukan sifat mekanis yang baik pada pengelasan kampuh  bevel  sudut  40°  dengan  menggunakan  filler TG-308  pada  ampere  90.  Berdasarkan  hasil  yang didapat setelah melakukan pengujian tarik dari variasi sudut kampuh bevel sudut 40° lebih baik dibandingkan sudut 35°, dan 30°.

## 5. Daftar Pustaka
[1] V.  A.  Setyowati  and  S.  Suheni,  “VARIASI ARUS DAN SUDUT PENGELASAN PADA MATERIAL AUSTENITIC STAINLESS STEEL  304  TERHADAP  KEKUATAN TARIK  DAN  STRUKTURMAKRO,” J. IPTEK , vol. 20, no. 2, p. 29, Dec. 2016.
[2] A.  Azwinur,  S.  Syukran,  and  H.  Hamdani, “KAJI  SIFAT  MEKANIK  SAMBUNGAN LAS  BUTT  WELD  DAN  DOUBLE  LAP JOINT PADA  MATERIAL BAJA  KARBON RENDAH,” SINTEK  J.  J.  Ilm.  Tek.  Mesin , vol. 12, no. 1, pp. 9–16, Jun. 2018.
[3] Wiryosumarto  H., Teknologi  Pengelasan Logam . Jakarta: Erlangga, 2000.
[4] D.  Suprijanto,  “PENGARUH  BENTUK
KAMPUH TERHADAP KEKUATAN BENDING  LAS  SUDUT  SMAW  POSISI MENDATAR PADA BAJA KARBON RENDAH,” Jur. Tek. Mesin STTNAS Yogyakarta , vol. 8, pp. 91–96, 2013.
[5] M.  Siddiq,  N.  Nurdin,  and  I.  Amalia, “Pengaruh jenis
kampuh
terhadap ketangguhan  sambungan  pengelasan  material St37  dengan  AISI  1050  menggunakan  proses SMAW,” J.  Weld. Technol. , vol. 1, no. 1, pp. 11–16, Jun. 2019.
[6] D. J. K. John C. Lippold, Welding Metallurgy
and  Weldability  of  Stainless  Steel .  Canada: Wiley Inter Science, 2005.
[7] S.  Novita,  “Analisis  Laju  Korosi  dan Kekerasan  pada  Stainless  Steel  304  dan  Baja Nikel  Laterit  dengan  Variasi  Kadar  Ni  (0,  3, dan 10%) dalam Medium Korosif,” 2018.
[8] T. Endramawan, E. Haris, F. Dionisius, and Y. Prinka,  “Aplikasi  Non  Destructive  Test Penetrant  Testing  (Ndt-Pt)  Untuk  Analisis Hasil  Pengelasan  Smaw  3g  Butt  Joint,” JTT (Jurnal  Teknol. Ter. , vol. 3, no. 2, pp. 44–48,
2017.
[9] ASME, ASME Code Section V Article 6 . New york, 2013.
[10] W.  Chuaiphan,  S.  Chandra-Ambhorn,  S. Niltawach, and B. Sornil, “Dissimilar welding between  AISI  304  stainless  steel  and  AISI 1020  carbon  steel  plates,”  in Applied Mechanics and Materials , 2013, vol. 268, no.
PART 1, pp. 283–290.
[11] E. Taban, E. Taban, E. Deleu, A. Dhooge, and E.  Kaluc,  “Evaluation  of  Dissimilar  Weld between  ferritic  stainless  steel  modified 12%Cr  and  carbon  steel  S355.  m  Evaluation of Dissimilar Welds between Ferritic Stainless Steel Modified 12% Cr and Carbon Steel S355 A  modified  ferritic  stainless  steel  was subjected  to  a  barrage  of  testing  to  determine its  suitability  for  a  variety  of  structural applications,” 2008.
[12] I.  Arif  Rahman  Hakim,  “Analisa  pengaruh variasi  kampuh  terhadap  hasil  pengelasan SMAW pada stainless steel 304 menggunakan pengujian  ultrasonic  dan  kekuatan  tarik.,” J. POLIMESIN , vol. 18, no. 1, pp. 30–38, 2020.
[13] ASME  E8/E8M,  Standart  Test  Methods  for Tension  Testing  of  Metallic  Material. West Conshohocken,  United  States:  American Society for Testing Methods.