## Analisis kekuatan tarik, kekerasan dan struktur mikro pada  pengelasan SMAW yang  menggunakan elektroda E 6013  dengan variasi gerakan elektroda
Andri Santoso 1 , Awal Syahrani 2 , Mustafa 2
1 Program Sarjana Teknik Mesin, FakultasTeknik, Universitas Tadulako Jl. Soekarno Hatta Km.9 Tlp. (0451) 422611- 422355
2Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Tadulako
Jl. Soekarno Hatta Km.9 Tlp. (0451) 422611- 422355 Email korespondensi: mustofauntad@gmail.com

## Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh gerakan elektroda terhadap sifat mekanis dan struktur mikro hasil pengelasan SMAW dengan elektroda E 6013. Proses pengelasan SMAW menggunakan variasi gerakan elektroda lurus, zig-zag dan spiral. Elektroda yang digunakan adalah  E 6013 dengan diameter 3.2 mm. Besar arus yang digunakan ialah 90 Ampere. Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh V dengan sudut 60 o , tinggi akar 2 mm dan jarak akar 3 mm. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik, kekerasan dan pengamatan struktur  mikro.  nilai  kuat  tarik  tertinggi  pada  gerakan  elektroda  spiral  yaitu  616.6  Mpa  dan  terendah  pada gerakan elektroda zig-zag yaitu 596 Mpa. Sedangkan nilai regangan tertinggi terdapat pada gerakan elektroda zig-zag yaitu 22.91% dan terendah pada gerakan elektroda spiral yaitu 19.41%. Untuk nilai modulus elastisitas tertinggi terdapat pada gerakan elektroda lurus yaitu 12.070.02 Mpa dan terendah pada gerakan elektroda zig- zag yaitu 10.33.48 Mpa. Nilai kekerasan tertinggi terdapat pada pengelasan dengan gerakan elektroda  zig-zag yaitu 147.44 kg/mm 2 dan yang terendah pada gerakan elektroda lurus yaitu 143.19 kg/mm 2 .
Kata kunci : SMAW, electrode motion, tensile strength, hardness, microstructure

## Abstract
This study aims to determine the effect of electrode motion on the mechanical properties and microstructure of SMAW welding with E 6013 electrode. The SMAW welding process uses a variety of straight, zigzag and spiral electrode movements. The electrode used is E 6013 with a diameter of 3.2 mm. The current size used is 90 Amperes. The type of camp used is a V-shaped with an angle of 60 o , a root height of 2 mm and a root range of 3 mm. Tests conducted are tensile testing, hardness and microstructure observation. The highest tensile strength value in the spiral electrode motion is 616.6 Mpa and the lowest in the zig-zag electrode is 596 MPa. While the highest strain value found in the motion of zig-zag electrode is 22.91% and the lowest in the spiral electrode movement is 19.41%. For the highest modulus of elasticity is found in the straight electrode movement of 12.070.02 Mpa and the lowest in the motion of the zigzag electrode is 10.339.48 Mpa. The highest hardness value is in welding with zigzagging electrode movement that is 147.44 kg / mm 2 and the lowest in straight electrode movement is 143.19 kg / mm 2
Keywords: SMAW, electrode motion, tensile strength, hardness, microstructure

## 1. Pendahuluan
Faktor  yang  mempengaruhi  hasil  lasan  adalah prosedur pengelasan yang merupakan suatu perencanaan  untuk  pelaksanaan  penelitian  yang meliputi  cara  pembuatan  konstruksi  las  yang  sesuai rencana  dan  spesifikasi  dengan  menentukan  semua hal  yang  diperlukan  dalam  pelaksanaan  tersebut. Beberapa  hal  yang  termasuk  prosedur  pengelasan yaitu  jadwal pembuatan, proses pembuatan, alat-alat yang  diperlukan,  bahan-bahan,  urutan  pelaksanaan, persiapan  pengelasan,  perlakuan  setelah  pengelasan, pengaturan pekerjaan dan lain-lainnya [1].
Pada  proses  pengelasan  sering  terjadi  hasil  las  yang tidak  halus  dan  kadang  menimbulkan  cacat  pada daerah-daerah  lasan.  Untuk  menghindari  masalah
tersebut  maka  dilakukan  proses  pengelasan  dengan metode gerakan elektroda. Dengan perlakuan tersebut maka  hasil  lasan  yang  halus  dan  rata  serta  terhindar dari  cacat  pada  hasil  lasan,  Pada  proses  pengelasan dibutuhkan suatu gerakan elektroda untuk meratakan peleburan  logam  pengisi  dan  logam  induk  yang tujuannya  untuk  mengurangi terjadinya  takikan    dan pencampuran    terak    pada    daerah  lasan.    Contoh beberapa  gerakan elektroda yaitu pola spiral, zig-zag dan lurus[1].
Pengaruh  teknik  pengelasan alur spiral, alur zig–zag dan lurus pada arus 85 A terhadap kekuatan tarik baja ST  41  pada  pengelasan SMAW diperoleh  hasil penelitian,  nilai  kekuatan  tarik  tertinggi  rata-rata 32.50  Kgf/mm 2 terjadi pada gerakan elektroda  pola
spiral,  sedangkan  nilai  kekuatan  tarik  terendah  rata- rata  31.40  kgf/mm 2 terjadi  pada  gerakan  elektroda pola  lurus,  sedangkan  nilai  kekuatan  tarik  pada gerakan  elektroda  pola  zig-zag  yaitu  rata-rata  32.36 kgf/mm 2 [2].  Analisis  kekuatan  tarik  dan  struktur mikro  pada  baja  ST  41  akibat  perbedaan  ayunan elektroda pengelasan SMAW  diperoleh  hasil penelitian  yang  membuktikan  bahwa  struktur  mikro dan  makro  yang  terjadi    pada    baja    ST    41 menunjukkan    patah  ulet.    Hal    ini    ditunjukkan dengan  banyaknya  dimple  atau  cekungan-cekungan pada hasil foto struktur mikro daerah patahan. Posisi pengelasan  memberikan  pengaruh  yang  nyata  pada hasil  kekuatan  tarik,  dimana  nilai  kekuatan  tarik tertinggi  pada  posisi  1G  adalah  450.6  MPa  dengan ayunan elektroda zig-zag dan untuk nilai kekuatantarik tertinggi  pada  posisi  3G  adalah  447,1  MPa  dengan ayunan elektroda spiral[3].
Gerakan  elektroda  merupakan  bagian  dari  proses pengelasan  yang  berfungsi  untuk  mendapatkan  hasil lasan  yang  halus  dan  rata  serta  menghindari  cacat pada  hasil  lasan.  Adapun  cara  kerjanya  adalah meratakan peleburan  logam pengisi dan logam induk yang  bertujuan  untuk  mengurangi  terjadinya  takikan dan pencampuran terak pada daerah lasan.
Gambar 1 . Pola gerakan elektroda [1]. Pola  zig-zag  merupakan  gerakan  elektroda  yang menyerupai  gerakan  untuk menjahit dan memperluas area penyambungan/pengelasan. Fungsi dari gerakan ini  dimaksudkan  untuk  memastikan  dua  atau  lebih
material yang dilas dapat tersambung dengan baik.
Pola  spiral  merupakan  gerakan  elektroda  yang gerakannya  hampir  melingkar  dan  dilakukan  secara kontinyu  yang mana dalam pengelasan dimaksudkan untuk meratakan logam lasan pada proses pengelasan agar mendapat hasil yang baik.
Pola  lurus  merupakan  gerakan  elektroda  yang gerakannya  berdasarkan  jalur  kampuh  dan elektroda
yang  bertujuan  untuk  mengisi  dan  menyambung daerah yang dilalui oleh jalur pengelasan..

## 2. Metode
Material yang digunakan adalah baja komersil dengan tipe besi strep dipotong menggunakan Cut Off sesuai dengan lebar ± 3.5 mm dan panjang 1 bagiannya ± 102 mm  dari  2  bagian.  Proses  pengelasan  dilakukan dengan  arus  90  A  yang  menggunakan  elektroda  E 6013,  kemudian  pada  tiap-tiap  spesimen  dilakukan pengelasan  dengan  gerkan  elektroda  zig-zag,  spiral dan lurus dengan 2x pelapisan.

## Gambar 2. Model pembentukan spesimen

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pengujian tarik digunakan untuk mengetahui sifat kuat tarik  pada  spesimen  uji.  Pengujian  tarik  ini  akan menghasilkan  tegangan  (σ),  regangan  (Ɛ)  dan elastisitas  (E).  Selain  itu,  pengujian  tarik  pada  raw material  dapat  mempermudah  untuk  menentukan jenis/tipe baja pada material tersebut.

## Tabel 1 Hasil pengujian tarik
Berdasarkan  Tabel  1,  dapat  ditentukan  tipe  baja berdasarkan  kuat  tarik  pada  raw  material.  Dalam [10][7][8]  DIN  17100  berdasarkan  tensile  strength dengan  ketebalan  material  ≥3  mm  dan  ≤100  mm dengan  kuat  tarik  antara  670-830  Mpa  maka ditentukan steel grade dengan kode ST 70-2.
Gambar 3. Grafik nilai tegangan
Gambar 3, diperoleh nilai tegangan tertinggi pada raw material dengan tegangan yaitu 782.35 Mpa, kemudian diikuti  dengan  gerakan  elektroda  spiral  yaitu  616.6 Mpa,  gerakan  elektroda  lurus  yaitu  614  Mpa  dan gerakan elektroda zig- zag  yaitu  596  Mpa.  Hal yang menyebabkan  perbedaan  yang  besar  pada  tegangan antara  raw  material  dan  spesimen  hasil  lasan  yaitu dipengaruhi  oleh  proses  pengelasan  karena  pada proses  tersebut  menimbulkan  panas  dan  mengubah sifat  mekanis  dari  materialnya  yang  menghasilkan spesimen hasil lasan mempunyai kuat tarik (tegangan) yang lebih rendah (menurun).
Sedangkan  perbedaan  kuat  tarik  (tegangan)  pada spesimen  pengelasan beda  gerakan elektroda disebabkan  oleh  pengaruh  siklus  thermal  pada  area logam lasan dan HAZ, karena pada tiap beda gerakan elektroda  memiliki  area  jangkauan  luasan  dalam pengelasan  dan  panas  yang  masuk  berbeda  pula. Untuk  nilai  tegangan  tarik  terbesar  pada  spesimen pengelasan  beda  gerakan  elektroda  berada  pada gerakan spiral yaitu 616.6 MPA
Gambar 4. Grafik nilai regangan
Gambar  4,  dapat  dilihat  bahwa  nilai  regangan  yang tertinggi  terdapat  pada  raw  material  yaitu  36.77%, yang  diikuti  dengan  gerakan  elektroda  zig-zag  yaitu 22.91%, gerakan elektroda lurus 19.74% dan gerakan elektroda  spiral  yaitu  19.41%.  Pada  grafik  regangan ini  dapat  dilihat  bahwa  pada  spesimen  hasil  lasan memiliki  hasil  berbanding  terbalik  dengan  grafik tegangan, yaitu  ketika  nilai tegangannya tinggi maka nilai regangannya rendah, tetapi tidak terjadi pada raw material yang memiliki nilai tegangan serta regangan yang  tinggi[6].  Hal  ini  disebabkan  oleh  pengaruh proses  pengelasan  yang  menimbulkan  terjadinya siklus termal yang merubah sifat dari material tersebut [4]
Gambar 5. Grafik Nilai Modulus Elastis
Gambar  5.  dapat  dilihat  bahwa  gerakan  elektroda lurus  memiliki  elastisitas  tertinggi  yaitu  12.070.02 Mpa,  diikuti  dengan  gerakan  elektroda  spiral  yaitu 11.634.4  Mpa,  gerakan  elektroda  zig-zag  yaitu 10.339.48 Mpa dan yang terendah raw material  yaitu 8.518.77  Mpa.  hal  ini  membuktikan  bahwa  proses pengelasan  dapat meningkatkan sifat elastisitas pada material meningkat.
Pengujian kekerasan ini dilakukan untuk  mengetahui kekerasan dari material dengan satuan VHN (kg/mm 2 ) pada permukaan spesimen uji. Gambar 6 menunjukkan  hasil  pengujian  kekerasan  berdasarkan spesimen ujinya.
Gambar 6. Grafik Kekerasan Spesimen
Pada  Gambar  6.  grafik  kekerasan  spesimen menunjukkan bahwa spesimen yang dilakukan proses pengelasan memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan  dengan  raw  material.  Hal  tersebut disebabkan oleh proses pengelasan yang menimbulkan  panas  dan  mengakibatkan  terjadinya siklus  termal  yang  mengubah  sifat  dari  materialnya. Nilai  kekerasan  tertinggi  pada  raw  material  adalah 134.13 kg/mm 2 .
Selain  itu,  yang  ditunjukkan  pada  grafik  kekerasan adalah  bentuk  tingkatan  kekerasan  pada  spesimen lasan  beda  gerakan  elektroda,  yang  mana  kekerasan tertinggi  terdapat  pada  area  tengah  yang  merupakan logam lasan dan daerah HAZ . Nilai kekerasan tertinggi terdapat  pada  spesimen  lasan  dengan  gerakan elektroda zig- zag yaitu 147.44 kg/mm 2 , yang diikuti dengan gerakan elektroda spiral yaitu 146.34 kg/mm 2 , gerakan  elektroda  lurus  143.19  kg/mm 2 .  Adapun kekerasan pada spesimen lasan yang membentuk zig- zag  (tidak  beraturan)  disebabkan  oleh  pengambilan titik  pengujian  kekerasan  pada  spesimen  uji membentuk  zig-zag  pula  dan  titik  yang  memiliki
kekerasan  yang  lebih  tinggi  terdapat  pada  area permukaan yang lebih dekat dengan arah pengelasan. Hal  ini  disebabkan  oleh  siklus  termal  yang  terjadi pada  waktu  pengelasan.  Karena  siklus  termal  yang terjadi  sangat  rumit  maka  dengan  sendirinya perubahannyapun  sangat  rumit.  Dari  hasil  pengujian kekerasan  ini,  bisa  dilihat  bahwa  gerakan  elektroda pada  pengelasan  diperoleh  hasil  kekerasan  tertinggi pada pengelasan dengan gerakan zig- zag yaitu 147.44 kg/mm 2 .
Logam lasan ini merupakan material logam induk dan elektroda  yang  melebur  dan  bercampur  saat  proses pengelasan  berlangsung  yaitu  pada  saat  fasa cair/liquid  dengan  temperatur  berada  lebih  dari 1500oC  yang  kemudian  menjadi  solid  solution  dan mengalami  proses  pembekuan/  solid. Struktur  mikro yang  biasanya  terbentuk  dicirikan    dengan    struktur yang berbutir panjang/columnar  grains  [5]. Daerah HAZ merupakan  daerah  dari  sebuah material  induk  yang  terkena  pengaruh  oleh  panas pada saat proses pengelasan berlangsung[9]. Temperatur  yang  terjadi  pada  daerah  ini  memiliki nilai  yang  lebih  rendah  dari  pada  logam  lasan  yang mencair  yaitu pada temperatur  solid  solution. Proses perubahan struktur mikro ketika  pendinginan  lambat yang  terjadi  yaitu  temperatur  berada  pada  suhu ±680oC,  maka  ferit  akan  terendapkan  dari  austenit kemudian  pada  saat  temperatur  ±590oC  mulai pengendapan  struktur  perlit  hingga  suhu  ±520oC kemudian akan terbentuk struktur ferit dan perlit [1].
Gambar 7 . Struktur mikro pada daerah lasan
struktur  mikro  daerah  HAZ  spesimen  pengelasan dengan gerakan elektroda spiral, yang mana memiliki butiran yang bercampur antara besar dan kecil dengan kandungan ferit sedikit lebih banyak dari pada perlit. Hal ini menunjukkan bahwa sifat  mekanis dari ketiga jenis  gerakan  elektroda  ini  adalah  getas/keras, walaupun memiliki sedikit  perbedaan. Struktur mikro pada  daerah HAZ memiliki  ciri-ciri  yang  kasar  dan ketangguhan yang rendah [5].

## 4. Kesimpulan
Nilai kuat tarik tertinggi pada gerakan elektroda spiral yaitu 616.6 Mpa dan terendah pada gerakan elektroda zig-zag  yaitu  596  Mpa.  Sedangkan  nilai  regangan tertinggi  terdapat  pada  gerakan  elektroda  zig-zag yaitu  22.91%  dan  terendah  pada  gerakan  elektroda spiral  yaitu  19.41%.  Untuk  nilai  modulus  elastisitas
tertinggi terdapat pada gerakan elektroda lurus  yaitu 12.070.02 Mpa dan terendah pada gerakan elektroda zig-zag  yaitu  10.339.48  Mpa.  Nilai  kekerasan tertinggi  terdapat  pada  pengelasan  dengan  gerakan elektroda  zig-zag  yaitu  147.44  kg/mm 2 dan  yang terendah  pada  gerakan  elektroda  lurus  yaitu  143.19 kg/mm 2 . Hal  ini diakibatkan adanya  pengaruh panas yang  merambat  pada  begian  las  pada  saat  proses pengelasan  yang  dapat  merubah  struktur termal  dari material yang digunakan.[6]

## Ucapan Terima Kasih
Penelitian  ini  dilakukan  oleh  mahasiswa  jurusan teknik mesin Universitas Tadulako

## Daftar Pustaka
[1] Wiryosumarto,  H.,&  Okumura,  T.,  2000,
Teknologi Pengelasan Logam, Cetakan Kedelapan, Pradnya Paramita, Jakarta.
[2] Pranawan,  D.F.B.,  &  Suwito,  D.,  2016, “Pengaruh  Teknik  Pengelasan  Alur  Spiral, Alur  Zig  –  Zag  dan  Lurus  Pada  Arus  85  A Terhadap  Kekuatan  Tarik  Baja  St41”,  Jurnal Teknik Mesin, Vol. 04, No. 02, Hal. 29-32.
[3] Kurniawan,  A.S.,  2014,  “Analisis  Kekuatan Tarik  dan  Struktur  Mikro  Pada  Baja  ST41
Akibat Perbedaan Ayunan Elektroda Pengelasan  SMAW”,  Jurnal  Teknik  Mesin, Tahun 22, No. 2, Hal. 1-11.
[4] Djamiko,  R.D.,  2008,  Teori  Pengelasan Logam,  Universitas  Negeri  Yogyakarta, Yogyakarta.
[5] Sonawan, H., & Suratman, R., 2006, Pengantar Untuk Memahami Proses Pengelasan Logam,
Cetakan Ke-2, Alfabeta, Bandung.
[6] Setiawan,  F.,  2016,  “Pengaruh  Variasi  Sudut Kampuh  V  Dan  Kuat  Arus  Dengan  Las Shielded  Metal  Arc  Welding  (SMAW)  Pada
Baja  A36  Terhadap  Sifat  Mekanik”,  Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Umsida, Hal. 1-9.
[7] ASTM E92-82, 1997, Standard Test Methods for Vickers Hardness of Metallic Materials.
[8] ASTM  E8,  2010,  Standard  Test  Methods  for Tension Testing of Metallic Materials.
[9] Cary, H.B., 1998, Modern Welging Technology,  4th  Edition,  Prentice  Hall,  New Jersey.
[10] DIN 17100, 1980, Steel For General Structural Purposes.