STUDI KEKUATAN BENDING DAN KEKERASAN PADA PENGELASAN ALUMINIUM DENGAN MENGGUNAKAN LAS SMAW (SHIELDED METAL ARC WELING) Urip Prasmayobi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Kendari Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu Kendari 93232
[email protected]
ABSTRAK Tujuan dalam penelitian ini adalah mengetahui kekuatan bending dan kekerasan pada pengelasan aluminium (Al) tipe 6063,dengan memvariasikan bentuk sambungan pengelasan. Penelitian ini menggunakan bahan aluminium (Al 6063), las yang digunakan adalah SMAW (shielded metal arc welding), jenis elektroda yang digunakan adalah E1100 dan arus listrik 125 A. Jenis sambungan las yang digunakan adalah I (tertutup), I (terbuka) dan V. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian bending dan kekerasa vickers pada daerah HAZ. Nilai kekuatan bending tertinggi ditunjukan oleh jenis kampuh I (tertutup) sebesar 201,8114 N/mm2 , kemudian kampuh I (terbuka) sebesar 166,2334 N/ mm2 dan kampuh V sebesar 135,1722 N/mm2 . Sedangkan hasil pengujian kekerasan vickers pada bentuk kampuh V didapatkan nilai kekerasan sebesar 42,977 kg/mm², pada bentuk kampuh I (terbuka) 40,766 kg/mm² dan pada bentuk kampuh I (tertutup) 42,877 kg/mm². Kata kunci: Aluminium 6063, Las SMAW (shielded metal arc welding), variasi kampuh, kekuatan bending dan kekerasan vickers. ABSTRACT The purpose of this research was to determine the bending strength and hardness in the welding of aluminum (Al) type 6063, by varying the shape of the welding connection. This study uses aluminium (Al 6063), Welding was used SMAW (shielded metal arc welding) the type of electrode used was E1100 and an electrical current of 125 A. Types of weld joints used is I (closed), I (open) and V joint. This experiment is testing the bending and vickers hardness at the HAZ area. The highest bending strength values indicated by the type of seam I (closed) of 201.8114 N / mm², then seam I (open) of 166.2334 N / mm² and hem V of 135.1722 N / mm². While the test results vickers hardness at the hem V shape obtained hardness value of 42.977 kg / mm², in the form of seam I (open) 40.766 kg / mm² and the hem form I (closed) 42.877 kg / mm². Keywords : Aluminium 6063 , SMAW ( shielded metal arc welding ) , variation of seam , bending strength and hardness vickers .
1.Pendahuluan Alumunium(Al) merupakan logam yang ringan dengan berat jenis 2,7 gram/cm³ setelah magnesium (Mg), konduktivitas listriknya 60% lebih dari tembaga sehingga dapat digunakan untuk peralatan listrik. Selain itu juga memiliki sifat penghantar panas, sifat pantul sinar yang baik dapat digunakan juga pada komponen mesin, alat penukar panas,cermin pantul dan komponen industri kimia. Namun, di bandingkan dengan baja, Alumunium(Al) mempunyai sifat yang kurang baik dalam hal pengelasan. sifat las alumunium(Al) kurang baik ini dapat di batasi dengan alat dan teknik las dengan menggunakan las busur. (Wirosumarto dan Okumura ,2008). Las busur listrik atau umumnya disebut dengan las listrik adalah termasuk suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas. Jenis sambungan dengan las Iistrik ini adalah merupakan sambungan tetap. Ada beberapa macam proses yang dapat digolongkan kadalam proses Ias Iistrik antara lain (Sukaini 2005). Salah satu aplikasi proses pengelasan aluminium adalah pengelasan pada tangga aluminium. Seperti yang sering dijumpai bahwa penyambungan pada tangga aluminium umumnya menggunakan paku kelling, Hal ini mempengaruhi kekuatan pada tangga aluminium sehingga dibutuhkan jenis sambungan yang lebih kuat sehingga dapat meningkatkan umur pakai dari tangga aluminium, Salah satu cara untuk mendapatkan sambugan yang lebih kuat adalah dengan proses pengelasan.
Pada penelitian ini, variabel yang akan diteliti adalah kekuatan Bendig dan kekerasan pada sambungan I (tertutup), I (terbuka) dan V pada pengelasan alumunium(Al) 6063. Hal ini dapat diketahui dari hasil pengujian Bending dan uji kekerasan dari hasil pengelasan pada alumunium(Al) dengan menggunakan las SMAW. 2.Tinjauan pustaka Aluminium 6063 Elemen paduan seri 6063 adalah magnesium dan silicon. Paduan ini termasuk dalam jenis yang dapat diperlaku-panaskan dan mempunyai sifat mampu potong dan daya tahan korosi yang cukup. Sifat yang kurang baik dari paduan ini adalah terjadinya pelunakan pada daerah las sebagai akibat dari panas pengelasan yang timbul. Paduan jenis ini banyak digunakan untuk tujuan struktur rangka. Las SMAW (shielded metal arc welding) Las SMAW (shielded metal arc welding) adalah jenis las listrik dengan elektroda berselaput sebagai bahan tambah. Busur listrik yang terjadi diantara ujung elektroda dan bahan dasar akan mencairkan ujung elektroda dan sebagian bahan dasar. Selaput elektroda yang turut terbakar akan mencair dan menghasilkan gas yang melindungi ujung elektroda, kawah Ias, busur Iistrik dan daerah Ias di sekitar busur listrik terhadap pengaruh udara luar. Cairan selaput elektroda yang membeku akan menutupi permukaan Ias yang juga berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh luar. Jenis kampuh I tertutup Disebut tertutup jika sisi kedua plat saling menyentuh. Tebal plat maksimum yang disarankan adalah 2 mm, sehingga pengelasan cukup padasatu sisi. Untuk ketebalan plat
lebih dari 2 mm, sambungan akan empurna jika dilas di kedua sisi plat. I terbuka Pada sambungan ini terdapat celah antara plat yang aakan dilas. Lebah celah tergantung pada ketebalan plat. Tebal plat yang biasa digunakan pada sambungan ini adalah 3-6 mm. Kampuh V tunggal Sambungn ini dapat juga dibuat tertutup dan terbuka. Sambungan ini lebih kuat dari pada sambungan persegi dan dapat dipakai untuk menerima gaya tekan yang besar, serta lebih tahan terhadap kondisi beban statis. Pada tebal plat dengan tebal 5-20 mm.
dilihat pada gambar 1. Pengujian bending dilakukan dengan beban uji 1000 kg, jarak tumpuan spesimen atau support span 90 mm dan cross head speed 10 mm/menit. Nilai kekuatan bending dapat diketahui dari persamaan 1.
𝜎𝑏 =
3F𝐿 2.𝑏.𝑑 2
(1)
Dimana: 𝜎𝑏 = Kekuatan bending (N/mm²) F = Beban (N) L = Jarak tumpuan spesimen (mm) B = Lebar spesimen (mm) D = Tebal spesimen (mm)
3.Metode Waktu, Tempat, Alat dan Bahan Penelitian Penelitian ini dilakukan di laboratorium material dan teknologi mekanika, Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo. Adapun peralatan yang digunakan adalah: 1. Gergaji tangan 2. Kikir 3. Jangka sorong 4. Mesin las busur listrik 5. Tang 6. Ragum Adapun bahan yang digunakan adalah: 1. Aluminium 6063 2. Elektroda E1100 Prosedur penelitian diawali dengan proses pemotongan aluminium dilanjutkan dengan pembuatan spesimen uji bending dan uji kekerasan dan dilanjutkan dengan pembentukan kampuh yaitu kampuh I tertutup, I terbuka dan V. Untuk bentuk kampuh masing-masing dibuatkan 3 spesimen untuk setiap pengujian. Pengujian Bending Pengujian bending menggunakan konfigurasi three-point bending mengikuti standar ASTM D 790. Alat uji bending yang digunakan adalah universal testingmachine yang dapat
Gambar 1. Mesin uji bending Pengujian kekerasan Pengujian Kekerasan adalah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasi.
Gambar 2. Alat uji kekerasan
𝐹
𝐻𝑉 = 1,854 𝑑 2 (2) Dimana: HV = Angka kekerasan vickers F = Beban (Kg) D = Diagonal (mm)
Gambar 3. Pengujian Vickers dan Bentuk indentor Vickers 4. Analisa data dan pembahasan Pengujian bending
250
kekuatan bending N/mm²
Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk pyramid. Alat uji kekerasan yang digunakan adalah hardness test dapat dilihat pada gambar 2. Beban yang dikenakan juga jauh lebih kecil dibanding dengan pengujian rockwell dan brinel yaitu antara 1 sampai 1000 gram. Nilai kekerasan Vickers dapat diketahui dari persamaan 2.
201,8114 200 150
166,2334 135,1722
V I (terbuka)
100
I (tertutup)
50 0
variasi kampuh
Gambar 4. Nilai kekuatan bending aluminium dari hasil pengelasan aluminium menggunakan jenis kampuh V, I (terbuka), I (tertutup). Gambar 4. Menunjukan bahwa nilai kekuatan bending dari masing-masing bentuk kampuh yang terdiri dari kampuh V, I terbuka dan I tertutup. Dari gambar dapat diketahui bahwa nilai kekuatan bending tertinggi ditunjukan oleh jenis kampuh I tertutup sebesar 201,8114 N/mm2 , kemudian diikuti oleh kampuh I terbuka dengan nilai sebesar 166,2334 N/mm2 dan kampuh V dengan nilai sebesar 135,1722 N/mm2 . Kekuatan bending kampuh I tertutup pada pengelasan aluminium(Al) lebih tinggi dibandingkan dengan bentuk kampuh V dan I terbuka hal ini disebabkan karena perbedaan proses pengelasannya. Pada kampuh V dan I terbuka proses pengelasanya dilakukan hanya disatu sisi plat sedangkan pada kampuh I tertutup proses pengelasanya dilakukan dikedua sisi plat. Karena pada pengelasan di satu sisi plat proses pengelasanya menghasilkan panas di daerah atas dan bawah yang tidak merata hal ini menyebabkan struktur mikro pada pengelasan satu sisi menjadi tidak seragam sedangkan pada pengelasan dua sisi proses pengelasan pada bagian atas dan bawah mendapatkan panas yang merata sehingga struktur mikro pada pengelasan ini menjadi lebih merata. Hal ini menyebabkan kekuatan bending pada pengelasan dua sisi plat lebih tinggi di bandingkan dengan pengelasan satu sisi plat.
kekerasan (kg/mm²)
Pengujian kekerasan vickers 44.000 43.000
42.977 42.877 kampuh V
42.000 41.000
40.766
40.000
kampuh I (terbuka) kampuh I (tetutup)
39.000
variasi kampuh Gambar 5. Nilai kekerasan (vickers) aluminium dari hasil pengelasan aluminium menggunakan jenis kampuh V, I (terbuka), I (tertutup). Gambar 5. Dapat dilihat kekerasan daerah HAZ pada masing-masing bentuk kampuh yang terdiri dari kampuh V, kampuh I terbuka dan kampuh I tertutup, adalah pada bentuk kampuh V didapatkan nilai kekerasan sebesar 42,977 kg/mm², pada bentuk kampuh I terbuka didapatkan nilai kekerasan 40,766 kg/mm² dan pada bentuk kampuh I tertutup di dapatkan nilai kekerasan 42,877 kg/mm². Berdasarkan nilai yang didapat pada masingmasing bentuk kampuh nilai tertinggi terdapat pada bentuk kampuh V dengan nilai 42,977 kg/mm² . Hal ini disebabkan karena pengaruh panas yang terjadi pada saat pengelasan, pemanasan pada proses pengelasan ini menyebabkan perubahan struktur mikro pada daerah HAZ menjadi lebih kasar karena menerima panas, daerah HAZ yang mengalami pemanasan tetapi tidak sampai mencair akan melarutkan endapan partikel dalam aluminium dengan kelarutan yang berbeda-beda. Hal ini menyebabkan terjadinya pengurangan jumlah pertikel sesudah proses pengelasan. Pengaruh panas ini juga disebabkan oleh perbedaan bentuk kampuh, pada kampuh V panas yang diterima dapat dikatakan lebih rendah dibandingkan
kampuh I tertutup dan kampuh I terbuka. Karena pada kampuh I tertutup proses pengelasanya dilakukan di kedua sisi plat sehingga panas yang diterima dapat dikatakan lebih tinggi dibandingkan dangan kampuh V, sedangkan pada kampuh I terbuka dapat dikatakan menerima panas lebih tinggi dibandingkan kampuh V hal ini disebabkan karena kampuh ini memiliki jarak 3 mm sesuai dengan ketebalan plat, hal ini mennyebabkan cairan logam pengisi yang dibutuhkan lebih banyak sehingga panas yang diterima oleh kampuh I terbuka lebih tinggi di bandingkan dengan kampuh V. Kesimpulan Nilai kekuatan bending tertinggi ditunjukan oleh jenis kampuh I tertutup dengan nilai ratarata 201,8114 N/mm², sedangkan pada kampuh I terbuka didapatkan nilai rata-rata 166,2334 N/mm² dan nilai terendah didapat pada jenis kampuh V dengan nilai rata-rata 135,1722 N/mm². sedangkan nilai kekerasan vickers tertinggi ditunjukan oleh jenis kampuh V dengan nilai rata-rata 42,977 kg/mm², sedangkan pada jenis kampuh I tertutup didapatkan nilai rata-rata 42,877 kg/mm² dan nilai terendah didapat pada jenis kampuh I terbuka dengan nilai rata-rata 40,766 kg/mm². Saran Berdasarkan hasil penelitian studi kekuatan bending dan kekerasan pada pengelasan aluminium dengan menggunakan las SMAW (shielded metal arc welding) maka disarankan sebaikya: 1.Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pengelasan aluminium dengan membandingkan jenis las SMAW ( shielded metal arc welding ) dengan jenis las Asetilin ( las karbit). 2.Dilakukan pengujian tarik 3.Dilakukan pengujian struktur micro.
DAFTAR PUSTAKA Daryanto .2011. Teknik Mengelas Logam. Edisi 1. PT. Sarana Tutorial Nurani Sejahtera. Huda,S,Waluyo,J dan Fintoro,T (2013). Analisa pengaruh variasi arus dan bentuk kampuh pada pengelasan SMAW terhadap distorsi sudut dan kekuatan tarik smbungan Butt-join baja aisi. Jurnal Ilmiah. Institut Sain dan Teknologi Akprid 4140.6 (1): 56-54. Kusnan.H.2013, Mesin las listrik dan Mesin las oksi asitelin. Muku I.D.M.K,2009. Kekuatan Sambungan Las Aluminium Seri 1100 dengan Variasi Kuat Arus Listrik Pada Proses Las Metal Inert Gas (MIG). Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, Universitas Udayana. Vol.3 (1): 11-17. Petrus.W 2015, Skripsi alisis kekuatan sambungan kampuh I pada pengelasan aluminium menggunakan las SMAW (shielded Metal Arc Welding) dengan elektroda S115. Suratman.M,2007, Teknik Mengelas Asetilin, Brazing dan las busur listrik. Edisi 2. CV Pustaka Grafika. Bandung. Siswanto dan Amri S. 2011, Konsep Dasar Teknik Las. Edisi 1. PT.Prestasi Pustakaraya. Jakarta . Sukaini.2005, Teknik Las Busur Listrik Manual/SMAW. PPPTK VEDC MALANG. Malang. Wiryosumarto,H dan Okumura,T,2008.Teknologi pengelasan logam.
