## Analisa Pengaruh Variasi Media Pendingin Terhadap Kekerasan dan Kekuatan Tarik Sambungan Las Menggunakan Pola Ayunan Melingkar Pada Baja Carbon Sedang
Weldi Susanto 1) , Kadir 2) , Abd. Kadir 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo
2,3 Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A Mokodompit Kampus Baru Tridharma Anduonohu, Kendari 93232
Email Penulis: endhyms1@gmail.com Article Info Abstrak Available online June 28, 2020 Telah  melakukan  penelitian  tentang  analis  pengaruh  variasi  media  pendingin  terhadap kekerasan dan kekuatan tarik sambungan las menggunakan pola ayunan melingkar pada baja karbon sedang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi media pendingin terhadap kekerasan dan uji tarik dengan menggunakan pola ayunan melingkar pada baja karbon sedang. Metode yang  digunakan dalam penelitian ini adalah baja diberikan perlakuan panas (Las)  dengan  menggunakan  ampere  100  A  yang  selanjutnya  dilakukan pendinginan cepat dengan  media  pendingin oli,  udara  dan  air.  Setelah proses pengelasan dan  pembentukan spesimen kemudian dilakukan pengujian tarik dan pengujian kekerasan dengan metode Vickers (HVN).  Hasil pengelasan kekuatan  tarik  diperoleh  pada  media  pendingin  oli  dengan  nilai 337.3956 MPa, regangan 12.08333 %, modulus elastis 27.948202 MPa, media pendingin udara dengan nilai tegangan tarik 470.11347 MPa, regangan 13.155557 %, modulus elastis 53.460519 MPa, media pendingin air diperoleh tegangan tarik 548.165333 MPa, regangan 36.6666667 % modulus elastisitas 15.0436717. (2) Tingkat kekerasan baik pada daerah las maupun daerah HAZ tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Kekerasan tertinggi terdapat pada pendinginan air dimana pada daerah las diperoleh kekerasan 192,35 pada daerah HAZ diperoleh kekerasan 194,61 HVN.  Kekerasan terendah terjadi pada pendinginan udara dima na pada daerah las diperoleh kekerasan 168,65 sedangkan untuk daerah HAZ diperoleh kekerasan 153,79 HVN.
Kata  Kunci: SMAW,  pola ayunan melingkar, uji kekerasan, uji tarik

## Abstract
has conducted research on the analysis of the influence of  cooling media variations on the hardness and tensile strength of welded joints using circular swing patterns on medium carbon steel. This study aims to determine the effect of  cooling media variations on hardness and tensile test using circular swing patterns on medium carbon steel. The method used in this study is that steel is given heat treatment (welding) using 100 amperes, which are then subjected to rapid cooling with oil, air, and water-cooling media. After the welding process and the formation of  specimens, tensile testing and hardness testing are done using the Vickers (HVN)  method. The  results of this study are: (1)  the tensile strength welding results obtained on oil cooling media with a  value 337.3956 MPa, strain 12.08333 %, elastic modulus 27.94 8202 MPa, air conditioning media with a voltage value of tensile 470.11347 MPa, strain 13.155557 %, elastic modulus 53.460519 MPa, water cooling media obtained tensile stress  548.165333 MPa, strain 36.6666667 % elastic modulus 15.0436717. (2) The level of violence in both the weld area and the HAZ  area did not show a significant difference. The  highest hardness is in water cooling where the hardness of 192.35 in the weld area is obtained 194.61 HVN hardness obtained. The lowest hardness occurred in air cooling where 168.65 hardness was obtained in the weld area while for the HAZ area 153.79 HVN hardness was obtained.
Keywords: SMAW, circular swing pattern, hardness test, tensile test

## ENTHALPY:  Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
1. Pendahuluan
Kecepatan pendinginan berpengaruh terhadap  hasil  pengujian  tarik  semakin  cepat pendinginan  setelah  pengelasan  maka  akan semakin  menurunkan  kekuatan  tarik  pada sambungan baja karbon rendah. Media pendingin yang  biasa  digunakan  dalam  proses  pengelasan meliputi media pendingin udara, air garam dan oli [1].  Penelitian  analisis  pengaruh  variasi  media pendingin  terhadap  uji  mekanik  dan  struktur mikro  pada  proses  pengelasan  las  listrik  baja karbon  rendah  telah  dilakukan.  Hasil  penelitian diperoleh  data  kekuatan  tarik  tertinggi  terjadi pada spesimen  dengan media pendinginan udara dengan  339.78  kg/mm 2 .  Kemudian  media pendingin  oli  276.93  kg/mm 2 .  Sedangkan kekuatan  tarik  terendah  terjadi  pada  sampel dengan menggunakan media pendingin  air yaitu 271.82 kg/mm 2 . Tingkat kekerasan  pada  daerah HAZ  masing-masing  spesimen  dengan  media pendingin mengalami peningkatan. Nilai kekerasan tertinggi terjadi pada media pendingin air dengan 739.82 kg/mm 2 [2]. Penelitian tentang  analisis pengaruh pendingin  terhadap  kekerasan  bahan  AISI  1045 pada  proses heat  treatment .  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  proses heat  treatment dapat  meningkatkan  nilai  kekerasan  baja  AISI 1045. Peningkatan nilai kekerasan terendah pada quenching oli  SAE  20W  dengan waktu  tahan 10 menit  mendapatkan  nilai  hasil  kekerasan  183,5 HVN dengan kekerasan material sebelum  proses heat treatment sebesar 176,2 HVN, dan pengaruh quenching dengan  nilai  kekerasan  yang  paling baik  adalah  media  pendingin  air  dengan  waktu tahan 15 menit dengan hasil nilai kekerasan yaitu 583,8 HVN [3].
Las  listrik  adalah  proses  pengelasan  yang dilakukan  dengan  jalan  mengalirkan  arus  listrik melalui  bidang  atau  permukaan-permukaan benda  yang  akan  disambung.  Elektrode  yang dialiri  listrik  digunakan  untuk  menekan  benda kerja dengan tekanan yang cukup. Tahanan yang ditimbulkan  oleh  arus  listrik  pada bidang-bidang sentuhan akan menimbulkan  panas dan berguna untuk  mencairkan  permukaan  yang  akan disambung.
Arus  pengelasan  adalah  besarnya  aliran listrik  yang keluar dari mesin  las disebut  dengan arus  pengelasan.  Arus  las  harus  disesuaikan dengan jenis  bahan dan diameter elektrode yang di  gunakan dalam  pengelasan. Penggunaan arus yang terlalu kecil akan mengakibatkan
penembusan  atau  penetrasi  las  yang  rendah, sedangkan  arus  yang  terlalu  besar  akan mengakibatkan  terbentuknya  manik  las  yang terlalu lebar dan deformasi dalam pengelasan. Tabel  1.  Hubumgan  diameter  elektroda  denan arus pengelasan
Diameter Elektroda (mm) Arus (Ampere) 2,5 2,6 3,2 4,0 5,0 60-90 60-110 80-130 150-190 180-250
Pada  prakteknya  proses  pendinginan  pada pembuatan  material  baja  dilakukan  secara bertahap mulai dari suhu yang lebih tinggi sampai dengan  suhu  rendah.  Pengaruh  kecepatan pendinginan  terhadap  struktur  mikro  yang terbentuk.
Gambar 1. Diagram Continuos Cooling Transformation (CCT). [4]
Penjelasan diagram:
1. Pada  proses  pendinginan  secara  perlahan seperti  pada  garis  (a)  akan  menghasilkan struktur mikro perlit dan ferrite .
2. Pada  proses  pendinginan  sedang,  seperti, pada  garis  (b)  akan  menghasilkan  struktur mikro perlit dan bainite .
3. Pada proses  pendinginan  cepat, seperti  garis (c)  akan  menghasilkan  struktur  mikro martensite .

## 2. Metode Penelitian
Sebelum  dilakukan proses  pengelasan maka perlu dipersiapkan  ukuran  dan benda  kerja yang akan dilas, yaitu sebagai berikut:
Gambar 3. Bentuk spesimen uji kekerasan
Langkah-langkah  yang  dilakukan  dalam proses pengelasan adalah:
1. Mempersiapkan mesin las;
2. Mempersiapkan  benda  kerja  yang  akan  dilas pada  meja.  Posisi pengelasan  dengan menggunakan  posisi  pengelasan  mendatar atau bawah tangan;
3. Kampuh yang digunakan jenis kampuh V;
4. Mempersiapkan elektrode sesuai dengan arus dan ketebalan plat;
5. Proses  penyambungan menggunakan metode sambungan las melingkar;
6. Proses  pendinginan  menggunakan  media  air garam dan oli.
Proses pendinginan pada penelitian ini ada 3 media yang digunakan, yaitu media air, udara dan oli.  Spesimen  yang  telah  dilas  langsung didinginkan  pada  masing-masing  media  selama 60  detik.  Media  pendingin  pada  penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui kekuatan tarik dari spesimen ini.
Beberapa  persamaan  rumus  yang  digunakan untuk  menghitung  tegangan,  regangan,  dan modulus  elastisitas, yaitu sebagai berikut: Mencari tegangan ( 𝛔 )
σ  = F Ao (1)
Dimana: F   = beban (N) A O = luas penampang (mm 2 ) 𝛔 = tegangan (MPa).
Mencari r egangan (ɛ)
ɛ  = ∆l Lo × 100% = L f − L o Lo × 100 %              (2)
Dimana: 𝝴 = regangan ∆ l  = pertambahan panjang (mm)
Lo  = panjang mula-mula (mm)
L   = panjang akhir (mm)

## Mencari modulus  elastis (E)
E  = σ ε (3)
Dimana: E   = modulus  elastisitas (MPa).
σ = kekuatan Tarik (MPa). 𝝴 = regangan (%)
Angka Kekerasan Vikers
HV  = F. Sin 136° 2 d 2 2 (6)
HV  =  1,854 F d 2 (7)
Dimana: HV  = angka kekerasan Vickers
F = beban (kg) D = diagonal (mm)
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan  untuk mengetahui kekuatan tarik dari  material baja karbon  sedang sebagai material uji dalam penelitian ini. Dari hasil perhitungan kekuatan tarik rata-rata pengelasan gerak  elektrode  melingkar  dengan  media pendingin  oli,  udara  dan  air  didapatkan  nilai tegangan( σ ), regangan ( ɛ ), dan modulus elastis (E) dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 3. Hasil perhitungan pengujian rata-rata tarik pada media pendingin oli, udara dan air dengan pengelasan gerak elektroda melingkar
Media Pendingi n Teganga n Tarik (MPa) Reganga n (%) Modulus Elastisita s (MPa) Oli 337.396 12.083 27.948 Udara 470.113 13.156 53.461 Air 548.165 36.667 15.044
Dari  perhitungan  uji  tarik  selanjutnya  dibuat grafik uji  tarik, modulus elastisitas, dan regangan terhadap  berbagai  media  pendingin  seperti  di bawah ini.

## Gambar 3. Hubungan tegangan, regangan, dan modulus  tarik terhadap media pendingin
Berdasarkan Grafik diagram tegangan rata- rata  pada  sambungan  las  untuk  variasi  media pendingin  dengan  arus  yang  sama  yaitu  100  A menunjukkan  bahwa  media  pendingin  air menunjukkan  tegangan  tarik  tertinggi  sebesar 548.165  MPa,  tegangan  tarik  tertinggi  kedua adalah  udara  470.113  MPa  dan  tegangan tarik terkecil  adalah  oli  337.3956  MPa.  Hal  ini disebabkan  oleh  massa  jenis  air  lebih  besar dibanding  oli  sehingga  proses  pendinginannya akan  lebih  cepat  dikarenakan  jarak  atom-atom didalam  air  lebih  rapat. Berbeda dengan  massa jenis  oli  dimana  massa  jenis  oli  lebih  kecil dibanding  dengan  air.  Selain  itu  faktor  yang mempengaruhi  kekuatan  tarik  pada  masing- masing spesimen ini yaitu pada pengelasan gerak elektrode  melingkar suhu  panas  yang dihasilkan pada  daerah  HAZ  akan  lebih  tinggi  sehingga mengakibatkan  spesimen  kaku  (tidak  tangguh) sehingga kekuatan tariknya rendah.
Dari grafik nilai regangan kita akan melihat bahwa  regangan  rata-rata  tertinggi  adalah  air 36.667  %  dan  regangan  rata-rata  terkecil  oli 12.083 %. Dari hasil pengujian regangan diperoleh bahwa kekuatan tarik tertinggi pada  pengelasan gerak  elektroda  melingkar  pada  variasi  media pendingin adalah air nilai regangan yang tertinggi kedua  adalah  udara  dan  regangan  terendah adalah pada media pendingin oli.
Dari grafik  di  atas  menunjukkan  Modulus elastisitas pada pengelasan gerak melingkar baja karbon sedang dengan media pendingin oli, udara dan  air  dapat  dilihat  bahwa modulus  elastisitas tertinggi yaitu udara 53.461 MPa dan  oli  27.948 MPa  dan  modulus  elastisitas  terkecil  adalah  air dengan 15.044 MPa.
3.2. Pengujian Kekerasan
Untuk  mengetahui  kemampuan  suatu  bahan terhadap indentasi atau goresan, maka dilakukan pengujian  kekerasan.  Pada  penelitian  ini digunakan  pengujian  kekerasan  Vickers.  Hasil pengujian  kekerasan  dapat diperlihatkan  seperti grafik berikut di bawah ini:
Gambar 4. Nilai kekerasan terhadap media pendingin pada daerah Las dan daerah HAZ
Dari grafik  perbandingan  antara daerah las dan  daerah HAZ terhadap kekerasan dan  media pendingin  mengalami  proses  variasi,  dengan menggunakan media pendingin dan ampere yang sama  yaitu  100  A  dapat  mempengaruhi  nilai kekerasan  pada  masing-masing  spesimen.  Pada spesimen  dengan media pendingin  oli  di  daerah las diperoleh nilai kekerasan sebesar 154,64 HVN, pada  daerah  HAZ  diperoleh  nilai  kekerasan sebesar 195,19 HVN, media pendingin udara pada daerah  las  diperoleh  nilai  kekerasan  sebesar 168,65  HVN  sedangkan  pada  daerah  HAZ diperoleh  nilai  kekerasan  sebesar  153,79  VHN, yang  selanjutnya  media  pendingin  air  pada daerah  las  diperoleh  nilai  kekerasan  sebesar 192,35 HVN sedangkan daerah HAZ nya diperoleh nilai kekerasan sebesar 194,61 HVN.
Dapat dilihat pada grafik bahwa peningkatan nilai  kekerasan pada daerah las  berawal dengan media pendingin  oli  yang selanjutnya  udara dan nilai  kekerasan  tertinggi  pada  media  air. Perbedaan nilai kekerasan pada media pendingin oli  dan  air baik  di  daerah las maupun  di  daerah HAZ terlihat  jelas  dimana,  pada  pendinginan  oli berpengaruh  terhadap  terbentuknya  struktur martensite  sehingga  menjadi  keras,  sedangkan untuk pendingin air memiliki sifat mendinginkannya  yang  teratur dan  lebih  cepat. Spesimen  yang  didinginkan  dengan  air  akan membentuk struktur kristal martensite yang lebih dominan  dibandingkan  dengan  pendinginan  oli, sehingga  spesimen menjadi lebih keras
1 2 .0 8 3 1 3 .1 5 6 3 6 .6 6 7 2 7 .9 4 8 5 3 .4 6 1 1 5 .0 4 4 3 3 7 .3 9 6 47 0. 11 4 5 4 8 .1 6 5 -50 50 150 250 350 450 550 Oli Udara Air Si fa k Ta ri k Media Pendingin Regangan (%) Modulus Elasitisitas (GPa) Tegangan Tarik (MPa) 19 4. 61 19 2. 35 19 5. 19 1 5 4 .6 4 1 5 3 .7 9 1 6 8 .6 5 0 50 100 150 200 250 Daerah HAS Daerah Las K e ke ra sa n (K g/ m m 2 ) Media Pendingin Air Oli Udara
dibandingkan  dengan  oli.  Hal  ini  terlihat  bahwa pendinginan air baik pada daerah las maupun HAZ memiliki  nilai  kekerasan  maksimum  sebesar 192,35  dan  194,61  HVN  sedangkan  n  untuk pendinginan  oli  nilai  kekerasan  maksimum diperoleh 154,64 dan 195,19 HVN.
Terlihat pula pada pendinginan udara yang memperlihatkan  bahwa  nilai  kekerasan  pada daerah  las  berbanding  terbalik  dengan  daerah HAZ  dimana  nilai  kekerasan  pada  daerah  las diperoleh  sebesar  168,65 HVN sedangkan  untuk daerah HAZ nya diperoleh nilai kekerasan sebesar 153,79  HVN.  Hal  ini  disebabkan  karena  pada pendinginan udara, udara yang digunakan adalah udara  dalam  ruangan  sehingga  panas  pada spesimen akan diserap oleh ruang itu sendiri yang mengakibatkan  kekerasannya  akan  mengecil. Selain itu pemberian arus yang terlalu tinggi akan mengakibatkan  penurunan  kekerasan  pada spesimen tersebut.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dari pengujian pada  pengaruh  variasi  media  pendingin sambungan las terhadap kekerasan dan kekuatan tarik menggunakan pola  ayunan melingkar  pada baja  karbon  sedang  dapat  diambil  kesimpulan sebagai berikut:
1. Nilai kekuatan tarik tertinggi didapatkan pada media  pendingin  air dengan  ( σ )  548,16 MPa, ( ϵ ) 36,66 %, (E) 15,04 MPa, pendinginan udara diperoleh  kekuatan tarik  ( σ )  470,11 MPa, ( ϵ ) 13,15  %,  (E)  53,46  kekuatan  tarik  terendah terdapat  pada  pendinginan  oli  dengan  ( σ ) 337,39 MPa, ( ϵ ) 12,08 %, (E) 27,94 MPa.
2. Tingkat kekerasan pada pendinginan oli dan air baik pada daerah las maupun daerah HAZ tidak menunjukkan  perbedaan  yang  signifikan dimana  pada  pendinginan  oli  diperoleh kekerasan 154,64 kg/mm 2 dan 195,19 kg/mm 2
sedangkan  pada  pendinginan  air  diperoleh kekerasan 192,35 kg/mm 2 dan 194,61 kg/mm 2 . Untuk nilai kekerasan terendah terdapat pada pendinginan  udara dengan kekerasan  168,65 kg/mm 2 dan 153,79 kg/mm 2 .

## 4. Saran
Adapun  saran  dalam  penelitian  ini diharapkan  pada  penelitian  selanjutnya  untuk meneliti  lebih  lanjut  tentang  analisis  struktur mikro  pada  sambungan  las  gerak  elektrode melingkar  dengan  variasi  media  pendingin  oli udara dan air.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Daryanto. 2012  Teknik  Las.  Bandung: Alfabeta.
[2]. Gunawan, Sudarsono dan Marwanto, Eko Bryand. 2014.  Analisa  Pengaruh  Variasi Media Pendingin Terhadap Uji Mekanik dan Struktur  Mikro  Pada  Proses  Pengelasan  Las Listrik Baja Karbon  Rendah. Dinamika Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, Vol. Vol. 5, No. 2, ISSN : 2085-8817, hal. 47-48.
[3]. Zainal Mustofa, 2016. Analisa  Pengaruh Pendingin  Terhadap  Kekerasan  Bahan  AISI 1045  Pada  Proses  Heat  Treatment. Kediri:
Universitas Nusantara PGRI.
[4]. Wiryosumarto, H dan Okumara, T . 2000. Teknologi  Pengelasan  Logam. Jakarta:  PT. Pradnya Pramita.
[5]. Surdia,  Tata. 1995. Pengetahuan  Bahan Teknik  Edisi  Ke  2. Jakarta:  PT.  Pradnya Paramita.
[6]. Okasatria. 2007. Pengujian  Kekerasan  dan Metalurgi.