PENGARUH VARIASI KUAT ARUS TERHADAP KEKERASAN DAN KETANGGUHAN HASIL PENGELASAN SMAW BAJA AISI 1045 MENGGUNAKAN ELEKTRODA LAS E 7016

ABSTRAK

PENGARUH VARIASI KUAT ARUS TERHADAP KEKERASAN DAN KETANGGUHAN HASIL PENGELASAN SMAW BAJA AISI 1045

MENGGUNAKAN ELEKTRODA LAS E 7016

Oleh :

Danny Wilman Purba, Tarkono, S.T., M.T., Zulhanif, S.T., M.T.

Pengelasan merupakan salah satu pengerjaan yang sering digunakan dalam dunia konstruksi. Salah satu metode pengelasan yang popular dan memiliki sistem cukup sederhana adalah las busur listrik elektroda terbungkus (SMAW). Elektroda yang digunakan pada SMAW bertujuan untuk menghindari pengaruh buruk dari udara yang menyebabkan hasil pengelasan getas, keropos dan mudah berkarat.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus pengelasan terhadap kekerasan dan ketangguhan hasil pengelasan SMAW baja AISI 1045 yang mengandung kadar C = 0,50 %, Si = 0,30 %, Mn = 0,70 %, P = 0,019 %, S = 0,005 % dengan elektroda E7016. Spesimen ini diberikan perlakuan pengelasan SMAW dengan variasi kuat arus 60 Ampere, 70 Ampere, 80 Ampere, 90 Ampere menggunakan elektroda E7016 diameter 2,6 mm. Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh V tunggal dengan sudut 60o.

Dari hasil pengujian impak charpy diperoleh nilai ketangguhan rata-rata tertinggi sebesar 186,10 Joule/mm2 pada spesimen uji impak dengan kuat arus 70 Ampere dan nilai ketangguhan rata-rata terendah sebesar 31,10 Joule/mm2 pada spesimen uji impak tanpa perlakuan pengelasan (raw materials). Sedangkan dari pengujian kekerasan vickers pada daerah HAZ diperoleh nilai kekerasan rata-rata tertinggi sebesar 242,16 HV pada spesimen uji kekerasan dengan kuat arus 70 Ampere dan nilai kekerasan rata-rata terendah sebesar 196,90 HV pada spesimen uji kekerasan dengan kuat arus 90 Ampere. Sesuai hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa variasi arus pengelasan SMAW yang terbaik adalah 70 Ampere.

ABSTRACT

EFFECT OF VARIATION ON STRONG FLOW OF WELDING SMAW TOUGHNESS AND HARDNESS OF AISI 1045 STEEL WELDING

ELECTRODE USING E 7016

By:

Danny Wilman Purba, Tarkono, ST, MT, Zulhanif, ST, MT

Welding is one of working that is used oftenly in the construction world. One popular method of welding that simple system is shielded metal arc welding (SMAW). SMAW electrode that is used on purpose to avoid the adverse effects of air that causes the weld brittle, porous and easily corroded.

This study aims to determine the influence variation of electrical current used in the welding on the hardness and toughness of the welded SMAW AISI 1045 steel which contain levels of C = 0.50%, Si = 0.30%, Mn = 0.70%, P = 0.019%, S = 0.005% with E7016 electrodes. These specimens were given treatment SMAW welding with variations in current 60 Ampere, 70 Ampere, 80 Ampere, 90 Ampere using E7016 electrode diameter of 2.6 mm. Type of seam used is a single seam V at an angle of 60o.

From the results of Charpy impact test, highest averange toughness values obtained is 186.10 Joule/mm2 on impact test specimens with a current of 70 Amperes and lowest average toughness values is 31.10 Joule/mm2 on impact test specimens without welding treatment (raw materials). In the other hand the Vickers hardness test on the HAZ the highest averange hardness value obtained is 242.16 HV with current of 70 Amperes and lowest average hardness value is 196.90 HV with current of 90 Ampere .This study concluded that the best SMAW welding current is 70 Amperes.

ABSTRAK

PENGARUH VARIASI KUAT ARUS TERHADAP KEKERASAN DAN KETANGGUHAN HASIL PENGELASAN SMAW BAJA AISI 1045

MENGGUNAKAN ELEKTRODA LAS E 7016

Oleh :

DANNY WILMAN PURBA

Pengelasan merupakan salah satu pengerjaan yang sering digunakan dalam dunia konstruksi. Salah satu metode pengelasan yang popular dan memiliki sistem cukup sederhana adalah las busur listrik elektroda terbungkus (SMAW). Elektroda yang digunakan pada SMAW bertujuan untuk menghindari pengaruh buruk dari udara yang menyebabkan hasil pengelasan getas, keropos dan mudah berkarat.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus pengelasan terhadap kekerasan dan ketangguhan hasil pengelasan SMAW baja AISI 1045 yang mengandung kadar C = 0,50 %, Si = 0,30 %, Mn = 0,70 %, P = 0,019 %, S = 0,005 % dengan elektroda E7016. Spesimen ini diberikan perlakuan pengelasan SMAW dengan variasi kuat arus 60 Ampere, 70 Ampere, 80 Ampere, 90 Ampere menggunakan elektroda E7016 diameter 2,6 mm. Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh V tunggal dengan sudut 60o.

Dari hasil pengujian impak charpy diperoleh nilai ketangguhan rata-rata tertinggi sebesar 186,10 Joule/mm2 pada spesimen uji impak dengan kuat arus 70 Ampere dan nilai ketangguhan rata-rata terendah sebesar 31,10 Joule/mm2 pada spesimen uji impak tanpa perlakuan pengelasan (raw materials). Sedangkan dari pengujian kekerasan vickers pada daerah HAZ diperoleh nilai kekerasan rata-rata tertinggi sebesar 242,16 HV pada spesimen uji kekerasan dengan kuat arus 70 Ampere dan nilai kekerasan rata-rata terendah sebesar 196,90 HV pada spesimen uji kekerasan dengan kuat arus 90 Ampere. Sesuai hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa variasi arus pengelasan SMAW yang terbaik adalah 70 Ampere.

ABSTRACT

EFFECT OF VARIATION ON STRONG FLOW OF WELDING SMAW TOUGHNESS AND HARDNESS OF AISI 1045 STEEL WELDING

ELECTRODE USING E 7016

By:

DANNY WILMAN PURBA

Welding is one of working that is used oftenly in the construction world. One popular method of welding that simple system is shielded metal arc welding (SMAW). SMAW electrode that is used on purpose to avoid the adverse effects of air that causes the weld brittle, porous and easily corroded.

This study aims to determine the influence variation of electrical current used in the welding on the hardness and toughness of the welded SMAW AISI 1045 steel which contain levels of C = 0.50%, Si = 0.30%, Mn = 0.70%, P = 0.019%, S = 0.005% with E7016 electrodes. These specimens were given treatment SMAW welding with variations in current 60 Ampere, 70 Ampere, 80 Ampere, 90 Ampere using E7016 electrode diameter of 2.6 mm. Type of seam used is a single seam V at an angle of 60o.

From the results of Charpy impact test, highest averange toughness values obtained is 186.10 Joule/mm2 on impact test specimens with a current of 70 Amperes and lowest average toughness values is 31.10 Joule/mm2 on impact test specimens without welding treatment (raw materials). In the other hand the Vickers hardness test on the HAZ the highest averange hardness value obtained is 242.16 HV with current of 70 Amperes and lowest average hardness value is 196.90 HV with current of 90 Ampere .This study concluded that the best SMAW welding current is 70 Amperes.

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam dunia konstruksi, pengelasan sering digunakan untuk perbaikan dan pemeliharaan dari semua alat-alat yang terbuat dari logam, baik sebagai proses penambalan retak-retak, penyambungan sementara, maupun pemotongan bagian-bagian logam.

Las busur listrik elektroda terbungkus (SMAW) adalah salah satu metode pengelasan yang sangat popular untuk penyambungan baja struktural dan sistem pengelasannya cukup sederhana. Kelebihan SMAW terdapat pada elektroda yang terbungkus fluks (Shielding) yang bertujuan untuk menghindari pengaruh buruk dari udara sekitar terhadap kualitas manik las seperti debu, minyak, dan air. Pengaruh luar tersebut membuat hasil las menjadi getas (brittle), keropos (porous) dan mudah berkarat (corrosive).

Dalam dunia industri, bahan-bahan yang digunakan kadangkala merupakan bahan yang berat. Bahan material baja adalah bahan paling banyak digunakan, selain jenisnya bervariasi, dapat diolah atau dibentuk menjadi berbagai macam bentuk yang diinginkan serta kuat. Salah satu jenis baja karbon yang paling banyak

2

digunakan adalah baja karbon sedang. Baja karbon sedang memiliki kadar karbon antara 0,3% sampai 0,6% yang bersifat lebih kuat dan keras, dan dapat dikeraskan. Salah satu spesifikasi baja karbon sedang yaitu baja AISI 1045 yang cukup banyak digunakan untuk pengelasan dengan berbagai jenis sambungan dengan metode las busur listrik elektroda terbungkus (SMAW). Sifat mampu lasnya (weldability) yang baik memberikan kemudahan pengelasan untuk menghasilkan logam lasan yang berkualitas baik.

Dalam konstuksi las selalu digunakan logam las yang mempunyai kekuatan dan keuletan yang lebih baik atau paling tidak sama dengan logam induk. Tetapi karena proses pengelasan, maka kekuatan dan keuletan logam dapat berubah. Dalam hal logam las sifat ini dipengaruhi keadaan, cara dan prosedur pengelasan. (Wiryosumarto,1996)

Dalam melakukan proses pengelasan welder disarankan untuk memperhatikan keadaan elektroda, di mana elektroda las sangat sensitif terhadap kondisi udara dalam ruang las. Elektroda yang akan digunakan dalam proses pengelasan perlu disimpan di tempat yang kering, tidak berminyak, terhindar dari debu dan elektroda ditumpuk dengan hati-hati, dikarenakan kerusakan pada elektroda dapat mengakibatkan senyawa yang dikandung dalam fluks mudah bereaksi dengan gas-gas dalam udara. Terperangkapnya gas-gas dari uap air dalam hasil pengelasan kerap membuat adanya cacat yang menyebabkan kekuatan mekanik menurun.

3

Penyetelan kuat arus pengelasan akan mempengaruhi hasil las. Bila arus yang digunakan terlalu rendah akan menyebabkan sukarnya penyalaan busur listrik. Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan bahan dasar sehingga hasilnya merupakan rigi-rigi las yang kecil dan tidak rata serta penembusan kurang dalam. Dari hubungan arus las terhadap hasil las dan sifat kemampuan kekerasan telah didapat parameter arus yang terbaik adalah sebesar 75 % yang diizinkan. (Sibarani, Maradu 2006)

Hubungan antara arus las terhadap hasil las dan sifat ketangguhan material juga dapat mengetahui paramater arus terbaik, dimana untuk baja paduan rendah dengan elektroda E 7018, didapat nilai ketangguhan impak untuk spesimen kelompok 100 Amper mempunyai nilai paling tinggi dibandingkan kelompok variasi arus pengelasan 130 Amper, 160 Amper dan kelompok raw materials. (Santoso, Joko 2006)

Salah satu masalah yang timbul dalam penggunaan elektroda las ialah mendapatkan sensitivitas terhadap retak las yang rendah. Retak las terjadi dengan mudah pada baja karbon sedang, karena cenderung mempunyai rambatan untuk retak yang disebabkan oleh hidrogen, sehingga perlu digunakan elektroda las dengan kandungan hidrogen rendah. Untuk alasan ini, AWS menyediakan nilai kandungan hidrogen yang rendah, untuk pembentukan logam las yang kekuatan mekaniknya tinggi.

4

Dalam penelitian ini perlu diketahui pengaruh penggunaan elektroda jenis E7016 dan kuat arus las terhadap kekerasan dan ketangguhan hasil pengelasan SMAW pada baja AISI 1045.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah: “Untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus terhadap kekerasan dan ketangguhan hasil pengelasan SMAW baja karbon sedang AISI 1045 dengan elektroda las E7016”.

C. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Jenis proses pengelasan yang digunakan adalah las busur listrik elektroda terbungkus (shielded metal arc welding = SMAW).

2. Spesimen yang digunakan adalah baja karbon sedang AISI 1045.

3. Jenis elektroda las yang digunakan adalah elektroda AWS E 7016 yang berdiameter 2,6 mm.

4. Sambungan las yang digunakan adalah sambungan las tumpul (butt weld joint) dengan alur berbentuk V tunggal.

5. Kuat arus yang digunkan dalam pengelasan yaitu 60, 70, 80, dan 90 Ampere.

5

D. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dari penelitian Tugas Akhir ini mengikuti standard penulisan karya ilmiah yang ada di Universitas Lampung, yaitu sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri atas latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang dasar teori mengenai hal-hal yang bekaitan dengan penelitian ini.

BAB III : METODE PENELITIAN

Berisikan tentang hal-hal yang berhubungan dengan pelaksanaan penelitian, yaitu tempat penelitian, bahan penelitian, peralatan penelitian, prosedur pengujian dan diagram alir pelaksanaan penelitian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisikan hasil penelitian dan pembahasan dari data-data yang diperoleh setelah pengujian.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

6

DAFTAR PUSTAKA

Berisikan referensi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini.

LAMPIRAN

Terdiri dari data-data dan gambar yang mendukung atau hal-hal lain yang dianggap perlu.

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN

Dari hasil pengujian impak dan kekerasan terhadap baja AISI 1045 maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1) Nilai rata-rata ketangguhan (kekuatan impak) pada kelompok 60 Ampere, dan 70 Ampere mengalami kenaikan berturut-turut sebesar 35,35% dan 62,28 % dari kelompok raw material. Kenaikan ini terjadi karena arus listrik yang digunakan sesuai, penyebaran panas yang merata sehingga energi yang diserap dari bandul semakin besar dan ketangguhan yang dihasilkan semakin tinggi.

2) Nilai ketangguhan rata-rata tertinggi didapat pada spesimen uji impak dengan kuat arus 70 Ampere yaitu sebesar 186,10 Joule/mm2 sedangkan nilai ketangguhan rata-rata terendah didapat pada spesimen uji tanpa perlakuan pengelasan (raw materials) yaitu sebesar 31,10 Joule/mm2. Hal ini diakibatkan permukaan patahan hasil pengujian yang terlihat bervariasi, dimana ada yang terlihat buram dan terlihat terang.

3) Pada daerah HAZ, nilai kekerasan rata-rata tertinggi yang didapat pada proses pengelasan menggunakan arus 70 Ampere yaitu sebesar 242,16 HV dan nilai kekerasan rata-rata terendah didapat pada proses pengelasan

59

menggunakan arus 90 Ampere yaitu sebesar 196,90 HV. Hal ini diakibatkan perbedaan perbedaan pendinginan yang terjadi pada spesimen.

B. SARAN

Untuk mendukung kesempurnaan penelitian selanjutnya, maka penulis memberikan saran sebagai berikut:

1) Pada penelitian berikutnya agar pengujian dilakukan terhadap spesimen yang mengalami proses pengelasan menggunakan elektroda las yang berbeda.

2) Penulis menyarankan pada penelitian setelah ini, agar data yang didapat lebih akurat melakukan metode pengujian lainnya seperti : pengujian bending, tarik, dan gesek.

Penyetelan kuat arus pengelasan akan mempengaruhi hasil las. Bila arus yang digunakan terlalu rendah akan menyebabkan sukarnya penyalaan busur listrik. Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan bahan dasar sehingga hasilnya merupakan rigi-rigi las yang kecil dan tidak rata serta penembusan kurang dalam. Dari hubungan arus las terhadap hasil las dan sifat kemampuan kekerasan telah didapat parameter arus yang terbaik adalah sebesar 75 % yang diizinkan. (Sibarani, Maradu 2006)

Hubungan antara arus las terhadap hasil las dan sifat ketangguhan material juga dapat mengetahui paramater arus terbaik, dimana untuk baja paduan rendah dengan elektroda E 7018, didapat nilai ketangguhan impak untuk spesimen kelompok 100 Amper mempunyai nilai paling tinggi dibandingkan kelompok variasi arus pengelasan 130 Amper, 160 Amper dan kelompok raw materials. (Santoso, Joko 2006)

Salah satu masalah yang timbul dalam penggunaan elektroda las ialah mendapatkan sensitivitas terhadap retak las yang rendah. Retak las terjadi dengan mudah pada baja karbon sedang, karena cenderung mempunyai rambatan untuk retak yang disebabkan oleh hidrogen, sehingga perlu digunakan elektroda las dengan kandungan hidrogen rendah. Untuk alasan ini, AWS menyediakan nilai kandungan hidrogen yang rendah, untuk pembentukan logam las yang kekuatan mekaniknya tinggi.

4

Dalam penelitian ini perlu diketahui pengaruh penggunaan elektroda jenis E7016 dan kuat arus las terhadap kekerasan dan ketangguhan hasil pengelasan SMAW pada baja AISI 1045.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah:

“Untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus terhadap kekerasan dan ketangguhan hasil pengelasan SMAW baja karbon sedang AISI 1045 dengan elektroda las E7016”.

C. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Jenis proses pengelasan yang digunakan adalah las busur listrik elektroda terbungkus (shielded metal arc welding = SMAW).

2. Spesimen yang digunakan adalah baja karbon sedang AISI 1045.

3. Jenis elektroda las yang digunakan adalah elektroda AWS E 7016 yang berdiameter 2,6 mm.

4. Sambungan las yang digunakan adalah sambungan las tumpul (butt weld joint) dengan alur berbentuk V tunggal.

5. Kuat arus yang digunkan dalam pengelasan yaitu 60, 70, 80, dan 90 Ampere.

D. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dari penelitian Tugas Akhir ini mengikuti standard penulisan karya ilmiah yang ada di Universitas Lampung, yaitu sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri atas latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang dasar teori mengenai hal-hal yang bekaitan dengan penelitian ini.

BAB III : METODE PENELITIAN

Berisikan tentang hal-hal yang berhubungan dengan pelaksanaan penelitian, yaitu tempat penelitian, bahan penelitian, peralatan penelitian, prosedur pengujian dan diagram alir pelaksanaan penelitian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisikan hasil penelitian dan pembahasan dari data-data yang diperoleh setelah pengujian.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

6

DAFTAR PUSTAKA

Berisikan referensi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini.

LAMPIRAN

Terdiri dari data-data dan gambar yang mendukung atau hal-hal lain yang dianggap perlu.

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN

Dari hasil pengujian impak dan kekerasan terhadap baja AISI 1045 maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1) Nilai rata-rata ketangguhan (kekuatan impak) pada kelompok 60 Ampere, dan 70 Ampere mengalami kenaikan berturut-turut sebesar 35,35% dan 62,28 % dari kelompok raw material. Kenaikan ini terjadi karena arus listrik yang digunakan sesuai, penyebaran panas yang merata sehingga energi yang diserap dari bandul semakin besar dan ketangguhan yang dihasilkan semakin tinggi.

2) Nilai ketangguhan rata-rata tertinggi didapat pada spesimen uji impak dengan kuat arus 70 Ampere yaitu sebesar 186,10 Joule/mm2 sedangkan nilai ketangguhan rata-rata terendah didapat pada spesimen uji tanpa perlakuan pengelasan (raw materials) yaitu sebesar 31,10 Joule/mm2. Hal ini diakibatkan permukaan patahan hasil pengujian yang terlihat bervariasi, dimana ada yang terlihat buram dan terlihat terang.

3) Pada daerah HAZ, nilai kekerasan rata-rata tertinggi yang didapat pada proses pengelasan menggunakan arus 70 Ampere yaitu sebesar 242,16 HV dan nilai kekerasan rata-rata terendah didapat pada proses pengelasan

59

menggunakan arus 90 Ampere yaitu sebesar 196,90 HV. Hal ini diakibatkan perbedaan perbedaan pendinginan yang terjadi pada spesimen.

B. SARAN

Untuk mendukung kesempurnaan penelitian selanjutnya, maka penulis memberikan saran sebagai berikut:

1) Pada penelitian berikutnya agar pengujian dilakukan terhadap spesimen yang mengalami proses pengelasan menggunakan elektroda las yang berbeda.

2) Penulis menyarankan pada penelitian setelah ini, agar data yang didapat lebih akurat melakukan metode pengujian lainnya seperti : pengujian bending, tarik, dan gesek.