PENGARUH PERUBAHAN ARUS LAS T I G TERHADAP KEKUATAN IMPAK PADA MATERIAL YANG BERBEDA Suheni dan Syamsuri Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ABSTRAK Heat Affected Zone (HAZ) merupakan daerah yang terkena imbas panas saat pengelasan dilakukan. Temperatur yang tinggi di area HAZ akan mempengaruhi struktur mikro logamnya dan akhirnya akan mengubah kekuatan impak dan kekerasannya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui lebih jauh tentang pengaruh perubahan arus las TIG terhadap kekuatan impak pada materiai yang berbeda. Dari analisa uji impak pada pengelasan TIG didapat hasil bahwa (1) Semakin besar arus diberikan semakin besar niiai IS. (2) Bahan SS 304 mempunyai sifat ulet. (3) Semakin besar arus-dike
Kata kunci: las TIG,arus ias, HAZ, ST 42, SS 304 ABSTRACT
Heat Affected Zone (HAZ) occured because of high temperature in welding process. High temperature at HAZ area will affect the micro structure of metal, hence it will influence the strength of impact and hardness of metal. This reseach aims to know more about the influence of change of welding current to the strength of impact of different metal. It shows that (1) the higher given current the bigger I S value. (2) Spacemen SS 304 was high resilient. (3) The higher current given the wider HAS area. (4) With E 50 electrode and current lOOA and with materiai ST 42 wide of HAS area = 4mm, but with materiai SS 304 wide of HAZ area = 4,2mm. Meanwhile for the current lOOA and material ST 42 wide of HAZ area = 7mm, but with material SS 304 wide of HA2 area = 6,l mm. Keywords: TIG welding, welding current,HAZ, ST 42, SS 304
PENDAHULUAN
Seiring dengan kemajuan teknologi dewasa ini peranan logam sangat penting terutama dalam bidang konstruksi, baik bangunan rnaupun untuk konstruksi konstruksi mesin. Untuk keperluan konstruksi sering rnernerlukan proses penyarnbungan las. Pengelasan adalah proses penyarnbungan secara permanen satu atau lebih material logam dengan ikatan rnetalurgi yang dilaksanakan pada waktu logarn dalam keadaan h e r atau cair. Guna rnernperoleh hasil yang maksimal
diperlukan pengetahuan yang mendalam baik pengetahuan tentang material rnaupun pengetahuan tentang proses pengelasan. Banyak parameter yang harus diperhatikan. Penetapan nilai-nilai parameter yang tidak tepat berdampak pada hasil las yang tidak optimal. Mengingat pentingnya nilai parameter yang tepat, sejauh ini berbagai penelitian telah dan sedang berlangsung bahkan di masa-masa akan datang penelitian itu terus dilakukan. Logam yang dilas temperaturnya akan berubah meninggi secara drastis. Dengan adanya panas yang tinggi, maka bagian
SAINTEK, Vol. 11, NO. 1, luli 2007: 79-89
logam yang berada di sekitar lasan akan rnengalami perubahan struktur mikro dengan sendirinya sifatnya juga akan berubah. Daerahlbagian logarn yang terpengaruh oleh panas disebut daerah HAZ (Heat Affected Zone). Pada pengelasan Tungsten inert Gas (TIG) tinggi rendahnya ternperatur salah satunya ditentukan oleh tinggi rendahnya arus listrik yang dialirkan. Perubahan struktur mikro logam salah satu dampaknya berpengaruh pada kekuatan impak logam. Perubahan kekuatan impak pada hasil pengelasan dua logam yang berbeda juga akan berbeda bila dibandingkan dengan pengelasan dua logam sejenis. Untuk itu penelitian ini diharapkan dapat rnenguak bagairnana pengaruh perubahan arus yang dialirkan saat pengelasan dua logam berbeda terhadap perubahan kekuatan impaknya. Beberapa penelitian yang telah dilakukan yang rnenjadi pijakan dasar penelitian kali ini adalah: 1. Penelitian tentang "pengaruh pengelasan berulang tiga kali dan variasi ampere terhadap kekuatan tarik material baja ST 42", diperoleh besar kecilnya kekuatan tarik pada penelitian ini banyak dipengaruhi oleh variasi masukan panaslampere yang menyebabkan kekuatan tarik baja ST 42 rnenurun. Dari semua variasi ampere yang mernpunyai kekuatan tarik terbesar adalah 90A (Bahri M Syaiful, 2002). 2. Penelitian tentang 'pengaruh besar arus listrik dan posisi pengelasan terhadap sifat mekanis plat baja kapal hasil pengelasan SMAW", dari hasil penelitian diketahui bahwa arus las 95A sarnpai llOA baik digunakan pada posisi pengelasan datar dan horisontal namun kurang baik untuk pengelasan vertikal (Sunatto, 1995). 3. Penelitian tentang "pengaruh bed3 bentuk sambungan tirus tunggal dan v pads Proses pengelasan TIG terhadap ketangguhan sambungan untuk jenis material baja karbon rendah" dan
ternyata diperoleh bahwa sambungan V lebih kuat dibanding dengan . rnenggunakan tirus tunggal (Prasetyo Iwan, 2007). 4. Penelitian tentang busur ganda fluks pada las TIG yang diaplikasikan pada pipa stainless steel dengan tebal 0,6mm dan 0,7mm, rnenggunakan beberapa input panas. Proses ini nampak efektif pada busur dengan penambahan kecepatan pengelasan di atas 10 rn/min dan menggunakan panas input rendah di bawah 50 Jlmin. Penggunaan dari panas input rendah mikro dan percepatan perubahan bentuk pada pengelasan (Velindro M et.al., 2002).
Baja Baja merupakan perpaduan antara besi dan karbon dengan sedikit mengandung unsur lain seperti Karbon (C), Silikon (Si), Mangan (Mn), Phospor (P) dan Sulphur (S), dimana unsur-unsur tersebut akan rnempunyai sifat yang berbeda-beda. Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar karbonnya. Baja karbon rendah adalah baja dengan kadar karbon kurang dari 0,3O0/0, baja karbon sedang kadar karbon mengandung 0,30-0,45% sedangkan baja karbon tinggi mengandung karbon antara 0,45-0,70°/o. Bila kadar karbon naik, maka kekuatan dan kekerasannya juga akan bettambah tinggi akan tetapi perpanjangannya menurun. Baja karbon rnerupakan paduan yang paling banyak digunakan rnanusia, jenis dan bentuknya sangat banyak. Karena penggunaannya yang sangat has maka berbagai pihak sering rnembuat klasifikasi menurut keperluan masing-masing. a. Menurut cara pembuatannya: baja Bessemer, baja Siemens-Martin (Open Hearf), baja listrik dan yang lainnya. b. Menurut penggunaannya: baja konstruksi, baja mesin, baja pegas, baja ketel, baja perkakas dan yang lainnya. c. Menurut kekuatannya: baja kekuatan lunak dan baja kekuatan tinggi. d. Menurut struktur mikro dan makronya: baja eutektoid, baja hypoeutektoid, baja
Pengaruh Perubahan Arus Las TIG terhadap Kekuatan Impak pada Material yang Berbeda (Suheni dan Syamsuri)
austenitic, baja ferritik, baja martensitik dan yang lainnya. e. Menurut komposisi kimianya: baja karbon, baja paduan rendah, baja paduan tinggi dan yang lainnya. Kalau didasarkan kadar karbonnya, Althouse Andrew D (1990) mengklasifikasikan baja ke dalam tiga golongan, yaitu: a. Baja Karbon Rendah (0,08-0,30) % C b. Baja Karbon Medium (0,30-0,45) % C c. Baja Karbon Rendah (0,45-1,75) % C Sifat marnpu las baja ST 42 pada umumnya sangat baik sehingga tidak rnenimbulkan masalah, baik ditinjau terhadap kecepatan pendinginan dan komposisi kimia awal, sehingga pada kenyataannya baja ini mudah sekali untuk dilas tanpa menimbulkan kesulitan asalkan persiapannya sempurna dan memenuhi persyaratan. Akan tetapi pada baja lain yang banyak mengandung unsur-unsur pengeras, maka daerah HA2 menjadi keras jika dibandingkan dengan baja karbon rendah. Akibatnya baja ini peka terhadap keretakan pada hasil pengelasan, sehingga mengakibatkan regangan logam hasil pengelasan rnenjadi kecil. Pada pengelasan dengan dengan material baja karbon tinggi jenis ST 42, yang merupakan baja konstruksi, mempunyai sifat marnpu las yang mengalami pengerasan dimana sifat tahan aus dengan kekerasan yang diandalkan tersebut menjadi lunak karena pengaruh panas las. Pada jenis ini walaupun dalam proses pembuatannya menjalani proses pengerjaan panas pada suhu 900°C yang menurunkan kekuatan dan keuletan sifatsifat tersebut masih dapat diperbaiki dengan perlakuan panas. Perlakuan panas yang dimaksud adalah dengan memanaskan sampai mencapai suhu di atas suhu transformasi dan kemudian didinginkan di udara, perlakuan panas ini dinamakan dengan pemanasan mula (pre heat). Kadang-kadang setelah pre heat masih diikuti dengan pernanasan di bawah temperatur transformasi dan diikuti dengan pendinginan dengan kecepatan tertentu,
proses ini dinamakan dengan proses pemanasan setelah pengelasan (posCheaf). Stainless Steel Stainless steel mernpunyai kombinasi sifat-sifat rnekanis, sifat tahan korosi dan mempunyai ketahanan terhadap pernanasan, yang mana sifat-sifat ini tidak dimiliki oleh logam komersial lainnya. Stainless steel ini biasa digunakan pada alat-alat dapur, peralatan operasi (kedokteran) dan peralatan-peralatan lainnya yang tidak diijinkan adanya karat. The American Iron and Steel Institute (AISI) telah mengklasifikasikan lebih dari 10 kornposisi dari stainless steel ini serta beberapa campuran baja tahan karat (Stainless Steel) dari Fa, Cr, Ni, dan beberapa kecil lagi unsur-unsur Carbon, Mangan, Molibdenum serta Sulphir dan Silikon. Chromium (Cr) merupakan elemen yang rnembuat stainless steel tak ternoda (stainless) dan tahan karat. Stainless steel merupakan campuran Iron-Chromium (Fe-Cr) yang terdiri dari llOh Cr dan beberapa yang mengandung . sedikit Carbon. Mutu stainless steel yang mengandung 11% Chromium ini mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik pada tekanan atmosfir. Di samping itu ada beberapa campuran stainless steel yang mengandung Cr agak banyak jumlahnya untuk memperbaiki ketahanan terhadap Oxidasi pada suhu tinggi Penarnbahan elemen lain selain Chromium, akan mernperbaiki macam sifat yang dimiliki stainless steel yang berhubungan dengan sifat mekanis dan sifat fisiknya.
Cacat Pengelasan Secara Urnurn Semua proses pengelasan dapat menghasilkan cacat pengelasan antara lain: Inklusi, Porositas, Undemffining, Pembekuan tidak sempurna dan retak. Penyebab te rjadinya cacat antara lain: a. Teknik dan alat pengelasan yang kurang sernpurna (persiapan dan pelaksanaan pengelasan). b. Pemilihan parameter pengelasan yang tidak tepat.
SAINTEK, Voi. 11, NO. 1, Iuli 2007: 79-89
c. Pemilihan material yang tidak tepat: base metal, filler metal, gas pelindung dan fluks. Pengelasan T I G Tungsten Inert Gas adalah salah satu dari kelompok cara pengelasan busur gas. Las busur las adalah cara pengelasan dimana gas dihembuskan ke daerah lasan untuk melindungi busur dan logam yang mencair terhadap atmosfir. Gas yang digunakan sebagai pelindung adalah gas He (Helium), gas Ar (Argon), gas CO2 (Carbondioksida) atau campuran dari gas2 tersebut (Kennedy GA,1987). Pada pengelasan Tungsten Inert Gas ini digunakan elektroda yang tidak terumpan (non consumable electrode), di mana pada umumnya dipakai batang tungsten atau wolfram sebagai elektrodanya untuk mendapatkan busur listrik dengan tanpa turut mencair, di samping dihembuskan pada gas-gas pelindung ke daerah lasan untuk melindungi dari pengaruh sekeliling. Kelompok elektroda tak terumpan ini masih dapat dibedakan lagi ke dalam dua jenis yaitu jenis dengan logam pengisi dan jenis tanpa logam pengisi. Skema dari las Tungsten Inert Gas ini ditunjukkan pada Gambar 1. Pada gambar tersebut ditunjukkan bahwa busur listrik timbul antara batang wolfram dan logam induk dan dilindungi oleh gas pelindung.
I Ekktrodr
Pip3 KU
Gu pclindunf Lopm induk I
I
Garnbar 1. Skerna Ljls Tungsten Inert Gas. Pengelasan yang menggunakan logam pengisi, logam pengisi dimasukkan ke dalam daerah arus busur lalu mencair dan terbawa ke logam induk. Tetapi untuk
pengelasan plat yang tipis, kadang-kadang tidak diperlukan logam pengisi. Las Tungsten Inert Gas ini dapat dilaksanakan dengan tanganlmanual atau secara otomatis. Cara pengelasan Tungsten Inert Gas ini di samping digunakan untuk penyambungan plat atau pipa-pipa yang tipis, juga banyak digunakan untuk pengelasan jenisjenis material . yang .. sulit atau tidak dapat sama sekall dISambUng oengan prosesproses pengelasan yang lainnya, misalnya : Aluminium, StainlessSteeldan sebagainya. Panas yang ditimbulkan oleh busur tersebut akan mencairkan logam induk dan logam pengisinya, sehingga terjadi logam las cair yang selanjutnya membeku membentuk sambungan. Gas Pelindung digunakan untuk mencegah te rjadinya kontaminasi oleh oksigen dan nitrogen yang banyak di atmosfir terhadap logam lasan. Kalau tidak dilindungi maka dampak dari kontaminasi itu akan menghasilkan hasil las yang tidak optimal (Musaikan,l989). Keuntungan lain dari pemakaian proses pengelasan Tungsten Inert Gas seperti: a. Kecepatan pengumpanan gas logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus listrik sehingga penetrasi ke dalam logam induk dapat diatur. b. Semua cara pengaturan ini memungkinkan las Tungsten Inert Gas dapat digunakan dengan baik untuk plat aluminium tipis maupun plat aluminum tebal. c. Dengan digunakannya pelindung gas mulia dan elektroda yang tak terumpan, maka tidak dihasilkan terak pada lasan, sehingga hasil las bersih dari kotoran. d. Kualitas hasil pengelasan yang lebih baik. Peralatan Las TIG Pada mesin las TIG sumber listrik yang digunakan untuk pengelasan Tungsten Inert Gas pada dasarnya adalah sama dengan mesin las busur lain yaitu dapat bersumber dari arus listrik AC maupun DC. Jika bersumber pada listrik DC, rangkaian listriknya dapat dengan polaritas lurus di mana kutub
-
.I w
,
Pengaruh Perubahan Arus Las TIG terhadap Kekuatan Impak pada Material yang Berbeda (Suheni dan Syamsuri)
positif dihubungkan dengan logam induk dan kutub negatif dihubungkan dengan batang elektroda atau rangkaian sebaliknya yang disebut polaritas balik.
Parameter Pengelasan Sebelum dilaksanakan proses pengelasan haruslah dipersiapkan terlebih dulu parameter las yang akan digunakan untuk proses pengelasan tersebut. Parameter pengelasan ini tergantung pada macam jenis dan ketebalan maupun posisi dari pengelasan yang akan dilaksanakan.
I
Gambar 2.
Skema AirColledSystem.
M O M TORCH BACK
MOM TORCH TO LEADING E D G E OF PUDLE
SIRNGIITWLAWIY
Gambar 3. Rangkaian Mesin Las Listrik DC. Gambar 2 menunjukkan susunan gas Tungsten Arc Welding dengan Air Colled Torch System. Sedang Gambar 3 menunjukkan Rangkaian Mesin Las Listrik DC. Dalam polaritas lurus, elektron bergerak dari elektroda dan menumbuk logam induk dengan kecepatan tinggi sehingga tejadi panas yang tinggi pada logam induk akibatnya terjadi penetrasi yang dalam. Pada penggunaan polaritas balik, elektroda akan menjadi panas sekali. Karena elektron bergerak dari logam induk menumbuk elektroda dengan kecepatan tinggi, sehingga polaritas balik ini kurang sesuai dengan sumber arus pada pengelasan Tungsten Inert Gas ini.
;ambar 4.
Posisi Torch dan Arah Gerakannya.
Pada Gambar 4 ditunjukkan cara melakukan pemanasan awal pada titik penyalaan guna mendapatkan busur yang menyala terang dan logam induk pada kondisi cairnya dengan jalan menggerakkan torch membentuk lingkaran kecil. Setelah busur menyala terang dan logam induk mencair, maka posisi torch digerakkan untuk membentuk sudut 75' terhadap logam induk dan di samping itu torch juga digunakan secara pelan dan tetap sepanjang pengelasan tanpa membuat gerakan berputar gigi. Penyalaan dan Pemadaman Busur Pada pengelasan TIG ini dapat digunakan dua sumber arus yaitu AC dan DC. Untuk menyalakan busur listrik antara kedua jenis sumber ini ada sedikit
SAINTEK, Vol. 11, No. 1, luli 2007: 79-89
perbedaannya. Untuk penggunaan sumber arus listrik AC, maka elektroda tidak perlu disentuhkan pada logam induknya. Pada pernakaian sumber arus AC, maka langkah pertama untuk mendapatkan nyala busur listrik adalah memutar sakelar pada posisi 'on" dan meletakkan posisi torch di atas logam induk setinggi 2". Kernudian dengan posisi kecepatan tinggi torch diturunkan sampai jarak 118" mendekati logam induk tersebut dengan elektroda las, sehingga akan timbul busur listrik. Pada pemakaian arus DC, maka torch diletakkan pada poisisi yang sama dengan pada posisi bila memakai arus AC, kemudian setelah sakelar dipasang 'on" elektroda didekatkan serta disentuhkan pada logam induknya untuk mendapatkan busur listrik. Dan setelah logam induk disentuh ujung elektroda, maka dengan cepat torch ditarik ke atas lagi menjauhi permukaan logam induk sampai jarak tertentu ( +1/8'3. Untuk pemadamannya adalah dengan mengubah posisi torch menjadi horisontal terhadap iogam induknya dengan kecepatan yang tinggi.
+
Keunggulan dan Kelernahan Las TIG Beberapa keunggulan las TIG dibanding dengan yang lainnya adalah : 1. Memberikan hasil las dengan kualitas sangat baik, umumnya bebas cacat. 2. Dapat digunakan dengan dan tanpa kawat las. 3. Mernungkinkan mengontrol proses root weid penetration. 4. Dapat menghasilkan autogeneous weld yang rnurah pada kecepatan tinggi. 5. Memungkinkan kontrol variabel proses yang akurat. 6. Dapat digunakan untuk rnengelas hampir sernua logam termasuk pengelasan logam tak sejenis. Sedang Kelemahannya adalah : 1. Deposite rate rendah dibandingkan dengan MIG.
Diperlukan skill operator yang lebih tinggi dibandingkan dengan SMAW atau MIG yang dilakukan secara manual. 3. Tidak ekonomis untuk pengelasan material dengan ketebalan > 10mm.
2.
Jenis-Jenis Sarnbungan Las Pengelasan dapat didefinisikan sebagai penyambungan dua logam atau lebih dengan cara memanasi sampai di atas batas cairnya dengan disertai tekanan atau tidak, serta dapat menggunakan logam pengisi atau tidak. Berhasil atau tidaknya proses pengelasan ini akan sangat tergantung oleh parameter-parametzr las dan kepenetrasian logam hasil las. Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap kepenetrasian hasil pengelasan ini adalah bentuk celah Sambungan saat akan dilakukan pengelasan. Hal ini disebabkan karena pembukaan akar (opening root) yang terjadi pada tiaptiap jenis sambungan las. Sambungan las dalam konstruksi baja pada dasarnya terbagi atas beberapa jenis sarnbungan, yaitu: 1. Sarnbungan Sudut 2. Sambungan Sisi 3. Sambungan Tumpul 4. Sarnbungan Bentuk T Sebagai perkembangan dasar tersebut di atas maka timbuilah sambungan alur X, sambungan alur V, sambungan alur K (Harsono W dan Toshie Okumura, 1994). Lebih lanjut Prasetyo Iwan (2007) dalam penelitiannya mengatakan bahwa sambungan V ternyata lebih kuat dibandingkan dengan sambungan tirus tunggal.
Uji Sifat Mekanik Sifat mekanik adalah salah satu sifat terpenting, karena sifat mekanik ini menyatakan kemampuan suatu bahan (tentunya juga yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban, gaya dan energi tanpa rnenimbulkan kerusakan pada bahan atau komponen tersebut. Untuk mengetahui atau mengukur sifat logam tersebut perlu dilakukan pengujian. Pengujian biasanya dilakukan terhadap contoh (sarnpel) beban yang
,. -
Pengaruh Perubahan Arus Las TIG terhadap Kekuatan Impak pada Material yang Berbeda (Suheni dan Syamsuri)
dipersiapkan menjadi spesirnen atau batang uji (test piece) dengan bentuk dan ukuran yang standar (mengikuti suatu standar tertentu), baru kemudian dari hasil pengukuran pada pengujian diarnbil kesimpulan mengenai sifat rnekanik yang diuji. Sebenarnya hasil pengujian yang paling mendekati kenyataan akan dapat diperoleh bila pengujian terhadap benda kornponen atau keseluruhan konstruksi dengan bentuk dan ukuran sebenarnya dan pengujian dilakukan dengan pembebanan yang rnendekati keadaan sebenarnya. Tetapi cara ini terlalu rnahal, tidak praktis dan bahkan sulit dianalis~s. Beberapa pengujian rnekanik yang banyak dilakukan adalah pengujian tarik (tensile test), pengujian kekerasan (hardness test), pengujian pukul takik (impak test), kadang-kadang juga pengujian kelelahan (fatique tes9, creep test, bending test; compression test dan beberapa fubricatin test Dasar pengujian impak adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun yang menumbuk benda uji seh~ngga benda u j ~rnengalarni deforrnasi plastis. Faktor banyaknya energi yang mampu diserap oleh bahan uji dapat digunakan sebagai indikasi awal sifat getas atau ulet dari suatu bahan sebelurn terjadinya patahan, di rnana bahan yang ulet menunjukkan harga irnpak yang besar. Sampel hasil pengelasan dapat diamati secara makro dengan tujuan untuk mengetahui geometri logarn las. Dari foto rnakro dapat ditentukan lebar dan kedalaman logam las. Daerah lasan dibagi rnenjadi tiga daerah yaitu: daerah logam las, daerah terpengaruh panas (HAZ) dan daerah logam induk. Di sini juga akan dapat dilihat adanya perbedaan penetrasi dan lebar lasan untuk rnasukan panas (heat input) dari tiga rnacarn arus yang diberikan.
MATERI DAN METODE Penelitian ini mengambil beberapa batasan masalah sebagai berikut: 1. Proses pengelasan menggunakan rnetode las Tungsten Inert Gas atau las dengan pelindung gas. 2.. Material kerja adalah baja tahan karat SS 304 dan baja ST 42. 3. Uji material rnenggunakan uji impak dan foto makro struktur. 4. Karnpuh sambungan las V 45". Material dasar yang digunakan untuk penelitian ini adalah berupa plat dengan dimensi: panjang = 100mrn, lebar = 100mm, dan tebal = lOrnm dengan sambungan las jenis V (lihat Gambar 5).
Garnbar 5.
Material dengan Sarnbungan V.
Sedang Logam Pengisi (Tig Rod) Pada pengelasan ini digunakan TIG Rod merk ESAB SWEDEN dengan ketentuan sebagai berikut : 1. Type : ESAB 2. Soesifikasi AWS E308 dan E50 3, diameter elektroda : 2,5rnrn Parameter yang digunakan pada proses pengelasan ini adalah: 1. Tegangan yang di gunakan = 20 volt 2. Arus pengelasan = 100 A, 120 A, 140 A 3. Polaritas = DCRP 4, Posisi pengelasan = datar (Flat) 5. Laju pengelasan = rnrn,detik
Proses Pengelasan Spesifikasi rnesin las TIG yang digunakan nampak seperti pada Tabel 1 berikut :
SAINTEK, Vol. 11, No. 1, l u l i 2007: 79-89
Tabel 1. Spesifikasi Mesin Las TIG. Item Spesifikasi (SpesiRkasi Main Supply, V/Hz 1400/50 Max Output at 30% duty Cycle, A 1265 Our ut at 60% dytycycle, A 190 m : i i at loo?? duty cycle, ~1150 ,,J Wire feed, mlmin 11.9-19 Wire Dia, Unall, solid 10.6-1.0 10.6-1.0 Wire Dia, SS Wire Dia, Al 11.0 Wire Dia, CW 10.8-1.0 Interval/spot welding 15-38 Open circuit voltage, V 92 Weight, kg
ax
Langkah-Langkah Pengelasan Adapun langkah-langkah dalam pengelasan adalah sebagai berikut : Material yang telah dipersiapkan dengan ukuran 100mm x lOOmrn x 10mm. Setelah ' itu benda kerja dibentuk menjadi spesimen test, pada sisi samping dibuat jenis sambungan V 45" dengan masing-masing sambungan terdiri atas 1pasang benda uji. Sebelum dilas dibersihkan terlebih dahulu dengan sikat dan untuk kotoran dari oli dibersihkan dengan aceton. Kemudian dilas dengan arus 100A, 120A, 140 A dan Tegangan las 20 Volt. Posisi pengelasan digunakan posisi down hand (bawah tangan) dan dengan arah Flat on bead Setelah selesai pengelasan tiap layer, terak hasil pengelasan dibersihkan dengan cara dipukul-pukul menggunakan palu, kemudian dibersihkan dengan sikat baja, baru kemudian dilanjutkan pengelasan layer berikutnya sampai memenuhi bentuk kampuh. Setelah proses pengelasan dilakukan pemotongan melintang tegak lurus searah garis las. Pengujian Pengamatan Struktur Makro Tujuan pengamatan foto struktur makro untuk mengetahui geometri daerah
lasan yaitu : daerah logam lasan, lebar HAZ dan logam. Terlebih dahulu dilakukan etsa elektrolitik agar daerah logarn lasan, HAZ, dan logam induk dapat terlihat dengan lelas. Metode pengujian makro berdasarkan standart ASTM E380-87. Adapun urutan proses pengamatan struktur makro adalah: 1. Benda k e j a setelah dilas dipotong melintang dari arah las. 2. Lakukan penggosokan pada spesimen yang sudah dipotong sebelum proses etsa elektrolitik, dengan kertas amplas mulai dari grid 400#, 500#, 600#, 800#, 1000# sampai 1200#. 3. Selama penggosokan berlangsung diber~ alr sebaga~ pendingin, arah penggosokan dengan satu arah saja sampai halus dan mengkilap. 4. Lalu dilakukan penggosokan dengan kain wol diteruskan dipoles dengan serbuk alumina (sebesar 0,3 mikron) kalau tidak ada bisa dengan batu hijau atau pasta gigi. 5. Lalu spesimen dimasukkan ke dalam larutan methol 95% sebanyak 20 gr dicampur dengan asam nitrat (HN03) murni sebanyak 1 ml dan dicelupkan 5 detik. -
+
Langkah Pengujian Impact Tujuan pengujian impact adalah untuk rnengetahui ketangguhan bahan yaitu sifat mekanis dari bahan terhadap beban kejut dan temperatur transisi dari bahan. Untuk uji impact digunakan standart ASTM E 23 (ASME International Hand Book,1991). Pengujian dilaksanakan di Laboratorium Pengujian Mekanik ITATS Surabaya dengan persiapan sebagai berikut: 1. Benda uji yang sudah dipotong melintang dari arah las kernudian dibuat bentuk empat persegi panjang dengan dimensi 55 mm x 10 mm x 10 mm. 2. Kemudian di tengah-tengah dibuat takikan (nocth) denqan bentuk U-notch. 3. Setelah itu baru diliksanakan pengujian impactdengan metode Charpy.
Pengaruh Perubahan ANS LaS TIG terhadap Kekuatan Impak pada Material yang Berbeda (Suheni dan Syamsuri)
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Irnpak Dari hasil pengujian impak didapatkan data-data yang ditabelkan sebagai berikut. Keterangan : a = Panjang b = Lebar c = Tebal d = Lebar terendah e = Lebar lubang f = Tumpuan pada mesin
= 55 mm
= 10 mm = 10 mm = 5 mrn = 2 mm = 43,5mm
Data Mesin Impak W (berat pendulum) = 7,012 kg L (panjang pendulum) = 0,5502 m Pengujian Impak Dengan Elktroda E 308. Perhitungan hasil energi dari pengujian kekuatan impak dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 6 berikut. Tabel 2. Data Penauiian Irn~akE308
Garnbar6.
Grafik Uji Impak Pengelasan TIG dengan Elektroda E308
Analisa Uji Impak 1. Dari hasil analisa uji Impak pada pengelasan TIG menggunakan elektroda E 308 (Tabel 2) didapat harga IS (Kgmm/mm2) tidak sama, dari pengelasan dengan arus 100 A didapat IS rata-rata = 81,04 kgmm/mm2, pengelasan dengan arus l2OA didapat I S rata-rata = 82,37 kgmm/mm2, pengelasan dengan arus 140A didapat IS rata-rata = 83,44 kgmm/mm2. Jadi ada pengaruh perbedaan penggunaan beda arus pada elektroda E 308 pada proses pengelasan TIG. 2. Dari grafik uji impak (Gambar 6) pengelasan TIG menggunakan elektroda E 308 didapatkan perbedaan, di sini dapat dilihat bahwa pada pengelasan dengan arus 140A mempunyai harga IS yang lebih tinggi dari pengelasan dengan arus l2OA dan 100A. Jadi ada pengaruh perbedaan pada penggunaan arus yang berbeda pada elektroda E 308 pada proses pengelasan TIG. 3. Dari bentuk patahan yang dihasilkan berbentuk serabut dengan warna agak gelap maka bahan tersebut mempunyai sifat ulet. Pengujian Impak Dengan Elektroda E 50. Perhitungan hasil energi dari pengujian kekuatan impak dapat dilihat pada Tabel 3. dan Gambar 7.
SAINTEK, Voi. 11, No. 1, luli 2007: 79-89
pada penggunaan arus yang berbeda dengan elektroda 50 pada proses pengelasan TIG. 3. Dari bentuk patahan yang dihasilkan berbentuk serabut dengan warna agak gelap maka bahan tersebut mempunyai sifat ulet.
Tabel 3. Data Pengujian Impak E50
Analisa Foto Struktur Makro Tujuan pengamatan foto struktur makro untuk rnengetahui geometri daerah lasan yaitu: daerah logarn lasan, HAZ dan logarn induk untuk dapat dilakukan pengujian kekerasan didaerah tersebut dapat dilihat pada Garnbar 8. Metode pengujian makro berdasarkan standart ASTM E3 80-
87. Grafik Uji lrnpak 100 A
-
:
120 A
:
140A
97.5 97
-965 E 96
5 95.5 95 -94.5 5
94
Y, 93.5
93 92.5 1
2 - .,..
3 j l :
2
3
Spesimen
t;
2
3
'
Garnbar 7. Grafik Uji Irnpak Pengelasan TIG dengan Elektroda E 50. Analisa Uji Impak 1. Dari Tabel 3 didapat harga IS (kgrnm/mm2) tidak sarna, dari pengelasan dengan arus 100 A didapat IS rata-rata = 93,25 kgmm/mm2, pengelasan dengan arus 120A didapat IS rata-rata = 94,96 kgrnm/mrn2, pengelasan dengan arus 140A didapat IS rata-rata =95,38 kgmm/mrn2. Jadi ada pengaruh perbedaan penggunaan beda arus dengan elektroda E50 pada proses pengelasan TIG. 2. Dari Gambar 7 grafik uji irnpak pengelasan TIG didapatkan perbedaan, di sini dapat dilihat bahwa pada 140A pengelasan dengan arus mempunyai harga IS yang lebih tinggi dari pengelasan dengan arus 120A dan 100A. Jadi ada pengaruh perbedaan
Gambar 8. Foto Makro Pengelasan TIG dengan Elektroda E 308 dengan Arus lOOA (Pembesaran 3 X). Dari Gambar 8 di atas pengelasan TIG dengan rnenggunakan arus lOOA dan 140A dengan menggunakan material ST 42 dan SS 304 di atas terdapat adanya perbedaan ebar HAZ dikarenakan adanya perbedaan penggunaan arus pengelasan pada Las. Lebar HAZ untuk pengelasan TIG dengan elektroda E 308 dengan menggunakan arus 100A pada material ST 42 = 7rnrn, sedangkan pada material SS 304 = 6,Srnm. Untuk pengelasan dengan rnenggunakan arus 140A pada material ST 42 = 7,5 mm, sedangkan pada material SS 304 = 7 mm. Maka di sini dapat dianalisa bahwa sernakin besar arus yang diberikan rnaka semakin lebar pula HAZnya dikarenakan rnasukan panas yang diberikan semakin besar.
Pengaruh Perubahan ANS Las TIG terhadap Kekuatan Impak pada Material yang Berbeda (Suheni dan Syamsuri)
Begitu juga dengan lebar HAZ untuk pengelasan TIG dengan E 50 dengan menggunakan arus 100A pada material ST 42 = 5mm, sedangkann pada material SS 304 = 4,2mm. Untuk pengelasan dengan menggunakan arus 140A pada material ST 42 = 7mm, sedangkan pada material SS 304 = 6,lmm. Maka di sini dapat dibedakan bahwa sernakin besar arus yang diberikan rnaka semakin lebar pula HAZnya dikarenakan rnasukan panas yang diberikan semakin besar. KESIMPULAN
Dari analisa yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan: 1. Semakin besar arus yang dipakai semakin besar pula harga IS nya. 2. Bahan SS 304 mempunyai sifat ulet. 3. Sernakin besar arus diberikan semakin iebar area HAZ. 4. Lebar HAZ untuk pengelasan TIG elektroda E 50 dengan menggu-nakan arus LOOA pada material ST 42 = 5mm, sedangkan pada material SS 304 = 4,2mm. Sementara itu untuk pengelasan dengan menggunakan arus 140A pada 'material ST 42 = 7mm, sedangkan pada material SS 304 = 6,lmm.
DAFTAR RUJUKAN
Althouse Andrew D. 1990. Metal Hand Book. voi. VII. ASME International Hand Book. 1991. Stainiess SteeiCS. McGraw Hill MC. Bahri M Syaiful. 2002. Pengaruh Pengeiasan Berulang Tiga Kali dan Variasi Ampere terhadap Kekuatan Tarik Materlai Baja ST42. Bandung: Teknik Mesin ITB.
Harsono W
dan Toshie Okurnura.
1994.
Teknoiogi Pengeiasan Logam. Jakarta:
Pradnya Pararnita. Kennedy Gower A. 1987. Weiding Technology. Howard W. Sarns & Co Inc. Musaikan. 1989. MetaiurgiLas. Surabaya: ITS. Prasetyo Iwan. 2007. Pengaruh Beda Bentuk Sambungan Tirus Tunggai dan V pada TIG terhadap Proses Pengelasan Ketangguhan Sambungan untuk Jenis Materlal Baja Karbon Rendah. Surabaya:
Teknik Mesin ITATS. Sunarto. 1995. Pengar~hBesar Arus Listrik dan Posisi Pengeiasan terhadap Sifat Mekanis Piat Baja Kapai Hasii Pengelasan SMAW. Jakarta: Fisika UI. Velindro M, ALoureiro, B Costa, F lesus and A Lourenzo. 2002. Effect of the Muitpie Eiectrodes TIG Weiding Process on the Metaiiurgic Propeflies of the Welds in Austenific Sfaniess Steels, Trans Tech
Publication. Vo1.230 .pp.140-143.
SAINTEK, Vol. 11, No. 1, luli 2007
