## Analisa kekuatan sambungan kampuh V pada pengelasan carbon steel dengan stainless
steel menggunakan elektroda E 309 terhadap kekuatan impact
Rizam Alfahmi, Saifuddin, Mawardi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl. Banda Aceh – Medan Km.280 Buketrata
Email: rizamalfahmi@gmail.com

## Abstrak
Kekuatan  sambungan  las  sangat  penting  pada proses  hasil  pengelasan.  Sehingga  semua  parameter  las  harus  benar- benar  diperhatikan  termasuk  jenis  kampuh  dan  elektroda  yang  digunakan.  Proses  las  SMAW  banyak  digunakan  di industri karena proses ini menghasilkan kualitas las yang baik, penyetelan mesin yang mudah dan berbiaya relative murah. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan sambungan kampuh V pada pengelasan material yang berbeda yaitu carbon steel dengan stainless steel menggunakan elektroda E 309 terhadap kekuatan impact dengan melakukan variasi arus 80A dan 95A. Material yang digunakan adalah baja karbon AISI 1050 dengan baja tahan karat SUS 304. Metode yang digunakan adalah dengan melakukan pengelasan pada kedua material tersebut menggunakan arus 80 A dan 95 A, jenis elektroda yang digunakan adalah E309. Setelah pengelasan dilakukan pengujian impak untuk mengetahui  kekuatan  atau  ketangguhan  sambungan  hasil  pengelasan.  Hasil  pengujian  menunjukkan  material  tanpa pengelasan atau material dasar diperoleh nilai impact 3,2 J/mm 2 . Spesimen pengelasan arus 80 A, diperoleh nilai rata- rata  uji impact 3,44  J/mm 2 dan  pada  spesimen  pengelasan  arus  95  A,  diperoleh  nilai  rata-rata  impact  3,54  J/mm 2 . Adanya perbedaan laju pada garis grafik berdasarkan perlakuan pengelasan diakibatkan besaran arus las yang berbeda akan berdampak terhadap ketahanan pukulan dan serepan energi pada material yang telah dilas dengan arus berbeda.
Kata kunci : Baja karbon AISI 1050, Stainless steel SUS 304, SMAW, E 309, Impact
Analysis of the strength of the V seam connection on welding carbon steel with stainless steel using the E 309 electrode on the impact strength

## Abstract
The  strength  of  the  welded  joint  is  very  important  in  the  welding  process.  So  that all  welding  parameters  must  be considered,  including  the  type  of  seam  and  the  electrode  used.  SMAW  welding  process  is  widely  used  in  industry because this process produces good weld quality, easy machine setup and relatively low cost. The purpose of this study was  to  determine  the  strength  of  the  V  seam  connection  on  welding  different  materials,  namely  carbon  steel  with stainless steel using an E 309 electrode on the impact strength by varying the current 80A and 95A. The material used is AISI 1050 carbon steel with SUS 304 stainless steel. The method used is to weld the two materials using a current of 80 A and 95 A, the type of electrode used is E309. After welding, impact testing is carried out to determine the strength or toughness of the welded joints. The test results show that the material without welding or the base material has an impact value of 3.2 J/mm2. For welding specimens with a current of 80 A, the average value of the impact test was 3.44 J/mm2 and on the specimens for welding with a current of 95 A, the average value of the impact was 3.54 J/mm2. The difference in the rate on the graph line based on the welding treatment due to the different magnitudes of the welding current will have an impact on the impact resistance and energy absorption of the material that has been welded with different currents.
Key words : Carbon steel AISI 1050, Stainless steel SUS 304, SMAW, E309, Impact

## 1 Pendahuluan
Dalam  perkembangan  industri  saat  ini  teknologi pengelasan  cukup  berkembang  pesat  seiring  dengan kebutuhan  dunia  industri  untuk  menghasilkan  produk yang  cukup  baik  dalam  proses  produksinya,  karena teknologi  pengelasan  sangatlah  membantu  dalam pekerjaan  pembuatan  konstruksi  baik  yang  sederhana
maupun  konstruksi  yang  mempunyai  tingkat  kesulitan dan  persyaratan  tinggi.  Pengelasan  merupakan  bidang yang  sangat  dibutuhkan  oleh  dunia  Industri  utamanya untuk  industri  manufaktur  dan  rekayasa  umum  serta bidang-bidang lain yang berhubungan dengan penyambungan  konstruksi,  dimana  pengelasan  adalah faktor  utamanya  dan  untuk  mendapatkan  mutu
sambungan  las  yang  baik  bahwa  dalam perancangan pengelasan konstruksi harus direncanakan tentang cara pengelasan,  cara  pemeriksaan,  bahan  las,  jenis las dan kampuh las yang akan di pergunakan[1].
Pada era industri modern sekarang ini dibutuhkan inovasi  terbaru  mengenai  pengelasan  baik  metode maupun material. Hal umum yang di lakukan adalah 2 penyambungan  material  sejenis  namun  beda  seri material.  Penyambungan  ini  sudah  cukup  umum  di lakukan.  Hal  yang  jarang  di  lakukan  adalah penyambungan dengan berbeda material atau dissimilar metal [2],  [3].  Pada  penelitian  ini  akan  dilakukan pengelasan  menggunakan  elektroda  E309  pada pengelasan  berbeda  material  jenis  baja  karbon  AISI 1050  dengan  stainless  steel  SUS  304.  E309  adalah elektroda  stainless  steel  yang  umumnya  dipakai  untuk pengelasan SMAW. Pengelasan menggunakan elektroda stainless harus memperhatikan spesifikasi dari material  yang  akan  dilas.  Akibat  dari  pemilihan elektroda  yang  tidak  tepat  tentu  akan  menimbulkan kerugian yang cukup besar; crack, porosity , lasan tidak menyatu  dan  kerugian  lainnya,  ternasuk  kekuatan  las yang  rendah.[4],  [5]  Dibutuhkan  perencanaan  yang matang dan tepat untuk menentukan strategi pengelasan agar menghasilkan pengelasan yang baik[6].
Prosedur pengelasan kelihatannya sangat sederhana,  tetapi  sebenarnya  banyak  masalah-masalah yang harus diatasi, dimana pemecahannya memerlukan pengetahuan. Pengetahuan pengelasan harus turut serta mendampingi  praktek  secara  lebih  terperinci  dalam perancangan  kontruksi  bangunan  dan  mesin  dengan sambungan  las,  harus  direncanakan  pula  tentang  cara pengelasan,  cara pemeriksaan,  bahan  las  atau  jenis  las yang  akan  digunakan,  berdasarkan  fungsi  dari  bagian- bagian bangunan atau mesin yang dirancang.
Beberapa penelitian  tentang  kekuatan  sambungan las  jenis  sambungan  kampuh  V[7],  [8]  yang berhubungan  dengan  jenis  material  yang  berbeda dengan  variasi  arus[9],  [10]  pengelasan  sudah dilakukan  oleh  beberapa  peneliti  untuk  mendapatkan parameter  yang  sesuai  dengan  jenis  material  yang digunakan.
Berdasarkan  latar  belakang  diatas,  maka  perlu dikaji  dan  diuji  pengelasan  jenis  SMAW  dengan menggabungkan  (join  material)  baja  karbon  dengan stainless  steel  menggunakan  elektroda  E309  dengan menguji  kekuatan  hasil   sambungannya[11].  Adapun tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui pengaruh variasi arus pengelasan 80 A, 95 A, terhadap hasil  uji  impak  pada  sambungan  plat carbon  steel dengan stainless  steel terhadap  hasil  uji  impak  pada sambungan jenis kampuh V.

## 2 Metode Penelitian
Adapun  bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini adalah AISI 1050 dan SUS 304 dengan ketebalan 10 mm.  Langka  awal  penelitian  adalah  dilakukan  proses pengelasan SMAW dengan menggunakan arus 80A dan 95A.  kemudian  material  hasil  pengelasan  tersebut dilakukan pengujian impak untuk mengetahui kekuatan dan  ketangguhan  material.  Sebelum  pengujian  impak terlebih  dahulu  dilakukan  pengujian  penetrant  untuk mendeteksi  cacat  las  yang  terjadi  saat  proses pengelasan.

## 2.1. Proses Pengelasan
Langkah-langkah  yang  dilakukan  dalam  proses pengelasan adalah sebagai berikut:
1. Permukaan benda kerja dibersihkan dengan cara di amplas, yang berguna untuk menghilangkan sisa- sisa  hasil  pemotongan  plat  AISI  1050  dan  SUS 304.
2. Mempersiapkan  semua  peralatan  yang  akan digunakan,  termasuk  elektroda  yang  akan digunakan yaitu E 309
3. Kemudian  setelah  semua  bahan  dan  alat  sudah disiapkan,  letakkan  bahan material  ke  meja  kerja dan  posisikan  benda  kerja  dengan  posisi sambungan  dengan  kampuh  pengelasan  V. Kemudian menyalakan mesin pengelasan SMAW ( shield Metal Arch Welding ).
4. Pada  waktu  akan  dilakukan  pengelasan  dengan masing-masing arus sebesar 80 dan   95 Ampere.
5. Mengulangi tahap 1-4 sesuai dengan variable arus dan polaritas yang ditentukan dalam penelitian.

## 2.2. Proses Pengujian
2.2.1. Pengujian Penetran
Penetrant  testing adalah  pengujian  yang dilakukan tanpa  merusak  material  atau  specimen  yang  akan diuji[12], [13]. Standar yang digunakan adalah ASME Sec. V. article 6. Metode pengujian ini hanya digunakan untuk  mendeteksi  cacat  di  permukaan,  pada  material non-porous pada SUS  304 dan AISI  1050 .  Adapun langkah-langkah  pengujian  dengan penetrant  testing adalah sebagai berikut:
1. Sebelum  melakukan  pengujian,  permukaan  benda yang  akan  diuji  harus  bebas  dari  semua  kotoran, grease,  oli,  pasir,  loose,  rust,  scale ,  atau  material lainnya yang akan mengganggu pada saat pengujian.
2. Precleaning :  membersihkan  bagian  permukaan benda  uji  dengan  cairan cleaner yang  mudah menguap, dan tunggu selama sekurang-kurangnya 1 menit.
3. Pengaplikasian cairan penetrant dengan cara dikuas pada  bagian  lasan  (pengujian  lasan),  sekurang- kurangnya 1 inci dari kedua sisi lasan harus tertutup oleh cairan penetrant. Diamkan selama 10-30 menit
( dwell  time penetrant )  sampai  cairan  penetrant benar-benar  masuk  kedalam  bagian  yang  dicurigai sebagai cacat.
4. Remove  Excess  Penetrant :  menghilangkan  sisa cairan  penetrant  dengan  cara  mengusap  kelebihan penentrant dengan lap kering kemudian dengan lap yang  telah  dibasahi  dengan  cairan  solvent  dan terakhir  dilap  kembali  dengan  kain  kering  sampai bersih, kemudian diamkan selama 5 menit.
5. Pengaplikasian developer :  semprotkan  cairan developer secara merata ke permukaan bagian lasan yang  akan  diuji,  lalu  diamkan  selama  10  menit sampai  cairan developer berhasil  mengangkat penetrant  keluar  ( blotting )  dan  memunculkan indikasi cacat.
6. Interpretasi :  amati  setiap  indikasi  cacat  yang muncul, dan interpretasikan apakah indikasi tersebut relevan atau non relevan.
7. Evaluasi:  hanya  indikasi  relevan  saja  yang  akan dievaluasi  untuk  menentukan  cacat  yang  muncul diterima atau direject .

## 2.2.2. Pengujian Impact Metode Charpy
Proses  pengujian  impact  dilakukan  pada  semua spesimen,  1  spesimen  tidak  adanya  perlakuan pengelasan sedangkan 8 spesimen yang telah dilakukan proses pengelasan. Adapun langkah-langkah pengujian impact metode charpy sebagai berikut: 1. Dengan  menggunakan  jangka  sorong  lakukan pengukuran  luas  area  dibawah  takik  dari  spesimen uji.  Catat  hasil  pengukuran  didalam  lembar  data. Adapun  bentuk  dan  ukuran  spesimen  pengujian impact mengikuti standar ASTM E-23, Sebagaimana terlihat pada Gambar 1
Gambar 1 . Bentuk  spesimen pengujian impact
2. Menghidupkan  kompresor  dan  tunggu  tekanan sampai 6 bar.
3. Membuka safety  guard mesin,  siapkan  mesin  uji, pasang  spesimen  pada  pemegangnya  dan  Angkat hammer dengan tangan dan pasang kunci.
4. Memastikan jarum penunjuk ke posisi 300 joule.
5. Meletakan  spesimen  yang  akan  diuji  pada  tempat dudukan spesimen, atur posisi spesimen dan Tutup pengaman mesin ( safety guards ).
6. Menekan tombol yang terletak disafety guards , lalu pendulum memukul spesimen uji.
7. Setelah itu bawa pendulum dengan hati-hati keposisi semula  dengan  menarik  pendulum  break  secara perlahan.
8. Membaca  posisi  jarum  dan  baca  skala  dial,  catat hasil pembacaan.
9. Mengambil  benda  uji  dan  amatilah  permukaan patahannya didalam lembar data.
10. Mengulangi  pengujian  untuk  spesimen-spesimen lainnya.
3 Hasil dan Pembahasan
3.1. Hasil Pengelasan
Proses  perpaduan  material  yang  disambung  (join material)  antara  baja  AISI  1050  dan  SUS304  dengan parameter kampuh V dimensi objek pengelasan seperti ditampilkan pada Gambar 2
Gambar 2 . Hasil pengelasan

## 3.2. Hasil Pengujian
Pengelasan yang telah dipersiapkan pada penelitian  ini  adalah  metode  1G  dengan  join  material berbeda menggunakan kampuh V, ketebalan material 10 mm.  hasil  pengelasan  setelah  diuji  penetran  dengan metode  penetran,  diketahui  teknik  pengelasan  dinilai baik  tanpa  adanya  cacat  las.  Selanjutnya  pengujian impact  bertujuan  untuk  mengetahui  kondisi  patahan (amatan  makro)  dari  sambungan  pada  material  yang berbeda  (baja  karbon  AISI  1050  dan  baja  tahan  karat SUS304)  dengan  ketahanan  benda  uji  terhadap  beban dinamis.  Kondisi  patahan  dapat  diketahui  dan disesuaikan  dengan  nilai  harga  impact  yang  telah dihitung.  Seperti  hasil  pengujian  impact  di  atas, diketahui  jika  spesimen  dengan  perlakuan  pengelasan sambungan  pada  arus  95  A  menghasilkan  ketahanan impact  yang  lebih  baik  dibandingkan  dengan pengelasan  pada  arus  las  80  A  dan  bahkan  lebih  baik kekuatannya  dibandingkan  pada  material  dasar  tanpa perlakukan pengelasan.
Hasil pengamatan makro pada patahan yang terjadi, diketahui  jika  patahan  pada  spesimen  arus  las  80  A terdapat  porositas  pada  bagian  dalam  lasan,  sehingga patahan yang terjadi adalah patahan getas pada bagian lasan. Namun hasil amatan patahan getas tersebut dapat diketahui jika perbedaan arus las berpengaruhi terhadap kualitas  sambungan  yang  disebabkan  paduan  filler
Weld metal
elekroda  yang  tidak  menyatu  dengan  kuat  pada sambungan  berbeda  material  ini.  Pengelasan  dengan arus  95  A  pada  join  sambungan  hasil  pengamatan patahan diperoleh struktur yang lebih rapat dan kuat, hal ini  disebabkan  panas  filler  elektroda  yang  lebih  baik masuk dalam sambungan lasan.
Pengujian  impact  bertujuan  untuk  mengetahui kondisi  patahan  (amatan  makro)  dan  ketahanan  benda uji  terhadap  beban  dinamis.  Kondisi  patahan  dapat diketahui  dan  disesuaikan  dengan  nilai  harga  impact yang  telah  dihitung.  Seperti  ulasan  hasil  di  atas, diketahui  jika  spesimen  A  (Pengelasan  arus  80  A) menghasilkan  ketahanan  impact  yang  rendah.  Patahan yang  terjadi  adalah  patahan  getas  pada  bagian  lasan. Namun  hasil  amatan  patahan  getas  yang  terjadi  dapat diketahui  jika  perbedaan  arus  las  yang  sangat  jauh berpengaruhi terhadap kualitas sambungan dan paduan filler elekroda yang tidak menyatu dengan kuat.
Gambar 3 . Data pengujian impact
Pengaruh  perbedaan  arus  las  berakibat  struktur mikro  dan  makro  khususnya  di  daerah  lasan  akan berbeda daripada pada  kondisi semula tanpa pengelasan.  Panas  las  akan  berdampak  terhadap kegetasan  dan  sifat  fisik  baja  karbon  menengah  ini. Dimana jika material ini sedikit lebih ulet atau liat pada patahannya,  maka  perubahan  signifikan  yang  terjadi perpatahan saat uji impact berbentuk patahan getas.
Pada Gambar 3 ditunjukkan kondisi amatan patahan getas yang terjadi pada bagian lasan spesimen A.
Gambar  4 .  Bentuk  spesimen  arus  80A  setelah pengujian impact
Selanjutnya  amatan  perpatahan  impact  dilakukan pada spesimen B (arus las 95 A). hasil yang diperoleh pada hitungan ketahanan impact diketahui nilai rata-rata harga impact 3,54 J/mm 2 , tidak begitu berbeda dengan nilai rata-rata impact pada spesimen A yaitu 3,44 J/mm 2 . Perpatahan  yang  terjadi  adalah  patahan  getas  pada bagian lasan dengan kondisi filler elektroda yang belum panas  sempurna.  Perbedaan  arus  las  yang  jauh menyebabkan  sambungan  pengelasan  tidak  menyatu dengan  baik  antaran  dua  material  yang  berbeda.  Pada Gambar  4  ditampilkan  kondisi  patahan  getas  yang terjadi  pada  bidang  lasan  dan  kondisi  filler  elektroda tidak tertutup sempurna.
Gambar  5 .  Bentuk  spesimen  arus  las  95  A  setelah pengujian impact

## 4  Kesimpulan
Berdasarkan  sistematika  penelitian  yang  telah dilakukan  dengan  menganalisa  kekuatan  sambungan kampuh  V  pengelasan  (join  material)  carbon  steel dengan  stainless  steel  menggunakan  elektroda  E309 terhadap  kekuatan  impact,  dapat  disimpulkan  bahwa hasil  pengamatan  makro  pada  patahan  yang  terjadi, diketahui  jika  patahan  pada  spesimen  arus  las  80  A terdapat  porositas  pada  bagian  dalam  lasan,  sehingga patahan yang terjadi adalah patahan getas pada bagian lasan. Namun hasil amatan patahan getas tersebut dapat diketahui jika perbedaan arus las berpengaruhi terhadap kualitas  sambungan  yang  disebabkan  paduan  filler elekroda  yang  tidak  menyatu  dengan  kuat  pada sambungan  berbeda  material  ini.  Kekuatan  menahan tumbukan  (impact)  dengan  nilai  impact  rata-rata  3,54 J/mm2  pada  sambungan  las  menggunakan  arus  95  A dan rata-rata nilai impact 3,44 J/mm2 pada arus las 80 A.

## Referensi
[1] A.  Ginting,  A.  Hamsi,  and  H.  Sibarani, “Pengaruh  Variasi  Sudut  Kampuh  V  Tunggal dan  Kuat  Arus  pada  Sambungan  Logam Aluminium–Mg 5083 terhadap Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan TIG,” 2008.
[2] 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, doi:
10.4028/www.scientific.net/AMM.268-
270.283.
[3] A.  Q.  M  Yogi  Nasrul  L.,  Heru  Suryanto, “PENGARUH VARIASI ARUS LAS SMAW
TERHADAP KEKERASAN DAN KEKUATAN TARIK SAMBUNGAN DISSIMILAR STAINLESS STEEL 304 DAN ST 37,” J. Tek. Mesin , vol. 24, no. 01, pp. 1–12, 2016, [Online]. Available:
http://journal2.um.ac.id/index.php/jurnal- teknik-mesin/article/view/511.
[4] T.  Triana,  M.  Kamil,  and  Y.  M.  Zulaida, “Pengaruh  Variasi  Elektroda  dan  Arus  Listrik Pengelasan  Terhadap  Cacat  Las  dan  Sifat Mekanik Pelat Baja Aplikasi Lambung Kapal,”
FLYWHEEL J. Tek. Mesin Untirta , vol. 2, no. 1, pp. 50–55, 2018.
[5] J. L. F. Freire, R. D. Vieira, P. M. Fontes, A. C. Benjamin, L. S. Murillo C, and A. C. Miranda, “The  critical  path  method  for  assessment  of pipelines  with  metal  loss  defects,”  in International  Pipeline  Conference ,  2012,  vol. 45134, pp. 661–671.
[6] J.  Awali,  Y.  S.  Irawan,  and  M.  A.  Choiron, “Pengaruh  kuat  arus  pengelasan  dua  layer dengan  metode  GTAW  dan  SMAW  terhadap kekuatan  tarik  pada  plat  ASTM  A  36,”
Rekayasa  Mesin ,  vol.  5,  no.  2,  pp.  107–112, 2014.
[7] 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,  doi: 10.31284/j.iptek.2016.v20i2.40.
[8] 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, doi: http://dx.doi.org/10.30811/jpl.v18i1.1057.
[9] A.  Azwinur  and  M.  Muhazir,  “Pengaruh  jenis elektroda  pengelasan  SMAW  terhadap  sifat
mekanik material SS400,” J. POLIMESIN , vol. 17,  no.  1,  pp.  19–25,  Feb.  2019,  doi: 10.30811/JPL.V17I1.870.
[10] F.  D.  Wicaksono,  “Pengaruh  Variasi  Arus Listrik  90  dan  110  Ampere  terhadap  Sifat Mekanik  Material  SA  36  yang  disambung dengan  Metode  Pengelasan  SMAW.”  Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2016.
[11] H. WIRYOSUMARTO, Teknologi Pengelasan Logam . Pradnya paramita, 1996.
[12] 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.
[13] ASME, ASME  Code  Section V  Article  6 .  New york, 2013.