## Analisa pengaruh kuat arus pengelasan GMAW terhadap ketangguhan
sambungan baja AISI 1050
(Analysis of the effect of the GMAW welding current on the toughness of the AISI 1050 material welding joints)
Zainal Fakri 1, Bukhari 2, Nawawi Juhan 2 1,2,3 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl.Banda Aceh-Medan Km.280 Buketrata Email : zainalfakri97@gmail.com

## Abstrak
Pengelasan GMAW adalah suatu proses pengelasan yang menggunakan gas CO 2 sebagai media pelindung weld metal dari pengaruh udara luar. Pengelasan ini menggunakan sumber panas dari energi listrik yang dirubah atau dikonversikan  menjadi  energi  panas.  Sementara  plat  baja  AISI  1050  merupakan  baja  yang  memiliki  kadar karbon  0.50%  sehingga  tergolong  dalam  baja  karbon  sedang.  Baja  ini  banyak  digunakan  di  pasaran  karena memiliki banyak keunggulan salah satunya adalah  mempunyai sifat mampu las yang baik (machinability), wear resistance -nya (keausan)  baik dan sifat  mekaniknya  yang  baik  juga. Penelitian  ini  bertujuan untuk mengetahui kekuatan  kejut  (impak)  pada  hasil  pengelasan  dengan  menggunakan  metode  charpy  pada  proses  las  GMAW terhadap baja AISI 1050 dengan kampuh V sudut 70º. Variasi arus yang digunakan  dalam proses pengelasan ini yaitu 100, 120 dan 140 Ampere. Dari pengujian yang telah dilakukan,  diketahui bahwa kekuatan kejut (impak) tertinggi  pada    arus  100  Ampere  menghasilkan  nilai  ketangguhan  sebesar  2.36  joule/mm².  Sementara  hasil pengujian impak terendah pada arus 120 Ampere menghasilkan nilai ketangguhan sebesar 2.02 joule/mm². Hasil bentuk patahan setelah proses pengujian impak menunjukkan benda uji pada arus 100 Ampere mengalami patah ulet. Sementara pada arus 120 dan 140 Ampere mengalami patah campuran.
Kata kunci :  Pengelasan GMAW,  Pengujian Impak, Nilai Ketangguhan, Uji Impack

## Abstract
GMAW welding is a welding process that uses CO 2 gas as a weld metal protective media from the influence of outside  air.  This  welding  uses  a  heat  source  from  electrical  energy  that  is  converted  or  converted  into  heat energy. While the AISI 1050 steel plate is steel which has a carbon content of 0.50% so it is classified as medium carbon  steel.  This  steel  is  widely  used  in  the  market  because  it  has  many  advantages,  one  of  which  is  having good  weldability  (machinability),  good  wear  resistance  (wear)  and  good  mechanical  properties  as  well.  This study  aims  to  determine  the  shock  strength  (impact)  on  the  results  of  welding  using  the  charpy  method  in  the GMAW welding process against AISI 1050 steel with seam 70 ° V angle. Current variations used in this welding process are 100, 120 and 140 Amperes. From the tests that have been done, it is known that the highest shock strength  (impact)  at  100  Amperes  current  produces  a  toughness  value  of  2.36  joules  /  mm².  While  the  lowest impact test results at a current of 120 Amperes produce a toughness value of 2.02 joules / mm². The results of the fracture  form  after  the  impact  testing  process  show  that  the  specimen  at  100  Amperes  current  has  a  ductile fracture. While at currents of 120 and 140 Amperes the mixture is broken..
Keywords :  GMAW Welding, Impact Testing, Tough Value, Impack Test

## 1. Pendahuluan
Pada  mulanya  pemakaian  pengelasan  hanya berfungsi  sebagai  perbaikan  dan  pemeliharaan  dari semua alat-alat yang terbuat dari logam baik sebagai proses penambalan retak, penyambungan sementara, maupun  sebagai  alat  pemotongan  bagian-bagian yang  dibuang  atau  diperbaiki.  Kemajuan  teknologi dewasa  ini  semakin  pesat,  demikian  pula  yang terjadi  di  Indonesia  sangat  membutuhkan  teknik pengelasan  yang  baik.  Pada  proses  pengelasan  ada beberapa  faktor  yang  menentukan  keberhasilan
dalam  pengelasan,  dimana  perubahan  logam  yang disambung diharapkan mengalami perubahan sekecil-  kecilnya  sehingga  mutu  las  tersebut  dapat dijamin[1].
Seiring  dengan  perkembangan  teknologi  di bidang  konstruksi,  pengelasan  merupakan  bagian yang  tidak  terpisahkan  dari  pertumbuhan  dan peningkatan  industri,  karena  mempunyai  peranan yang  sangat  penting  dalam  rekayasa  dan  reparasi produksi  logam.  Hampir  pada  setiap  pembangunan suatu  konstruksi  dengan  logam  melibatkan  unsur pengelasan. Salah satu jenis pengelasan yang banyak
dipakai  untuk  mengelas  baja karbon dan  AISI 1050 adalah Gas  Metal  Arc  Welding (GMAW).  GMAW merupakan  las  busur  gas  yang  menggunakan  kawat las  sekaligus  sebagai  elektroda.  Elektroda  tersebut berupa gulungan kawat (rol) yang gerakannya diatur oleh  motor  listrik.  Las  ini  menggunakan  gas  mulia dan  gas 𝐶𝑂 2 sebagai  pelindung  busur  dan  logam yang mencair dari pengaruh atmosfir. Besarnya arus listrik pengelasan dan penggunaan kawat  las ( filler ) adalah contoh dari parameter pengelasan yang dapat mempengaruhi  hasil  pengelasan  baja  karbon  AISI 1050.
Makin tinggi arus listrik yang digunakan dalam pengelasan, makin tinggi pula penembusan (penetrasi)  serta  kecepatan  pencairan.  Arus  listrik yang besar juga dapat memperkecil percikan butiran dan  meningkatkan  penguatan  manik.  Tetapi  dengan tingginya  arus  listrik  maka  akan  memperlebar daerah HAZ[2].
Pengelasan  yang  berlangsung  mempengaruhi penembusan  dan  kecepatan  pencairan  logam  induk, makin tinggi arus  las  makin tinggi penembusan dan kecepatan pencairannya. Besar arus pada pengelasan mempengaruhi  hasil  las  bila  arus  terlalu  rendah maka  perpindahan  cairan  dari  ujung  elektroda  yang digunakan sangat sulit dan busur  listrik  yang terjadi tidak  stabil.  Sebelumnya  telah  dilakukan  beberapa penelitian  tentang  kuat  arus  pengelasan  dengan berbagai  proses  las[3,4].  Tujuan  dari  penelitian  ini adalah  untuk  Mengetahui  perubahan  sifat  mekanis Baja  AISI 1050  yang  mengalami proses pengelasan GMAW dengan variasi arus 100, 120, 140A

## 2. Studi Literatur
Pengujian  impak Charpy (juga dikenal  sebagai tes Charpy  v-notch )  merupakan  standar  pengujian laju regangan tinggi yang menentukan jumlah energi yang  diserap  oleh  bahan  selama  terjadi  patahan. Energi  yang  diserap  adalah  ukuran  ketangguhan bahan  tertentu  dan  bertindak  sebagai  alat  untuk belajar  bergantung  pada  suhu  transisi  ulet  getas. Metode  ini  banyak  digunakan  pada  industri  dengan keselamatan  yang  kritis,  karena  mudah  untuk dipersiapkan dan dilakukan
Secara  skematik  alat  uji  impak  charpy  seperti gambar 1 di bawah ini:
Gambar 1. Ilustrasi Skematis Pengujian Impak
Gambar  pada  1  diatas  menunjukkan  bila pendulum pada kedudukan h dilepaskan, maka akan mengayun  sampai  kedudukan  fungsi  akhir  1  pada ketinggian  h  yang  juga  hampir  sama  dengan  tinggi semula  h  dimana  pendulum  mengayun  bebas.2 Usaha  yang  dilakukan  pendulum  waktu  memukul benda uji atau energi yang diserap benda uji.
Secara umum metode pengujian impak terdiri dari dua jenis yaitu:

## 1. Metode Charpy
Pengujian  tumbuk  dengan  meletakkan  posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal /mendatar, dan arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan.

## 2. Metode Izod
Pengujian  tumbuk  dengan  meletakkan  posisi spesimen  uji  pada  tumpuan  dengan  posisi,  dan  arah pembebanan  searah  dengan  arah  takikan.    Metode yang  sering  digunakan  adalah  metode Charpy dengan menggunakan benda uji standar.
Adapun  bentuk  patahan  seperti  gambar  2 dibawah ini:
(a) (b)
Gambar 2. Bentuk Patahan 2.1 Jenis-Jenis Patahan
(a) Patahan Getas
Patahan  yang  terjadi  pada  benda  yang  getas, misalnya:  besi  tuang,  dapat  dianalisis  Permukaan rata  dan  mengkilap,  potongan  dapat  dipasangkan kembali,  keretakan  tidak  dibarengi  deformasi,  nilai pukulan takik rendah.

## (b) Patahan Ulet
Patahan  yang  terjadi  pada  benda  yang  lunak, misalnya:  baja  lunak,  tembaga,  dapat  dianalisis Permukaan  tidak  rata  buram  dan  berserat,  pasangan potongan  tidak  bisa  dipasang  lagi,  terdapat deformasi pada keretakan, nilai pukulan takik tinggi.

## (c) Patahan Campuran
Patahan  yang  terjadi  pada  bahan  yang  cukup kuat  namun  ulet,  gabungan  patahan  getas  dan patahan  liat, permukaan kusam dan sedikit  berserat, potongan  masih  dapat  dipasangkan,  ada  deformasi pada retakan.

## 3. Metode Penelitian
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini baja  AISI  1050,  bahan  ini  dipotong  dengan  ukuran 55 x 10 x 10 mm. Kemudian material tersebut dibuat kampuh V dengan sudut 70 0 . Selanjutnya melakukan sambungan  pengelasan  menggunakan  proses  las GMAW dengan variasi arus 100, 120, 140A. Setelah dilas benda kerja tersebut dilakukan pengujian NDT Penetrant  untuk  melihat  kemungkinan  cacat  las, kalau  terjadi  cacat  las  diluar  ambang  batas  maka harus dilakukan pegelasan ulang. Selanjutnya benda kerja  tersebut  dibentuk  takikan  untuk  specimen  uji impack sesuai dengan standar ASTM E23.

## 4. Hasil dan Pembahasan

## 4.1 Hasil Pengelasan
Setelah  Proses  pembuatan  kampuh  V  dengan sudut  70º  selesai  selanjutnya  dilakukan  proses pengelasan  terhadap  baja  AISI  1050  dengan pengelasan  GMAW  menggunakan  elektroda  ER  70 S-6  dan  variasi  arus  yaitu  100  Amper,  120  Amper, dan  140.  Adapun  gambar  3    hasil  pengelasan  arus 100, 120 dan 140 ampere seperti dibawah ini.
Gambar 3. Hasil pengelasan arus 100, 120 dan 140 ampere
4.2 Hasil Pengujian NDT Liquid Penetrant
Setelah dilakukan proses pengelasan selanjutnya  dilakukan  proses  NDT penetrant dan adapun gambar  hasil  uji penetrant seperti gambar 4 dibawah ini.
Gambar 4. Hasil Pengujian Penetrant

## 4.3 Hasil Pengujian Impak
Secara  umum  hasil  dari  harga  impak  yang  di peroleh dapat dilihat pada table 1 di bawah ini.
Tabel 1. Hasil Pengujian Impak
Gabungan nilai impak terlihat seperti gambar 5 di bawah ini.
Gambar 5. Nilai Gabungan Impak
Gambar  5  menunjukkan  nilai  dari  hasil pengujian  impak  dari  variasi  arus  pengelasan  yaitu arus  100,  120  dan  140  ampere,  nilai  energi  yang disesap  untuk  kelompok  arus  pengelasan  100 Amper,  pada  spesimen  1  menunjukkan  nilai  impak sebesar  2.45  joule/mm²  dan  nilai  impak  pada
spesimen 2 sebesar 2.28 joule/mm², ini menunjukkan  adanya  penurunan  nilai  impak  antara specimen 1 dan spesimen 2 sebesar 0.17 joule/mm², pada  specimen  3  menunjukkan  nilai  impak  sebesar 2.43  joule/mm²,  ini  menunjukkan  kenaikan  nilai impak  antara  spesimen  2  dan  spesimen  3  sebesar 0.28  joule/mm².  Nilai  impak  terendah  terjadi  pada spesimen 2 sebesar 2.28 joule/mm² dan Nilai impak tertinggi  terjadi  pada  spesimen  1  sebesar  2.45 joule/mm².  Adapun  nilai  energi  yang  disesap  untuk kelompok  arus  pengelasan  120  Amper,  pada spesimen  1  menunjukkan  nilai  impak  sebesar  2.08 joule/mm² dan nilai  impak pada spesimen 2 sebesar 1.98 joule/mm², ini menunjukkan adanya penurunan nilai  impak  antara  specimen  1  dan  spesimen  2 sebesar 0.10 joule/mm², pada specimen 3 menunjukkan  nilai  impak  sebesar  2.00  joule/mm², ini  menunjukkan  kenaikan  nilai  impak  yang  sangat tipis  antara  spesimen  2  dan  spesimen  3  sebesar  0.2 joule/mm².  Nilai  impak  terendah  terjadi  pada spesimen 2 sebesar 1.98 joule/mm² dan Nilai impak tertinggi  terjadi  pada  spesimen  1  sebesar  2.08 joule/mm².
Namun  nilai  energi  yang  disesap  untuk kelompok  arus  pengelasan  140  Amper,  pada spesimen  1  menunjukkan  nilai  impak  sebesar  2.18 joule/mm² dan nilai  impak pada spesimen 2 sebesar 2.23  joule/mm²,  ini  menunjukkan  adanya  kenaikan nilai  impak  antara  specimen  1  dan  spesimen  2 sebesar 0.5 joule/mm², pada specimen 3 menunjukkan  nilai  impak  sebesar  2.13  joule/  mm², ini  menunjukkan  penurunan  nilai  impak  antara spesimen 2 dan spesimen 3 sebesar 0.10 joule/mm². Nilai  impak  terendah  terjadi  pada  spesimen  3 sebesar  2.13  joule/mm²  dan  Nilai  impak  tertinggi terjadi pada spesimen 2 sebesar 2.23 joule/mm².
Dilihat  dari  hasil  yang  ditemukan  bahwa  kuat arus pada pengelasan sangat berpengaruh pada  nilai impak,  ternyata  baja  karbon  yang  dilas  dengan  arus yang  terdah  lebih  besar  harga  impaknya  dan  baja karbon yang diberi arus pengelasan yang lebih besar terjadi  penurunan  harga  impak.  Jadi  semakin  kecil arus  yang  diberikan  maka  material  semakin  ulet. Gambar grafik di atas  juga menunjukan bahwa nilai rata-rata  harga  pengujian  impak  untuk  variasi  arus Pengelasan  dengan  arus  100,120  dan140  ampere, nilai  yang  dihasilkan  pada    kelompok  arus pengelasan  100  Amper  sebesar  2.36  joule/mm², sedangkan  nilai  rata-rata  pada  base  metal  sebesar 0.28  joule/mm²,  nilai  base  metal  ini  diambil  dari hasil  pengujian  impak  saudara  maulan  iqbal  yang dilakukan  dilap  uji  bahan  Politeknik  Negeri Lhokseumawe. nilai rata-rata pada pengujian  impak dengan  arus  pengelasan  100  ampere,  hal  ini menunjukkan  kenaikan  nilai  impak  antara  nilai harga  pengujian  impak  untuk  kelompok  arus    100 Ampere dan harga pengujian impak pada base metal sebesar 2.08 joule/mm². Ini menunjukkan karakteristik  baja  pada  bagian  lasan  bersifat  ulet, sifat ulet pada bagian patahan ini dibuktikan adanya
serat  pada  bagian  patahan,  spesimen  uji  mengecil, dan  berwarna  kelabu,  hal  ini  juga  membuktikan bahwa  arus  100  ampere  berpengaruh  terhadap ketangguhan  baja  AISI  1050,  proses  variasi  arus yang  di  berikan  kepada  setiap  benda  kerja mempunyai  perbedaan  ketangguhan  pada  masing- masing spesimen.
Diikuti  dengan  nilai  rata-rata  harga  pengujian impak pada kelompok arus pengelasan 120  Ampere sebesar 2.02 joule/mm², dan nilai base metal sebesar 0.28    joule/mm²,    ini  menunjukkan  adanya penurunan  nilai  impak  antara  nilai  harga  pengujian impak  untuk  kelompok  base  metal  dan  harga pengujian  impak  kelompok  arus  pengelasan  120 Ampere  sebesar  1.74    joule/mm²,  Pada  nilai  harga pengujian  impak  untuk  kelompok  arus  pengelasan 140  Ampere  menunjukkan  nilai  harga  pengujian impak sebesar 2.18 joule/mm², sedangkan nilai base metal  sebesar  0.28  joule/mm².  ini  menunjukkan kenaikan  nilai  harga  pengujian  impak  antara kelompok  pengujian  impak  arus  pengelasan  140 Ampere  dan  kelompok  pengujian  impak  base  metal sebesar 1.90 joule/mm².
Ini  menunjukkan  karakteristik  baja  pada kelompok  arus  pengelasan  120  ampere  dan  140 ampere  pada  bagian  lasan  bersifat  patah  campuran bentuk  patahan  ini  merupakan  kombinasi  antara patahan ulet dan patahan getas yang memperlihatkan ciri  perpatah  dari  keduanya,  sifat  patah  campuran pada  bagian  patahan  ini  dibuktikan  adanya  serat pada  bagian  patahan,  terjadinya  pengecilan  pada bagian  patahan  dan  berwarna  kelabu  untuk  patahan ulet dan ciri patahan getas pada permukaan patahan terbentuk  kristal,  bentuk  tersebut  timbul  diantara patahan  ulet, Hal  ini  juga  membuktikan  bahwa  arus 120  ampere  dan  140  ampere    berpengaruh  terhadap ketangguhan  baja  AISI  1050, semakin  besar  nilai impak yang dihasilkan maka makin ulet dan tangguh pula  materialnya.  Nilai  harga  pengujian  impak terendah terjadi pada kelompok arus pengelasan 120 Ampere  sebesar  2.02  joule/mm²  dan  Nilai  harga pengujian  impak  tertinggi  terjadi  pada  kelompok arus pengelasan 100 Amper sebesar 2.36 joule/mm².

## 4.4 Analisa Patahan Pengujian impak
Data  dari  hasil  penelitian  diketahui  ada perbedaan nilai ketangguhan dari berbagai kelompok spesimen  yang  dikenai  proses  pengelasan  dari  tiga variasi  arus  pengelasan, yaitu  dengan  arus pengelasan  100  Ampere,  arus  pengelasan  120 ampere,  dan  arus  pengelasan  140  ampere  adapun hasil  dari  patahan  uji  impak  seperti  pada  gambar  6 dibawah ini
Gambar 6 . Hasil Patahan Uji Impak
Dari hasil pengujian yang dilakukan  perpatahan pada  spesimen  uji  impak  pada  arus  pengelasan  100 ampere  diketahui  harga  impak  kelompok  arus pengelasan  100  Ampere  sebesar  2.36  joule/mm², dimana  pada  arus  pengelasan  ini  material  terjadi patahan  ulet.  Patah  ulet  ini  ditandai  dengan  adanya serat-serat pada sekitar patahan,berwarna kelabu dan juga  bentuk  patahannya  terdapat  pengecilan  pada daerah  patahan  tersebut  seperti  pada  gambar  7  di bawah ini.
Gambar  7. Hasil  Patahan  impak  Pada  arus pengelasan 100 Ampere
Kemudian  diikuti  harga  impak  kelompok  arus pengelasan 120 Ampere yang mencapai nilai sebesar 2.02  joule/mm², dan kelompok arus pengelasan 140 ampere  mencapai  nilai  2.18  joule/mm²,  nilai  ini turun  dari  nilai  kelompok  arus  pengelasan  100 Ampere seperti pada gambar 8 di bawah ini.
Gambar  8. Hasil  Patahan  impak  Pada  arus pengelasan 120 Ampere
Pada  arus  120  ampere  dan  140  ampere memperlihatkan  permukaan  patahan  terjadi  patahan campuran, bentuk patahan ini merupakan kombinasi antara  patahan  ulet  dan  getas  yang  memperlihatkan ciri perpatah dari keduanya seperti pada gambar 9 di bawah ini.
Gambar  9. Hasil  Patahan  Impak  Pada  Arus Pengelasan 140 Ampere
Dimana pada arus 120 ampere dan 140 ampere material  yang  ditandai  dengan  serat-serat  pada sekitar  patahan,  tampak  kasar,  berwarna  kelabu adanya  pengecilan  spesimen  pada  permukaan patahan  dan  permukaan  patah  terdapat  butiran kristalin  yang  menghasilkan  pantulan  cahaya  pada permukaan patah tersebut.
Pada  pengujian  ini  terjadi  didaerah  lasan,  maksud dilakukan  pengujian  ini  dititik  beratkan  pada kekuatan  pengelasan  pada  material  Baja  AISI  1050 terhadap ketangguhan impak.
5 Kesimpulan
1. Hasil  pengujian  Impak  tertinggi  pada  proses pengelasan  GMAW  didapat  pada  arus  100 Ampere  dengan  nilai  ketangguhan  sebesar  2.36 joule/mm².  hasil  pengujian  impak  terendah terjadi  pada  arus  120  Ampere  dengan  nilai ketangguhan seebesar 2.02 joule/mm².
2. Hasil  bentuk  patahan  pengujian  impak  pada variasi arus pengelasan GMAW yaitu patah ulet pada arus 100 kemudian pada arus 120 dan 140 ampere mengalami patah campuran.
3. Hasil  pengujian  penetran  yang  dilakukan  pada benda kerja setelah pengelasan yaitu mengalami cacat  las  ( undercut )  dimana  cacat  las  yang terjadi tidak berpengaruh dalam proses pembentukan spesimen uji impak.

## Referensi
[1] Syahrani, A. Pengaruh Variasi Arus
Pengelasan  Gtaw  Terhadap  Sifat  Mekanis Pada  Pipa  Baja  Karbon  Astm  a  106. Jurnal Mekanikal , 8 (1), 721–729.2017 https://doi.org/10.1109/ICICS.2007.4449670
[2]        Nasrul,  Yogi  L  M.,  2016,  Pengaruh  Variasi Arus  Las  Smaw  Terhadap  Kekerasan  Dan Kekuatan Tarik Sambungan Dissimilar
Stainless  Steel  304  Dan  St  37, Jurnal  Teknik Mesin .  Vol  24.  No.  1,  Universitas  Negeri Malang. 2016. [3]  A.  Azwinur,  S.  A.  Jalil,  and  A.  Husna,
“PENGARUH VARIASI ARUS PENGELASAN TERHADAP SIFAT MEKANIK  PADA  PROSES  PENGELASAN
SMAW,” J. POLIMESIN , vol. 15, no. 2, p. 36,
Sep. 2017.
[4]  S.  A.Jalil,  Z.  Zulkifli,  and  T.  Rahayu, “ANALISA  KEKUATAN  IMPAK  PADA PENYAMBUNGAN  PENGELASAN  SMAW MATERIAL ASSAB 705 DENGAN VARIASI ARUS PENGELASAN,” J. POLIMESIN , vol. 15, no. 2, p. 58, Sep. 2017.
[5]      Surdia,  Tata  dan  Shinroku  Saito, Pengetahuan Bahan  Teknik  Cetakan  Kelima, Jakarta: Pradnya Paramita. 2000.
[6]    Wiryosumarto,  H.  dan  Okumura, T.  Teknologi Pengelasan  Logam. Jakarta:  PT.  Pradya
Paramita. 1996.