## JURNAL ILMIAH FLASH
Vol. 10 No.1, Halaman: 56 - 59 Juni 2024

## PENGUJIAN NON-DESTRUCTIVE VARIASI ARUS GTAW TERHADAP SIFAT PADA DISSIMILAR METAL WELDING
AISI 1020 DAN AISI 304

## Elbi Wiseno
Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No.100, Beji, Depok
* E-mail: elbi_wiseno@staff.gunadarma.ac.id

## Abstrak
Dissimilar Metal Welding (DMW) adalah penyambungan logam dengan sifat mekanis dan karakteristik berbeda, diterapkan dalam heat exchanger, primary reformer, dan flare stack. Parameter las DMW diatur dalam Welding Procedure  Specification  (WPS),  termasuk  arus  las  yang  dinyatakan  dalam  rentang  nilai.  Penelitian  ini menganalisis  pengaruh  arus  Gas  Tungsten  Arc  Welding  (GTAW)  pada  sifat  mekanis  dan  struktur  mikro  DMW antara AISI 1020 dan AISI 304 dengan variasi arus 100A, 120A, dan 140A. Hasil pengelasan antara AISI 1020 carbon steel dan AISI 304 stainless steel dengan variasi arus las 100A, 120A dan 140A menghasilkan kualitas permukaan las yang baik ditinjau dari hasil interprestasi pengujian dye penetrant dan dinyatakan relevan dengan kriteria keterimaan standar yang dipersyaratkan. Hasil pengelasan antara AISI 1020 carbon steel dan AISI 304 stainless steel dengan variasi arus las 100A, 120A dan 140A menghasilkan kualitas sambungan las pada bagian dalam  yang  baik  ditinjau  dari  hasil  interprestasi  pengujian radiography dan  dinyatakan relevan dengan  kriteria keterimaan standar yang dipersyaratkan.
Kata kunci : Dissimilar Metal Welding , Non- Destructive test, Arus GTAW

## PENDAHULUAN
Pengelasan, menurut Deutsche Industrie Norman (DIN),  adalah  proses ikatan metalurgi pada  sambungan  logam  atau  logam  paduan yang  dilakukan  dalam  keadaan  lumer  atau cair[1]. Dengan kata lain, pengelasan merupakan  salah  satu  teknik  penyambungan logam  yang  melibatkan  pencairan  sebagian logam  induk  dan  logam  pengisi  dengan  atau tanpa  tekanan.  Baja  adalah  material  yang paling  banyak  digunakan  dalam  produk pemesinan maupun konstruksi karena sifat fisik dan  mekanisnya  yang  unggul.  Namun,  dalam kondisi  tertentu,  baja  memiliki  keterbatasan, terutama  dalam  lingkungan  korosif,  yang membuatnya  kurang  ideal  untuk  beberapa aplikasi.
Untuk  mengatasi  keterbatasan  tersebut, pengelasan  baja  dengan  material  lain  yang memiliki  ketahanan  korosi  yang  baik  menjadi sangat  penting.  Dissimilar  Metal  Welding (DMW)  atau  pengelasan  logam  tidak  sejenis telah  banyak  diterapkan,  sesuai  dengan kebutuhan  produk  pemesinan  dan  konstruksi serta  lingkungan  penggunaannya  [2].  DMW sering  digunakan  dalam  aplikasi  seperti  heat exchanger[3], primary reformer [4], flare stack, dan sistem perpipaan[5], di mana bagian yang terkena  korosi  menggunakan  material  dengan
ketahanan  korosi  yang  baik,  seperti  austenitic stainless  steel,  sementara  bagian  lain  yang tidak  terkena  korosi  dan  berada  pada temperatur  lingkungan  menggunakan  baja karbon untuk mengurangi biaya produksi.
Parameter-parameter  pengelasan  diatur dalam Welding Procedure Specification (WPS) yang disesuaikan dengan desain pengelasan[6],  [7].  Salah  satu  parameter penting dalam WPS adalah besar arus las yang dinyatakan dalam rentang nilai. Besar arus las sangat  mempengaruhi  nilai  masukan  panas (heat  input)  pada  material  yang  akan  dilas. Pada pengelasan baja karbon dengan austenitic  stainless  steel,  besar  arus  las  yang terlalu tinggi dapat menyebabkan retak panas, sementara pendinginan harus dilakukan perlahan, sehingga memerlukan arus las yang rendah.
Berdasarkan  latar  belakang  tersebut, penelitian  ini  bertujuan  untuk  mempelajari pengaruh  besar  arus  las  Gas  Tungsten  Arc Welding  (GTAW)  terhadap  sifat  mekanis  dan struktur  mikro  pada  Dissimilar  Metal  Welding antara  AISI  1020  Carbon  Steel  dan  AISI  304 Stainless Steel. Penelitian ini akan memvariasikan  besar  arus  las  pada  100A, 120A,  dan  140A,  dan  menganalisis  hasil pengelasan  melalui  berbagai  uji,  termasuk pengujian penetrant, radiografi. Hasil penelitian
ini  diharapkan  dapat  memberikan  kontribusi terhadap  pemahaman  lebih  lanjut  tentang pengaruh arus las terhadap kualitas pengelasan pada material yang berbeda, serta membantu dalam pengembangan teknik pengelasan yang lebih efektif dan efisien.

## METODE PENELITIAN
Dalam  pelaksanaan  suatu  kegiatan penelitian,  selalu  diawali  dengan  penetapan tahapan  atau  langkah-langkah  penelitian. Berikut  ini  adalah  diagram  alir  yang  terkait dengan pelaksanaan penelitian ini dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Flowchart Proses Pembuatan Bracket Engine Front 51422-Z071

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian ini adalah logam  induk yang digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  pelat  AISI  304  dan  AISI 1020 dimana  masing-masing memiliki  dimensi seperti 300 x 150 x 10 mm.

## Welding Procedure Spesification (WPS)
Untuk  memenuhi  kebutuhan  desain  dari pengelasan  logam  berbeda  AISI  304  dengan AISI  1020  maka  diperlukan  WPS,  pada penelitian  ini  digunakan  WPS  yang  telah  ada dan valid dari penelitian terdahulu, untuk lebih
jelas dapat dilihat pada lampiran 1.
1. Penentuan Kampuh Las
Penentuan  kampuh  las  pada  penelitian ini  mengacu  pada  standar  AWS  A5.1-81, bentuk  kampuh  las  yang  digunakan  memiliki dimensi root face 1.6 ± 0.8 mm, root open 1.6 ± 0.8 mm dan groove angle 60º, bentuk kampuh las yang digunakan dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Kampuh Las Tampak Depan .

## 2. Pembagian Lokasi Pengujian
Pembagian lokasi pengujian pada masing-masing  test  coupon  sesuai  dengan dimensi  dari  standar  yang  dipersyaratkan. Gambar  3.  merupakan  test  coupon  setelah dilakukan  pengelasan,  Gambar  6.  merupakan lokasi pengujian pada setiap test coupon.
Gambar 3. Test Coupon (100A, 120A, 140 A)
Gambar 4. Pembagian Lokasi Pengujian
1. Uji Dye Penetrant Pada  penelitian  ini,  pengamatan  visual yang  pertama  dilakukan  adalah  pengamatan dengan menggunakan pengujian dye penetrant.  Tujuan  dari  pengujian  ini  untuk
melihat  cacat  pada  permukaan  pengelasan seperti,  retak,  porositas  dan  lain  sebagainya. Proses  pengujian  dye  penetrant  yaitu  dengan menggunakan beberapa cairan yaitu, penetrant, cleaner dan developer.
2. Uji Radiography
Pengujian  radiography  dilakukan  pada ketiga  sampel  uji,  tujuan  dari  pengujian  ini adalah  untuk  mengidentifikasi  cacat  pada bagian dalam dari hasil pengelasan yang telah dilakukan.  Pada  penelitian  ini  pengujian radiography  dilakukan  setelah  dilakukannya pengujian visual dengan pengujian penetrant.
Pada  prinsipnya  sinar-x  atau  radiasi gamma dipancarkan menembus material yang diuji,  saat  menembus  objek  sebagian  sinar akan diserap sehingga intensitasnya berkurang.  Intensitas  akhir  kemudian  direkam pada  negative  film  dan  jika  ada  cacat  pada material, intensitas yang terekam tersebut akan bervariasi.  Hasil  rekaman  inilah  yang  akan memperlihatkan bagian material yang mengalami kecacatan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Nilai Heat Input Nilai  heat  input  yang  dihasilkan  dari penggunaan  arus  las  100A,  120A  dan  140A pada  masing-masing  test  coupon.  Besar  arus las  sangat  mempengaruhi  nilai  heat  input  dari pengelasan  yang  telah  dilakukan,  selain  itu waktu  pengelasan  per  pass  dan  kecepatan pengelasan per pass juga turut mempengaruhi nilai dari heat input. Besar nilai heat input akan mempengaruhi nilai mekanis dan mikro struktur yang terbentuk pada weld metal dan HAZ dari masing-masing  logam  induk.  Gambar  grafik dari nilai heat input dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Grafik Nilai Heat Input

## Hasil Pengujian Tidak Merusak
1. Hasil Pengujian Dye Penetrant Pengujian dye penetrant dilakukan pada permukaan (capping) hasil pengelasan. Berikut adalah  hasil  pengujian  dye  penetrant  pada masing- masing test coupon dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Hasil Pengujian Dye Penetrant Pada Test Coupon 1 (100A, 120A dan 140A)
Hasil  Pengujian  Dye  Penetrant  Pada Test  Coupon  3  (140A)  Dari  gambar  hasil pengujian  diatas,  bahwa  pada  setiap  test coupon  yang  diuji  tidak  mengindikasikan adanya  cacat  yang  melebihi  batas  kriteria keterimaan  yang  dipersyaratkan  oleh  standar yang  relevan,  sehingga  dapat  dinyatakan acceptable.  Kriteria  keterimaan  pengujian  dye penetrant  pada  penelitian  ini  mengacu  pada ASME  Section  IX  QW-195.2. Liquid  Penetrant Acceptance Criteria, untuk lebih lanjut mengenai  kriteria  keterimaan  pengujian  dye penetrant.
2. Hasil Pengujian Radiography Pengujian  radiography  dilakukan  pada masing-masing  test  coupon  (100A,  120A  dan 140A).  Hasil  pengujian  radiography  dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Hasil Pengujian Radiography Pada Test Coupon (100A, 120A, 140A)
Dari gambar hasil pengujian diatas, pada Gambar  7  dapat  dilihat  bahwa  terdapat beberapa  cacat  porosity.  Hal  ini  disebabkan karena  kampuh  las  atau  filler  metal  yang
kurang bersih dan kontaminasi akibat shielding gas[30].  Pada  Gambar  7  juga  dapat  dilihat adanya  beberapa  inclusion.  Pada  pengelasan dengan menggunakan metode GTAW, inclusion yang terjadi adalah tungsten inclusion,  hal  ini  disebabkan  karena  elektroda yang  terlalu  panjang,  besar  arus  las  yang terlalu  besar  dan  elektroda  yang  menyentuh weld  metal  atau  base  metal  serta  filler  metal yang bersentuhan dengan elektroda[29]. Maka hasil  pengelasan  pada  test  coupon  1  (100A) dan  test  coupon  2  (120A)  dinyatakan  tidak melebihi  batas  kriteria  keterimaan  yang dipersyaratkan standar yang relevan, meskipun masih  terdapat  porosity.  Sedangkan  hasil pengelasan  pada  test  coupon  3  (140A) dinyatakan  acceptable  atau  sesuai  dengan kriteria  keterimaan  yang  dipersyaratkan  oleh standar  yang  relevan.  Kriteria  keterimaan pengujian  radiography  pada  penelitian  ini mengacu  pada  ASME  Section  IX  QW-191.2 Radiographic  Acceptance  Criteria,  untuk  lebih lanjut  mengenai  kriteria  keterimaan  pengujian radiography.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil pengelasan antara AISI 1020 carbon steel dan AISI 304 stainless steel dengan variasi  arus  las  100A,  120A  dan  140A menghasilkan  kualitas  permukaan  las yang  baik  ditinjau  dari  hasil  interprestasi pengujian  dye  penetrant  dan  dinyatakan relevan dengan kriteria keterimaan standar yang dipersyaratkan.
2. Hasil pengelasan antara AISI 1020 carbon steel dan AISI 304 stainless steel dengan variasi  arus  las  100A,  120A  dan  140A menghasilkan  kualitas  sambungan  las pada bagian dalam yang baik ditinjau dari hasil  interprestasi  pengujian  radiography dan  dinyatakan  relevan  dengan  kriteria keterimaan standar yang dipersyaratkan.

## Saran
1. Dilakukannya penelitian lebih lanjut
mengenai  pengaruh  variasi  arus  las terhadap  sifat  ketahanan  korosi  pada dissimilar metal welding antara AISI 1020 carbon  steel  dengan  AISI  304  stainless steel.
2. Dilakukannya penelitian
mengenai
pengaruh  grind  angle  electrode  tungsten pada metode pengelasan GTAW terhadap besar dilusi yang terbentuk.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M. B. Waluyo and V. D. Waas, “Pengaruh Laju  Pengelasan  Terhadap  Kekuatan Tarik  Pengelasan  Friction  Stir  Welding Material  Aluminium ,” J.  Tek.  Mesin, Elektro, Inform. Kelaut. dan Sains , vol. 2, no. 1, 2022,
[2]  Y. Fang, X. Jiang, D. Mo, D. Zhu, and Z. Luo,  “A  review  on  dissimilar  metals’ welding  methods  and  mechanisms  with interlayer,” Int.  J.  Adv.  Manuf.  Technol. , vol. 102, no. 9 –12, 2019.
[3]  S. Baskutis, J. Baskutiene, R. Bendikiene, A.  Ciuplys,  and  K.  Dutkus,  “Comparative research of microstructure and mechanical  properties  of  stainless  and structural steel dissimilar welds,” Materials (Basel). , vol. 14, no. 20, 2021.
[4] S.  Nugroho  and  W.  Sudiarso,  “Pengaruh PWHT  dan  Preheat  pada  Kualitas Pengelasan  Dissimilar  Metal  antara  Baja Karbon  (A-106)  dan  Baja  Tahan  Karat (A312  TP-304H)  dengan  Filler  Metal Inconel 82,” ROTASI , vol. 14, no. 1, 2022.
[5]  D.  Deng,  S.  Kiyoshima,  K.  Ogawa,  N. Yanagida,  and  K.  Saito,  “Predicting welding  residual  stresses  in  a  dissimilar metal  girth  welded  pipe  using  3D  finite element  model  with  a  simplified  heat source,” Nucl.  Eng. Des. , vol.  241, no. 1,
2011,
[6]  A.  T.  Assefa et  al. ,  “Experimental Investigation and Parametric Optimization of  the  Tungsten  Inert  Gas  Welding Process Parameters of Dissimilar Metals,” Materials (Basel). , vol. 15, no. 13, 2022,
[7] I. J. Singh, Q. Murtaza, and P. kumar, “A comprehensive  review  on  effect  of  cold metal  transfer  welding  parameters  on dissimilar  and  similar  metal  welding,” Journal of Engineering Research (Kuwait) . 2024.