5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Menurut penelitian Mohammad, dkk (2012) dengan judul “Analisis gas

pelindung dan variasi arus pengelasan dengan metode plug welding pada side sill

kereta api ditinjau dari struktur mikro, kekerasan, dan laju korosi” .Gas pelindung

pada proses pengelasan GMAW digunakan sebagai penstabil busur dan pelindung

logam las pada saat pengelasan agar tidak terkontaminasi. Pada penelitian ini jenis

sambungan yang digunakan yaitu tipe sambungan plug weld, yang mana pada AWS

D1.6 disebutkan bahwa Plug welding ini bisa menggunakan proses las

SMAW,GMAW,GTAW, maupun FCAW. Penelitian dilakukan dengan

menggunakan 2 jenis gas pelindung yaitu, Argon 82% + CO2 18% dan Argon

97,5% + CO2 2,5% dengan proses pengelasan GMAW yang dikombinasikan

dengan 3 arus pengelasan. Prosedur pengelasan menggunakan dokumen WPS

sebagai acuan. Setelah proses pengelasan dilakukan, kemudian dilakukan

pengujian. Pengujian yang dilakukan ialah, uji kekerasan, uji makro dan mikro,dan

laju korosi. Struktur mikro pada kedua variabel yaitu sama, yaitu pada baja karbon

memiliki struktur ferrite dan Pearlite. Laju korosi memiliki nilai terendah sebesar

0.12425 mmpy, semua variabel masih dinyatakan aman dalam laju korosi.

Menurut penelitian Arenas-Martínez L.F, (2012) dengan judul “Korosi

oleh hidrogen sulfida di daerah las pada baja API grade X52”. Perilaku korosi dari

pengelasan busur logam gas (GMAW) daerah telah dipelajari dengan menggunakan

potensio dinamik polarisasi dan polarisasi resistensi (LPR) teknik. Eksperimen

dilakukan pada hidrogen sulfida (H2S) yang mengandung air garam dan air garam

bebas H2S. Welds dibuat pada baja API 5L grade X52 baja. Karena perbedaan

dalam struktur mikro mereka, komposisi kimia dan tingkat stres residu, mengelas

daerah dipamerkan respon yang berbeda di bawah H2S korosi. Logam dasar

menunjukkan laju korosi tertinggi (CR) dan potensi korosi yang paling katodik.

Menurut penelitian Indra Priyanto, (2017) dengan judul “Pengaruh

temperature media pendinginan (air, collant, oli) pada pengelasan GMAW terhadap

6

struktur mikro, kekuatan tarik dan kekerasan pada baja ST 37”. Pendinginan

pengelasan banyak digunakan untuk mendapatkan kekuatan sambungan lah yang

baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari akibat proses

pendinginan pengelasan dengan menggunakan temperatur media pendingin air,

collant, dan oli pada pengelasan GMAW terhadap struktur mikro, kekuatan tarik

dan kekerasan pada baja ST37. Metode penelitian yang digunakan yaitu eksperimen

dengan menggunakan analisis data berupa analisis deskriptif. Pendinginan

pengelasan menggunakan media pendingin air, collant dan oli yang divariasikan

dengan temperatur 15⁰C, 25⁰C, 50⁰C, 75⁰C, 100⁰C. Proses pendinginan pengelasan

merubah fasa baja menjadi perlit dan ferit halus sehingga kekerasan bahan

meningkat karena laju pendinginan cepat. Hasil penelitian struktur mikro pada

pengelasan dengan pendinginan pengelasan menyebabkan perubahan struktur

mikro sangat terlihat pada daerah HAZ dan logam lasan, semakin besar input panas

yang terjadi semakin membuat butir dari perlit dan ferit semakin kasar dan merata.

Menurut penilitian Roymons Jimmy Dimu dan Oktovianus Dharma Rerung

(2019) dengan judul “Analisa Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Kekerasan

Material Baja Karbon Rendah Pada Daerah Lasan TIG Dan MIG“. Banyak faktor

yang mempengaruhi hasil pengelasan sehingga cacat pengelasan dapat timbul pada

hasil las adalah adanya pengaruh magnetic arc blow, ini disebabkan karena kondisi

medan magnet yang tidak seimbang di sekeliling busur listrik. Kondisi medan

magnet yang tak seimbang ini disebabkan karena arus mengalir melalui beberapa

mediumyang berbeda, yaitu elektroda, udara, dan benda kerja. Mengingat efek

magnetic arc blow terhadap kualitas hasil las cukup penting, mendorong

dilakukannya penelitian ini dengan menggunakan variasi pengelasan dengan variasi

arus 150 A, 175 A dan 200 A pada pengelasan Tig dan Mig. Proses pengujian ini

bertujuan untuk Mempelajari pengaruh Daerah Lasanterhadaphasil las (kekerasan).

Dari hasil pengujian yang dilakukan Daerah Lasan untuk pengelasan TIG dan

MIG yang memiliki kekerasan tertinggi yaitu pada daerah las dibandingkan

dengan daerah logam induk dan HAZ. Pada daerah las pengelasan TIG

dengan kuat arus 150 A memiliki nilai kekerasan tertinggi yaitu 88 HRB,

7

dan pada daerah las pengelasan MIG dengan kuat arus 200 A memiliki nilai

kekerasan tertinggi yaitu 92,7 HRB

Menurut penelitian Mulyadi, dkk (2018) dengan judul “Analisa uji

kekerasan las jenis GMAW dan las electroda jenis LB pada circle gear unit grader

705A-4”. Dari beberapa masalah yang dialami unit di suatu perusahaan

pertambangan salah satunya seperti Sering terjadi patah pada komponen Pinion

Circle Gear pada Unit Grader 705A-4 akibat dari bersinggungan dengan Gear

lainnya, maka dari itu dilakukan perbaikan dengan menambahkan pengelasan jenis

GMAW dan las jenis LB. Untuk mengetahui tingkat kekerasan dari hasil

pengelasan maka dilakukan pengujian kekerasan. Pengujian menggunakan Metode

Hardening Brinell dipanaskan pada suhu 700⁰C dan 900⁰C dan menggunakan tiga

media pendingin yaitu Air, Oli, Udara. Dari pengujian kekerasan, hasil tertinggi

terjadi pada hasil pengelasan jenis LB setelah dilakukan perlakuan panas 900⁰C dan

menggunakan media pendingin Oli dengan hasil yang didapat adalah 271 HB

dengan nilai persentasi kenaikan sebesar 1.917%.

Dari uraian diatas belum banyak yang meneliti tentang ”Pengaruh Heat

Input Terhadap Korosi Dan Kekerasan Brinell Sambungan Butt Joint Las MIG Pada

Baja Karbon Rendah” maka penulis mengangkat topik penelitian tersebut.

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Baja Karbon

Baja karbon merupakan salah satu jenis baja paduan yang terdiri atas unsur

besi (Fe) dan karbon (C). Dimana besi merupakan unsur dasar dan karbon sebagai

unsur paduan utamanya. Dalam proses pembuatan baja akan ditemukan pula

penambahan kandungan unsur kimia lain seperti sulfur (S), fosfor (P), slikon (Si),

mangan (Mn) dan unsur kimia lainnya sesuai dengan sifat baja yang diinginkan.

Baja karbon memiliki kandungan unsur karbon dalam besi sebesar 0,2% hingga

2,14%, dimana kandungan karbon tersebut berfungsi sebagai unsur pengeras dalam

struktur baja. Sebenarnya yang mempengarui sifat-sifat baja bukanlah kadar karbon

atau paduan lain, tetapi lebih penting adalah struktur mikronya. Baja dengan

8

komposisi kimia yang sama dapat mempunyai sifat yang sangat berbeda bila

struktur mikronya berbeda. Perbedaan struktur mikro dapat terjadi karena

perbedaan komposisi kimia, perbedaan pembentukan atau pengerjaan mekanik dan

perlakuan panas.

2.2.2 Klasifikasi Tentang Baja Karbon

Dalam pengaplikasiannya baja karbon sering digunakan sebagai bahan

baku untuk pembuatan alat-alat perkakas, komponen mesin, struktur bangunan, dan

lain sebagainya. Menurut pendefenisian ASM handbook vol.1:148 (1993), baja

karbon dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah persentase komposisi kimia

karbon dalam baja yakni sebagai berikut :

a) Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel)

Baja karbon rendah merupakan baja dengan kandungan unsur karbon dalam

sturktur baja kurang dari 0,3% C. Baja karbon rendah ini memiliki ketangguhan

dan keuletan tinggi akan tetapi memiliki sifat kekerasan dan ketahanan aus yang

rendah. Pada umumnya baja jenis ini digunakan sebagai bahan baku untuk

pembuatan komponen struktur bangunan, pipa gedung, jembatan, bodi mobil,

dan lain-lainya.

b) Baja Karbon Sedang (Medium Carbon Steel)

Baja karbon sedang merupakan baja karbon dengan persentase kandungan

karbon pada besi sebesar 0,30% C–0,50% C. Baja karbon ini memiliki kelebihan

bila dibandingkan dengan baja karbon rendah, baja karbon sedang memiliki sifat

mekanis yang lebih kuat dengan tingkat kekerasan yang lebih tinggi dari pada

baja karbon rendah. Baja karbon sedang biasanya digunakan untuk pembuatan

poros, rel kereta api, roda gigi, baut, pegas, dan komponen mesin lainnya.

c) Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel)

Baja karbon tinggi adalah baja karbon yang memiliki kandungan karbon

sebesar 0,6% C-1,4% C. Baja karbon tinggi memiliki sifat tahan panas,

kekerasan serta kekuatan tarik yang sangat tinggi akan tetapi memiliki keuletan

9

yang lebih rendah sehingga baja karbon ini menjadi lebih getas. Baja karbon

tinggi ini sulit diberi perlakuan panas untuk meningkatkan sifat kekerasannya,

hal ini dikarenakan baja karbon tinggi memiliki jumlah martensit yang cukup

tinggi sehingga tidak akan memberikan hasil yang optimal pada saat dilakukan

proses pengerasan permukaan. Dalam pengaplikasiannya baja karbon tinggi

banyak digunakan dalam pembuatan alat-alat perkakas seperti palu, gergaji,

pembuatan kikir, pisau cukur, dan sebagainya.

Tabel 2.1. Klasifikasi Baja Karbon

Baja lunak

khusus

Jenis dan Kelas

Baja Karbon

Baja sangat

lunak

Baja lunak

Baja setengah

lunak

Baja Karbon

sedang

Baja setengah

keras

Baja Karbon

tinggi

Baja keras

Baja sangat

keras

Kadar

Karbon

(%)

0.08

0.08 - 0.12

0.12 - 0.20

0.20 - 0.30

0.30 - 0.40

0.40 - 0.50

0.50 - 0.80

Kekuatan

luluh

(kg/mm2)

18 - 28

20 - 29

22 - 30

24 - 36

30 - 40

34 - 46

36 - 47

Kekuatan

tarik

(kg/mm2)

32 - 36

36 - 42

38 - 48

44 - 55

50 - 60

58 - 70

65 - 100

Perpan-

jangan

(%)

40 - 30

40 - 30

36 - 24

32 - 22

30 - 17

26 - 14

20 - 11

Kekerasan

Brinell

112 - 145

140 - 170

180 - 235

160 - 200

95 - 100

80 - 120

100 - 130

Penggunaan

Pelat tipis

Batang,

kawat

konstruksi

umum

Alat-alat

mesin

Perkakas

Rel, pegas

dan kawat

piano

Sumber : Wiryosumarto (2004), Teknologi Pengelasan Logam

2.2.3. Pengaruh Unsur Paduan Dalam Baja Karbon

Penambahan unsur-unsur paduan di dalam baja karbon akan

mempengaruhi sifat-sifat dari baja karbon sehingga membuat baja karbon menjadi

berkualitas tinggi. Unsur-unsur paduan balam baja karbon antara lain :

a) Carbon (C)

Kehadiran karbon dalam besi diperlukan untuk membuat baja. Karbon

penting untuk pembentukan sementit serta karbida lainnya dan pembentukan

perlit, speroidit, bainit, martensit dan besi-karbon.

10

b) Nickel (Ni)

Baja dengan paduan nikel dapat dikerjakan dengan baik, baik dibentuk dalam

keadaan dingin maupun panas, dapat dipoles, dimagnetisasikan, tahan panas,

meningkatkan keuletan, kekuatan, ketahanan korosi, tidak rusak oleh air kali/air

laut dan alkohol tetapi dapat rusak oleh asam nitrat dan sedikit tahanan korosi

terhadap asam sulfur.

c) Silicon (Si)

Silisium terkandung dalam jumlah kecil di dalam semua bahan besi dan

dibubuhkan dalam jumlah yang lebih besar pada jenis-jenis istimewa. Silisium

yang terkandung pada baja dapat meningkatkan kekuatan, kekerasan, mampu

diperkakas secara keseluruhan, kekenyalan, ketahanan aus, ketahanan panas dan

karat, ketahanan terhadap keras serta dapat menurunkan regangan, mampu tempa

dan las (Schonmets, 1977).

d) Chromium (Cr)

Krom merupakan unsur terpenting untuk baja konstruksi dan perkakas, baja

tahan karat dan asam. Krom yang terkandung pada baja dapat meningkatkan

kekerasan, kekuatan, batas rentang, ketahanan aus, mampu diperkeras, kesudian

temper menyeluruh, ketahanan panas, ketahanan retak, ketahanan karat, ketahanan

asam dan kemudahan pemolesan serta dapat menurunkan regangan (dalam

tingkatan kecil) (Schonmets, 1977).

e) Vanadium (V)

Vanadium mempunyai dampak mirip molibdenum (Mo) dalam baja, namun

tanpa mengurangi regangan. Vanadium yang terkandung pada baja dapat

meningkatkan kekuatan, batas rentang, keuletan, kekuatan panas dan ketahanan

lelah pada suhu pijar perlakuan panas serta dapat menurunkan kepekaan terhadap

sengatan panas yang melewati batas pada perlakuan panas (Schonmets, 1977).

f) Mangan (Mn)

Mangan seperti silisium (Si) terkandung dalam semua bahan besi dan

dibubuhkan dalam jumlah besar pada jenis-jenis istimewa. Contohya pada baja

11

keras dengan 13% kandungan Mn. Mangan yang terkandung pada baja dapat

meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan temper yang menyeluruh,

ketahanan aus, penguatan pada pembentukan dingin serta dapat menurunkan

kesudian serpih (Schonmets, 1977).

g) Molybdenum (Mo)

Molybdenum kebanyakan dipadu dengan baja dalam ikatan dengan Cr, V, dan

Ni. Molybdenum yang terkandung pada baja dapat meningkatkan kekuatan tarik,

batas rentang, kemampuan temper menyeluruh, batas rentang panas, ketahanan

panas dan batas kelelahan, suhu pijar pada perlakuan panas serta dapat menurunkan

regangan dan kerapuhan pelunakan (Schonmets, 1977).

h) Wolfram (W)

Merupakan unsur paduan terpenting bagi baja olah cepat dan logam keras.

Berkat titik leburnya yang tinggi, maka logam ini digunakan untuk kawat pijar dan

baja keras. Wolfram yang terkandung pada baja dapat meningkatkan kekerasan,

kekuatan, batas rentang, kekuatan panas, ketahanan terhadap normalisasi dan daya

sayat serta dapat menurunkan regangan (sedikit) (Schonmets, 1977).

i) Titanium (Ti)

Titanium memiliki kekuatan yang sama seperti baja, mempertahankan sifatnya

sampai suhu 4000C, oleh karena itu titanium merupakan paduan kawat las. Titanium

memiliki kekerasan yang tinggi dan titik lebur yang tinggi. Titanium juga

merupakan unsur logam keras (Schonmets, 1977).

j) Tantalum (Ta)

Tantalum sangat tahan karat (hanya diserang oleh asam fluor zat air). Baja krom

anti karat menjadi dapat dilas baik dengan Ta. Titik lebur 3150°C. Unsur campuran

dari logam keras (Schonmets, 1977).

k) Cobalt (Co)

Kobalt digunakan sebagai bubuhan terhadap baja olah cepat dan baja terkeras.

Magnet permanen pula mengandung kobalt. Kobalt yang terkandung pada baja

12

dapat meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, ketahanan karat dan panas, daya

hantar listrik dan kejenuhan magnetis (Schonmets, 1977).

2.2.4. Pengelasan Baja Karbon Rendah

Baja karbon rendah (Low Carbon Steel) yang juga disebut baja lunak

sekali digunakan untuk konstruksi umum. Baja karbon ini di bagi lagi dalam baja

kil, baja semi-kil dan baja rim, dimana penamaannya didasarkan atau persyaratan

deoksidasi, cara pembekuan dan distribusi rongga atau lubang halus didalam ingot.

Klasifikasi baja menurut tingkat deoksidasinya dapat dilihat dalam tabel.

Tabel 2.2 Klasifikasi Baja Menurut Tingkat Deoksidasi

Sumber : Wiryosumarto (2004), Teknologi Pengelasan Logam

2.2.5. Weldability Baja Karbon Rendah

Weldability adalah kesanggupan bahan untuk dilas tanpa meninggalkan

cacat atau retak (ASM handbook vol.6, 1993). Weldability atau mampu las menurut

Sonawan (2006) kemampuan suatu logam atau kombinasi logam yang dilas

menjadi suatu konstruksi tertentu yang memiliki karakteristik dan sifat tertentu dan

sanggup memenuhi persyaratan yang diinginkan. Jadi dapat disimpulkan

weldability atau mampu las merupakan kemampuan logam untuk dapat dilas tanpa

memerlukan perlakuan khusus dan mengalami penurunan sifat secara berlebih.

13

Baja karbon rendah dapat dilas dengan semua cara pengelasan yang ada

didalam praktek dan hasilnya akan baik bila persiapannya sempurna dan

persyaratannya dipenuhi. Pada kenyataannya baja karbon rendah adalah baja yang

mudah dilas. Retak las yang mungkin terjadi pada pengelasan plat tebal dapat

dihindari dengan pemanasan mula atau dengan menggunakan elektroda hidrogen

rendah.

2.3. Pengertian Pengelasan

Teknik pengelasan secara sederhana telah diketemukan dalam kurun

waktu antara 4000 sampai 3000 SM. Setelah energi listrik dipergunakan dengan

mudah, teknologi pengelasan maju dengan pesat sehingga menjadi suatu teknik

penyambungan yang mutakhir. Dampak dari perkembangan itu, maka

pengembangan dibidang konstruksi industri logam semakin pesat. Pada awal-awal

revolusi, teknik penyambungan logam masih menggunakan paku keling.

Definisi pengelasan menurut Deutsche Industrie Norman (DIN) adalah

ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan

dalam keadaan lumer atau cair. Las merupakan sambungan setempat dari beberapa

batang logam dengan menggunakan energi panas. Dengan kata lain, mengelas

adalah suatu aktifitas menyambung dua bagian benda atau lebih dengan cara

memanaskan atau menekan atau gabungan dari keduanya sedemikian rupa sehingga

menyatu seperti benda utuh. Penyambungan bisa dengan atau tanpa bahan tambah

(filler metal) yang sama atau berbeda titik cair maupun strukturnya.

Pengelasan dapat diartikan dengan proses penyambungan dua buah logam

sampai titik rekristalisasi logam, dengan atau tanpa menggunakan bahan tambah

dan menggunakan energi panas sebagai pencair bahan yang dilas. Pengelasan juga

dapat diartikan sebagai ikatan tetap dari benda atau logam yang dipanaskan.

Mengelas bukan hanya memanaskan dua bagian benda sampai mencair dan

membiarkan membeku kembali, tetapi membuat lasan yang utuh dengan cara

memberikan bahan tambah atau elektroda pada waktu dipanaskan sehingga

mempunyai kekuatan seperti yang dikehendaki. Kekuatan sambungan las

14

dipengaruhi beberapa faktor antara lain : prosedur pengelasan, bahan, elektroda,

kuat arus dan jenis kampuh yang digunakan.

Pengelasan juga dapat diartikan sebagai teknik penyambungan logam

dengan logam melalui proses pemanasan dan penekanan tertentu. Penyambungan

ini memungkinkan menyebabkan mencairnya dua logam secara bersama-sama

sehingga dapat menyatu. Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam konstruksi

sangat luas, meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, pipa pesat,

pipa saluran dan sebagainya. Disamping untuk pembuatan, proses las dapat juga

dipergunakan untuk reparasi logam, misalnya untuk mengisi lubang pada coran,

membuat lapisan las pada perkakas, dan mempertebal bagian-bagian yang sudah

aus.

2.3.1 Klasifikasi Pengelasan

Banyak sekali cara pengklasifikasian yang digunakan dalam bidang las, ini

disebabkan karena adanya kesepakatan dalam hal tersebut. Secara konvensional

cara-cara pengklasifikasian tersebut terbagi menjadi dua, yaitu berdasarkan cara

kerja dan berdasarkan energi yang digunakan.

Klasifikasi pertama, membagi pengelasan dalam tiga golongan, yaitu

pengelasan cair, pengelasan tekan, dan pematrian. Sedangkan klasifikasi kedua

membagi pengelasan antara las kimia, las mekanik dan lainnya. Diantara dua

klasifikasi tersebut, maka klasifikasi pertama yang paling banyak dan sering

digunakan. Berdasarkan klasifikasi ini, pengelasan dapat dibagi dalam tiga

kelompok yaitu :

1. Pengelasan cair adalah cara pengelasan sambungan dengan dipanaskan sampai

mencair dengan sumber panas dari busur listrik maupun dari sumber api gas

yang terbakar.

2. Pengelasan tekan adalah cara pengelasan sambungan dengan dipanaskan

kemudian ditekan hingga menjadi satu.

3. Pematrian adalah cara pengelasan sambungan dengan diikat dan disatukan

dengan paduan logam yang mempunyai titik cair rendah. Dalam hal ini logam

induk tidak turut mencair.

15

Klasifikasi yang lebih lanjut akan ditampilkan dalam gambar di bawah ini :

Gambar 2.1. Klasifikasi Cara Pengelasan (Wiryosumarto, 2004).

2.3.2 Las MIG (Metal Inert Gas)

Las MIG (Metal Inert Gas) merupakan sebuah pengembangan dari

pengelasan GMAW (Gas Metal Arc Welding). Las GMAW mempunyai dua tipe

gas pelindung yaitu inert gas dan actif gas yang kemudian sering dikenal dengan

sebutan las MIG (Metal Inert Gas) dan las MAG (Metal Actif Gas). Las MIG mulai

dikenalkan di dunia industri pada tahun 1940-an. Di awal tahun 1950 yang

diprakarsai oleh Lyubavshkii dan Novoshilov, melakukan pengembangan MIG

dengan menggunakan diameter elektroda yang lebih besar dan gas pelindung yang

digunakan adalah karbon dioksida (CO2). Pengembangan ini menghasilkan

percikan elektroda yang tinggi, dan panas pada benda kerja yang sedang. Di akhir

tahun 1950 terjadi perkembangan dibidang teknologi power source, dan

perkembangan diameter elektroda yang digunakan semakin kecil 0.035" - 0.062"

(0.9 - 1.6 mm).

16

Gambar 2.2. Proses pengelasan MIG

(Sumber : Wiryosumarto, 2000).

• Kelebihan Las MIG

a. Sangat efisien dan proses pengerjaan yang cepat.

b. Dapat digunakan untuk semua posisi pengelasan (welding positif ).

c. Tidak menghasilkan slag atau terak, layaknya terjadi pada las SMAW.

d. Memiliki angka deposisi (deposition rates) yang lebih tinggi

dibandingkan SMAW.

e. Membutuhkan kemampuan operator yang baik.

f. Proses pengelasan MIG sangat cocok untuk pekerjaan konstruksi.

g. Karenanya las MIG sesuai untuk fabrikasi yang banyak menggunakan

pengelasan dengan produktifitas tinggi apalagi jika dilaksanakan oleh

robot.

• Kelemahan Las MIG

a. Wire-feeder yang memerlukan pengontrolan yang kontinou.

b. Sewaktu waktu dapat terjadi Burn back.

c. Unitnya lebih mahal, lebih rumit penanganannya, dan kurang

portabel. Lebih sulit digunakan dilokasi sempit/terbatas dan susah

dicapai dibanding SMAW.

d. Pada awalnya set-up pengelasan merupakan permulaan yang sulit.

e. Karena Las MIG menggunakan arus tetap dan kecepatan pasok kawat

yang tetap pula, maka manakala posisi obor bergerak menjauh

17

elektroda akan memanjang keluar (stick out) bergerak naik pula

ampernya, sehingga panjang busur nyala akan selalu tetap.

2.3.3. Standar Parameter Pengelasan Metal Inert Gas (MIG)

Penggunaan masukan panas dalam las Metal Inert Gas (MIG) sangat luas

sehingga diperlukan pengaturan parameter yang tepat dan sesuai dengan

penggunaan. Parameter-parameter yang berpengaruh dalam pengelasan Metal Inert

Gas (MIG) diantaranya adalah sebagai berikut :

a. Arus listrik

Gambar 2.3. Tang Ampere

Arus berpengaruh dalam proses pengelasan busur listrik, besar kecil arus

yang digunakan dapat menentukan ukuran dan bentuk hasil penetrasi dan deposit

las. Arus yang semakin besar cenderung menghasilkan penetrasi yang lebih dalam

dan luas daerah lasan semakin sempit.

Gambar 2.4. Prinsip Kerja Tang Ampere

18

Mengukur arus listrik pada mesin las dapat diukur dengan alat ukur yaitu

multimeter dan tang meter, jika pada mesin las tidak dilengkapi dengan indicator

yang bagus. Berikut cara untuk mengukur arus listrik pada mesin las :

1) Putar atau setting Saklar Clamp Meter ke posisi Ampere Meter (biasanya

tertulis huruf A dengan gelombang sinus diatasnya).

2) Tekan Trigger untuk membuka rahang Penjepit Clamp Meter atau Tang

Ampere.

3) Jepitkan Rahang penjepit ke kabel Konduktor yang dialiri arus listrik AC

(Kabel Listrik berada di tengah-tengah rahang penjepit) kemudian lepaskan

Trigger Clamp Meter.

Catatan : Jika kabel listrik tersebut belum dialiri listrik, hubungkan kabel

tersebut atau ON-kan perangkat yang ingin diukur arus listriknya.

4) Baca Nilai Ampere yang tertera di layar Clamp Meter (Tang Ampere).

b. Kecepatan las

Kecepatan pengelasan tergantung pada jenis elektroda. Diameter inti

elektroda. Bahan yang dilas, geometri sambungan, ketelitian sambungan.

Kecepatan las tidak ada hubungannya dengan tegangan tetapi berbanding lurus

dengan kuat arus, sehingga pengelasan yang cepat membutuhkan arus las yang

tinggi untuk mencapai hasil las yang baik. Jika kecepatan las dinaikkan maka

masukan panas per satuan panjang akan menjadi kecil sehingga pendinginan akan

berjalan cepat. Kecepatan pada pengelasan dapat dihitung dengan cara memakai

rumus dibawah ini :

ν = S

t

Keterangan:

ν = Kecepatan pengelasan (mm/s)

S = Panjang pengelasan (mm)

t = Waktu pengelasan (s)

19

Gambar 2.5. Bahan Pengelasan

c. Gas pelindung

Gas yang digunakan pada pengelasan Metal Inert Gas (MIG) yaitu gas

mulia karena sifatnya stabil dan tidak mudah bereaksi dengan unsur lainnya. Gas

argon memberikan perlindungan yang lebih baik tetapi penembusannya dangkal,

sehingga untuk memperdalam penembusannya dapat dilakukan dengan

peningkatan kecepatan volume alir gas sehingga tekanan yang didapat meningkat.

Tingginya penekanan pada manik las dapat memperbaiki penguatan manik dan

memperkecil terjadinya rongga-rongga halus pada lasan.

d. Elektroda

Elektroda yang digunakan pada pengelasan MIG yaitu elektroda terumpan

yang berfungsi sebagai pencipta busur nyala dan juga sebagai logam pengisi. Besar

kecilnya ukuran elektroda tergantung pada bahan yang digunakan dan ukuran tebal

bahan.

Menurut Wiryosumarto, et. al (2015: 124) standar parameter arus

pengelasan GMAW diantaranya dijelaskan dalam tabel berikut. Tabel tersebut

nantinya yang akan digunakan sebagai acuan dasar dalam menentukan besar

parameter yang digunakan dalam penelitian ini.

Tabel 2.3 Standar Parameter Arus pada Pengelasan GMAW

Diameter kawat logam pengisi (mm) Arus Pengelasan (Ampere)

0,8 10 - 100

1,0 70 - 180

20

1,2 110 - 230

1,6 150 - 330

2,4 250 - 500

Sumber: Wiryosumarto, et. al (2000: 124)

e. Polaritas listrik

Sumber listrik yang digunakan berupa listrik AC atau listrik DC dengan

rangkaian listriknya dengan polaritas lurus dimana katup positif dihubungkan

dengan logam induk dan katup negatif dihubungkan dengan batang elektroda.

Rangkaian listrik polaritas lurus cocok untuk arus listrik yang besar. Pengaruh dari

rangkaian ini adalah penetrasi yang dalam dan sempit, sedangkan polaritas terbalik

penetrasi yang terjadi dangkal dan lebar karena elektron bergerak dari logam induk

menumbuk elektroda sehingga elektroda menjadi panas.

f. Tegangan

Gambar 2.6. Multimeter Digital

Pengaruh dari tegangan, setiap peningkatan tegangan yang dipergunakan

pada proses pengelasan akan semakin memperbesar jarak antara tip elektroda

dengan material yang akan dilas, sehingga busur api yang terbentuk akan menyebar

dan mengurangi penetrasi pada material las. Polaritas terbalik penetrasi yang terjadi

dangkal dan lebar karena elektron bergerak dari logam induk menumbuk elektroda

sehingga elektroda menjadi panas.

21

Gambar 2.7. Prinsip Kerja Multimeter

Mengukur tegangan listrik pada mesin las dapat diukur dengan alat ukur

yaitu multimeter, jika pada mesin las tidak dilengkapi dengan indicator yang

bagus. Berikut cara untuk mengukur tegangan listrik pada mesin las :

1) Atur Posisi Saklar Selektor ke DCV

2) Pilih skala sesuai dengan perkiraan tegangan yang akan diukur. Jika ingin

mengukur 220 Volt, putar saklar selector ke 300 Volt (khusus Analog

Multimeter) **Jika tidak mengetahui tingginya tegangan yang diukur, maka

disarankan untuk memilih skala tegangan yang tertinggi untuk menghindari

terjadi kerusakan pada multimeter.

3) Hubungkan probe ke terminal tegangan yang akan diukur. Probe Merah

pada terminal Positif (+) dan Probe Hitam ke terminal Negatif (-). Hati-hati

agar jangan sampai terbalik.

4) Baca hasil pengukuran di Display Multimeter.

Berdasarkan penjelasan parameter pengelasan diatas, pengaruh masukan

panas paling utama selain arus las dan kecepatan yaitu tegangan las. Wiryosumarto,

dkk (2000: 225) menyatakan bahwa tegangan atau voltage yang semakin besar

maka semakin panjang busur yang terjadi dan semakin tidak terpusat, sehingga

panasnya melebar dan menghasilkan penetrasi yang lebar dan dangkal. Berdasarkan

teori tersebut dapat disimpulkan bahwa arus las berbanding lurus dengan kecepatan

22

dan berbanding terbalik dengan tegangan las. Apabila arus las dan kecepatannya

dinaikkan, tegangan las tidak diturunkan untuk mencapai hasil yang baik.

2.3.4. Peralatan Utama Las Metal Inert Gas (MIG)

Peralatan utama adalah peralatan yang berhubungan langsung dengan

proses pengelasan, yakni terdiri dari :

a) Mesin Las

Sistem pembangkit tenaga pada mesin MIG pada prinsipnya adalah sama

dengan mesin las Shielded Metal Arc Welding (SMAW) yang dibagi dalam 2

golongan, yaitu : Mesin las arus bolak balik (Alternating Current (AC) Welding

Machine) dan Mesin las arus searah (Direct Current (DC) Welding Machine),

namun sesuai dengan tuntutan pekerjaan dan jenis bahan yang di las yang

kebanyakan adalah jenis baja, maka secara luas proses pengelasan dengan MIG

adalah menggunakan mesin las arus searah (Direct Current (DC) Welding

Machine).

Mesin las MIG merupakan mesin las arus searah, umumnya berkemampuan

sampai 250 ampere. Dilengkapi dengan sistem kontrol, penggulung kawat gas

pelindung, system pendingin dan rangkaian lain. Sumber tenaga untuk las MIG

merupakan mesin las bertegangan konstan. Tenaga yang dikeluarkan dapat

berubah-ubah sendiri sesuai dengan panjang busur. Panjang busur adalah jarak

antara ujung elektroda ke benda kerja. Panjang busur ini bisa distel. Bila busur

berubah menjadi lebih pendek dari setelan semula, maka arus bertambah dan

kecepatan kawat berkurang, Sehingga panjang busur kembali semula. Sebaliknya

bila busur berubah menjadi lebih panjang, maka arus berkurang dan kecepatan

kawat elektroda bertambah. Dengan sistem otomatis seperti ini, yaitu mesin yang

mengatur sendiri, maka panjang busur akan konstan dan hasil pengelasan akan tetap

baik.

Umumnya mesin las arus searah (Direct Current) mendapatkan sumber

tenaga listrik dari trafo las arus (Alternating Current) yang kemudian diubah

menjadi arus searah dengan voltage yang konstan (constant-voltage). Pemasangan

23

kabel-kabel las (pengkutuban) pada mesin las arus searah dapat diatur atau dibolak-

balik sesuai dengan keperluan pengelasan, dengan cara sebagai berikut :

• Pengkutuban Langsung Direct Current Straigh Polarity (DCSP)

Dengan pengkutuban langsung berarti kutub positif (+) mesin las

dihubungkan dengan benda kerja dan kutub negatif (-) dihubungkan dengan kabel

elektroda. Dengan hubungan seperti ini panas pengelasan yang terjadi 1/3 bagian

panas memanaskan elektroda sedangkan 2/3 bagian memanaskan benda kerja.

• Pengkutuban Terbalik Direct Current Reverce Polarity (DCRP)

Pada pengkutuban terbalik, kutub negatif (-) mesin las dihubungkan dengan

benda kerja, dan kutub positif (+) dihubungkan dengan elektroda. Pada hubungan

semacam ini panas pengelasan yang terjadi 1/3 bagian panas memanaskan benda

kerja dan 2/3 bagian memanaskan elektroda.

b) Unit Pengontrol Kawat Elektroda ( Wire Feeder )

Alat pengontrol kawat elektroda (wire feeder unit) adalah alat/ perlengkapan

utama pada pengelasan dengan Metal Inert Gas (MIG). Alat ini biasanya tidak

menyatu dengan mesin las, tapi merupakan bagian yang terpisah dan ditempatkan

berdekatan dengan pengelasan.

Fungsinya adalah sebagai berikut :

➢ Menempatkan rol kawat elektroda.

➢ Menempatkan kabel las (termasuk welding gun dan nozzle) dan sistem

saluran gas pelindung.

➢ Mengatur pemakaian kawat elektroda (sebagian tipe mesin, unit

pengontrolnya terpisah dengan wire feeder unit).

➢ Mempermudah proses/penanganan pengelasan dimana wire feeder tersebut

dapat dipindah-pindah sesuai kebutuhan.

24

Gambar 2.8. Wire Feeder

Pada dasarnya terdapat tiga jenis wire feeder, yaitu jenis dorong, jenis tarik

dan jenis dorong-tarik. Perbedaannya adalah dari cara menggerakan elektroda dari

spook ke tourch. Kecepatan dari wire feeder dapat diatur mulai dari 1 mm/menit

hingga 22 m/menit dari las Metal Inert Gas (MIG), untuk performa tinggi dapat

mencapai kecepatan 30 m/menit. Untuk jenis rolnya wire feeder dibagi dalam dua

jenis yaitu 2 (dua) rol dan sistem 4 (empat) rol. Sedangkan menurut bidang

kontaknya rol dari wire feeder dapat dibagi menjadi jenis trapesium, jenis setengah

lingkaran halus, dan jenis setengah lingkaran kasar.

c) Welding Gun

Kabel dan torch yang digunakan untuk mengirim gas pelindung dan

elektroda ke benda kerja.

Gambar 2.9. Welding Gun Las Metal Inert Gas (MIG)

d) Kabel Las dan Kabel Control

Pada mesin las terdapat kabel primer (primary powercable) dan kabel

sekunder atau kabel las (welding cable). Kabel primer ialah kabel yang

25

menghubungkan antara sumber tenaga dengan mesin las. Jumlah kawat inti pada

kabel primer disesuaikan dengan jumlah phasa mesin las d itambah satu kawat

sebagai hubungan pentanahan dari mesin las. Kabel sekunder ialah kabel-kabel

yang dipakai untuk keperluan mengelas, terdiri dari kabel yang dihubungkan

dengan tang las dan benda kerja serta kabel-kabel control.

Inti Penggunaan kabel pada mesin las hendaknya disesuaikan dengan

kapasitas arus maksimum dari pada mesin las. Makin kecil diameter kabel atau

semakin panjang ukuran kabel, maka tahanan/hambatan kabel akan naik,

sebaliknya semakin besar diameter kabel dan semakin pendek maka hambatan akan

rendah. Pada ujung kabel las biasanya dipasang sepatu kabel untuk pengikatan

kabel pada terminal mesin las dan pada penjepit elektroda maupun pada penjepit

masa.

e) Regulator Gas Pelindung

Fungsi utama dari regulator adalah untuk mengatur pemakaian gas. Untuk

pemakaian gas pelindung dalam waktu yang relatif lama, terutama gas CO2

diperlukan pemanas (heater-vaporizer) yang dipasang antara silinder gas dan

regulator. Hal ini diperlukan agar gas pelindung tersebut tidak membeku yang

berakibat terganggunya aliran gas.

Gambar 2.10. Silinder dan Regulator Gas Pelindung

f) Pipa Kontak

Pipa pengarah elektroda biasa juga disebut pipa kontak. Pipa kontak terbuat

dari tembaga dan berfungsi untuk membawa arus listrik ke elektroda yang bergerak

26

dan mengarahkan elektroda tersebut ke daerah kerja pengelasan. Torch

dihubungkan dengan sumber listrik pada mesin las dengan menggunakan kabel.

Karena elektroda harus dapat bergerak dengan bebas dan melakukan kontak listrik

dengan baik, maka besarnya diameter lubang dari pipa kontak sangat berpengaruh.

Gambar 2.11. Bentuk-bentuk Pipa Kontak.

g) Nozzel Gas Pelindung

Nozzel gas pelindung akan mengarahkan jaket gas pelindung kepada

daerah las. Nozzel yang besar digunakan untuk proses pengelasan dengan arus

listrik yang tinggi. Nozzel yang lebih kecil digunakan untuk pengelasan arus

listrik yang lebih kecil.

Gambar 2.12. Nozzel Gas Pelindung

h) Elektroda

Elektroda adalah bagian ujung (yang berhubungan dengan benda kerja)

rangkaian penghantar arus listrik sebagai sumber panas. Pengelasan dengan

27

menggunakan las listrik memerlukan kawat las (elektroda) yang terdiri dari satu inti

terbuat dari logam yang dilapisi lapisan dari campuran kimia. Fungsi dari elektroda

sebagai pembangkit dan sebagai bahan tambah. Bentuk elektroda ada dua yaitu

yang berselaput (fluks) dan tidak berselaput yang merupakan pangkal.

Bentuk kawat elektroda yang digunakan pada proses las Metal Inert Gas

(MIG) secara umum adalah solid wire dan fixed cored wire, dimana penggunaan

kedua tipe tersebut sangat tergantung pada jenis pekerjaan. Pada dasarnya terdapat

lima faktor yang mempengaruhi pemilihan elektroda diantaranya komposisi kimia

benda kerja, properti mekanik benda kerja, jenis gas pelindung, jenis servis dan

jenis sambungan.

Kodefikasi elektroda seperti : E XXXX

• E : Menyatakan elektroda busur listrik XX : (dua angka) sesudah E

menyatakan kekuatan tarik deposit las dalam ribuan lb/in.

• X : (angka ketiga) menyatakan posisi pengelasan. Angka 1 untuk pengelasan

semua posisi. Angka 2 untuk pengelasan posisi datar di bawah tangan.

• X : (angka keempat) menyatakan jenis selaput dan jenis arus yang cocok

dipakai untuk pengelasan.

Untuk kegunaan pengelasan baja karbon, elektroda mengandung 0,05

hingga 0,12 % karbon. Persentase ini cukup untuk menghasilkan kekuatan logam

las yang diinginkan tanpa mempengaruhi ketangguhan dan porositi. Adapun

macam-macam elektroda baja karbon antara lain :

1) ER70S-3 (SPOOLARC 29S dan SPOOLARC 82)

Elektroda dengan klasifikasi ini paling banyak dipakai. Elektroda ini dapat

menggunakan gas pelindung campuran argon-oksigen atau CO2. Kekuatan tarik

pada pengelasan single-pass pada baja karbon rendah dan medium akan melebihi

dari logam dasarnya (benda kerja). Pada pengelasan multi-pass kekuatan tarik

antara 65.000 hingga 85.000 psi tergantung dilusi logam dasar dan jenis gas

pelindung.

28

2) ER70S-4 (SPOOLARC 85)

Elektroda ini mengandung lebih banyak mangan (1,50 %) dan silikon (0,85

%) dibandingkan elektroda sebelumnya. Gas pelindung yang dapat digunakan

adalah Ar-O2, Ar-CO2 dan CO2. Elektroda ini biasanya digunakan pasa proses

pengelasan dengan transfer logam spray atau arus pendek.

3) ER70S-5 (SPOOLARC 86)

Elektroda ini mengandung tambahan mangan dan silikon, selain itu juga

mengandung alumunium (0,5 % hingga 0,9%) yang berfungsi sebagai elemen

deoksidasi. Elektroda ini dapat digunakan untuk pengelasan untuk permukaan yang

telah berkarat. Gas pelindung yang dapat digunakan adalah CO2 (Karbondioksida),

jenis pengelasan ini terbatas hanya pada posisi datar (flat).

4) ER70S-6 (SPOOLARC 86)

Gambar 2.13. Elektroda Baja Karbon ER70S-6 (solid wire)

Elektroda pada kelas ini memiliki kandungan silikon terbesar (1,15 %) dan

mangan yang besar (1,85 %) sebagai elemen doksidasi. Pada umumnya untuk baja

karbon rendah menggunakan gas pelindung CO2 dan arus listrik yang tinggi.

5) ER70S-7 (SPOOLARC 87HP)

Elektroda ini multi fungsi dan memiliki performa yang tinggi, digunakan

untuk mendapatkan hasil yang berkualitas. Elektroda ini mengandung sekitar 2 %

atau lebih mangan. Dapat menggunakan berbagai jenis gas pelindung.

6) ER80S-D2 (SPOOLARC 83)

Elektroda ini mengandung silikon dan mangan sebagai deoksidasi dan

molybdnum (0,4 hingga 0,6 %) untuk meningkatkan kekuatan. Dapat digunakan

29

untuk berbagai jenis posisi pengelasan, menggunakan gas pelindung Ar-CO2 dan

CO2. dapat menghasilkan logam las yang memiliki kekuatan tarik hingga lebih dari

80.000 psi (552 MPa).

2.4. Heat Input

Masukan panas (Heat Input) merupakan energi panas yang terjadi saat

proses pengelasan berlangsung. Saat proses pengelasan berlangsung elektroda akan

mencair bersamaan dengan logam induk akibat energi panas, energi panas tersebut

akan terus bertambah sesuai dengan lamanya proses pengelasan yaitu dari

kecepatan pengelasan dan Panjang bahan yang dilas. Sehingga masukan panas

terjadi akibat proses pengelasan setiap satuan Panjang pengelasan dan kecepatan

pengelasan. Persamaan untuk menetukan besarnya Heat Input yaitu :

Heat Input = ηE . I

V

Dimana :

• Q = Heat Input (Joule/mm)

• 𝜂 = Transfer Efisisensi

• E = Tegangan listrik (volt)

• I = Arus listrik (Ampere)

• V = Kecepatan pengelasan (mm/s)

Tabel 2.4. Effisiensi beberapa mesin las

Process Transfer Effeciency

Oxyfuel Gas

▪ Low combussion intensity fuel

▪ High combussion intensity fuel

0,25 – 0,50

0,50 – 0,80

Gas tungsten arc

▪ Low current DCSP mode

▪ High current DCSP mode

▪ DCRP mode

▪ AC mode

0,40 – 0,60

0,60 – 0,80

0,20 – 0,40

0,20 – 0,50

Plasma arc 0,70 – 0,85

30

(Sumber: welding metalurgi, 1987)

2.5 Metalurgi Las

Pengelasan adalah proses penyambungan antara dua atau lebih logam

menggunakan energi panas (Wiryosumarto, 1996). Karena proses ini maka logam

disekitar lasan mengalami siklus thermal secara cepat yang menyebabkan

terjadinya perubahan metalurgi, deformasi, dan tegangan-tegangan termal yang

cukup rumit. Hal ini berhubungan dengan ketangguhan, cacat las, retak dan lain

sebagainya yang secara umum memiliki pengaruh terhadap keamanan dari

konstruksi yang dilas.

Gambar 2.14. Daerah HAZ

▪ Melt -in mode

▪ Keyhole mode

0,85 – 0,95

Gas metal arc

▪ Globular or short are transfer mode

▪ Spray transfer mode

0,60 – 0,75

0,65 – 0,85

▪ Shielded metal or flux corted arc

▪ Submerged arc

▪ Elektroasing

0,65 – 0,85

0,85 – 0,99

0,55 – 0,85

Electron

▪ Melt in mode

▪ Keyhole mode

0,70 – 0,86

0,85 – 0,95

Laser beam

▪ Reflective surfaces or vapors

▪ Keyhole mode

0,005 – 0,50

0,50 – 0,75

31

Keterangan :

1. Logam Las (Weld Metal) adalah daerah dimana terjadi pencairan logam

dan dengan cepat kemudian membeku. Disebut juga daerah lasan (fusion

zone). merupakan daerah yabng mengalami pencairan, mengalami

pemanasan yang paling tinggi hingga melebihi temperatur cair.

2. PMZ (Partially Melted Zone) adalah daerah dekat diluar logam lasan

dimana pencairan dapat terjadi selama pengelasan berlangsung. Daerah ini

merupakan daerah sempit antara weld metal dan HAZ, dan merupakan

daerah temperatur tertinggi yang memiliki dua fasa cair dan padat

sehingga sering kali terjadi retakan.

3. HAZ (Heat Affected Zone) adalah merupakan daerah paling kritis pada

daerah las karena terjadi perubahan sifat dan struktur terjadi di daerah ini.

Dimana sifat struktur daerah pengelasan dipengaruhi dari lamanya

pendinginan dan komposisi dari logam induk. Oleh karena itu daerah ini

merupakan daerah sensitasi dimana presipitasi karbida krom terbentuk.

4. Logam Induk (Parent Metal) merupakan base metal dimana panas dan

suhu pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan

struktur dan sifat.

Dalam setiap pengelasan pasti ada zona terpengaruh panas (HAZ) adalah

sesuatu yang terjadi ketika logam terkena suhu tinggi. Ini memiliki dampak negatif

pada desain dan struktur logam. HAZ dapat diidentifikasi oleh serangkaian pita

berwarna cerah antara permukaan pengelasan dan logam dasar yang tidak

terpengaruh. Warna berkisar dari kuning muda ke ungu. Untuk mengetehaui pasti

lebar HAZ harus dengan proses pengetsaan, untuk melihat dengan mata langsung

sangat tidak mungkin karena warna dan kondisi sama antara lasan, logam induk,

dan HAZ. Berikut cara mengukur lebar HAZ:

1) Potong bahan yang akan dilihat lebar HAZ.

2) Poles permukaan yang akan dilihat lebar HAZ sampai mengkilap seperti

kaca, karena jika tidak halus akan susah untuk mengukur lebar HAZ.

3) Menuangkan bahan etsa yaitu HNO3 kedalam sebuah wadah.

4) Mencelupkan permukaan bahan lasan kedalm cairan etsa selama 3 detik.

32

5) Membersihkan permukaan specimen yang telah dicelup kedalam cairan etsa

dengan alcohol dan keringkan permukaan bahan lasan dengan kain.

6) Jika sudah lebar HAZ akan terlihat dengan cahaya yang terfokus pada

permukaan.

2.5.1. Struktur Mikro Las

Selama proses pendinginan logam las dari cair sampai ke suhu kamar, akan

mengalami serangkain perubahan (transformasi) fasa. Proses pendingan pada las

berlangsung secara kontinyu, sehingga untuk mempelajari struktur mikro yang

terjadi pada pengelasan maka dibutuhkan diagram CCT (Continous Cooling

Transformation). Dari diagram ini dapat diketahui perubahan fasa yang terjadi pada

logam las tergantung dari kecepatan pendinginannya. Struktur mikro yang

terbentuk akibar proses pengelasan sebagai berikut :

a. Ferrite proeutectoid/Ferite Polygonal/Blocky Ferite : Struktur ini terdiri dari

ferite batas butir (grain boundary ferrite) dan intranular polygonal ferrite yang

terbentuk pada suhu 1000˚C - 650˚C.

b. Ferite Widmanstatten (widmanstatten ferrite) : Struktur ini berbentuk plat-plat

sejajar dengan lapisan karbida diantara plat tersebut. Struktur ini terbentuk pada

suhu 750˚C - 500˚C.

c. Ferit acicular (Acicular ferrite) : Struktur ini berbentuk plat-plat kecil yang

saling menyilang seolah-olah berbentuk anyaman. Bentuk ini akhirnya disebut

sebagai interlocking structure. Struktur ini terbentuk pada suhu 650˚C.

d. Bainit (bainite): Berbentuk seperti widmanstatten ferrite, tetapi proses

pembentukan struktur ini disebabkan oleh laju pendinginan yang relatif lebih

cepat dibanding dengan logam las sehingga mengakibatkan pengkasaran

butiran pada daerah ini. Struktur ini terbentuk pada suhu 400˚C - 500˚C.

e. Martensit (martensite): Struktur ini terbentuk jika laju pendinginannya

berlangsung sangat cepat. Berbentuk plat-plat besar yang sejajar dan memiliki

kekerasan yang sangat tinggi sehingga cenderung bersifat getas.

33

2.5.2. Diagram Fasa dan Diagram CCT

Pada saat logam mengalami pengelasan, logam tersebut terkena panas

hingga titik leburnya dan didinginkan dengan cepat dalam kondisi menerima beban

thermal akibat sambungan. Sebagai akibat dari siklus thermal, struktur mikro awal,

dan sifat dari logam pada daerah las maka terjadi perubahan.

Gambar 2.15. Diagram fasa baja karbon

Pada proses pendinginan las ini secara kontinyu dan proses penurunan suhu

berlangsung secara gradual tanpa adanya sesuaian untuk menurunkan fasa-fasa

yang terjadi menurut diagram CCT (Continous Cooling Tranformation) seperti

terlihat pada gambar 2.11.

Gambar 2.16. Diagram CCT (Continous Cooling Tranformation)

34

2.6. Pengujian Bahan

Pengujian bahan (Tata Sudira, 1975) dilakukan untuk mengetahui

karakteristik dari suatu bahan pengujian. Pengujian bahan dapat di bagi menjadi 2

macam, yaitu :

1. Pengujian yang merusak benda uji (destructive test)

Benda uji akan rusak setelah mengalami pengujian, misalnya pada pengujian

tarik, tekan, lengkung, geser, puntir, fatik (kelelahan) dan impak.

2. Pengujian yang tidak merusak benda uji (non destructive test)

Benda uji tidak mengalami kerusakan yang berarti setelah mengalami pengujian,

misalnya pada pengujian struktur mikro, ultrasonic, metallografi, magnetografi

dan lain-lain.

2.6.1. Pengujian Komposisi

Pengujian komposisi kimia dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui

kandungan unsur-unsur yang terdapat pada spesimen atau bahan yang akan di uji,

dengan pengujian komposisi ini unsur paduan akan diketahui dengan pasti beserta

persentasenya kemudian dapat diketahui sifat-sifat dari suatu bahan. Pengujian

komposisi kimia dilaksanakan dua tahap yaitu sebelum proses pengelasan dan

sesudah proses pengelasan, untuk pengujian komposisi tahap pertama pada logam

induk (base metal) sebelum mengalami perlakuan panas (heat treatment) dan tahap

kedua pengujian komposisi dilakukan pada logam las.

Spectometer Metal Scan adalah suatu tipe mikroskop elektron yang

menggambarkan permukaan sampel melalui proses scan dengan menggunakan

pancaran energi yang tinggi dari 19 elektron dalam suatu pola scan raster, maka

scanner akan menunjukkan kadar semua unsur yang terkandung di dalam spesimen

(%).

35

Gambar 2.17. Alat uji komposisi spectometer metal scan

2.6.2. Pengujian Struktur Mikro

Menurut Van Vlack (1991), bahan untuk keperluan optik umumnya

berfungsi untuk meneruskan cahaya secara selektif atau bertindak sebagai filter.

Persyaratan dari sebuah optik yang harus dipenuhi adalah kemampuan transmisi

tanpa distorsi. Pengujian struktur mikro dapat dipenuhi bila permukaan datar dan

sejajar serta tanpa cacat. Untuk pemanfaatan khusus, bahan harus dapat menyaring

(filter) radiasi infra merah atau ultraviolet.

Sifat-sifat logam sangat dipengaruhi oleh struktur mikro, tujuan dari

pengujian ini adalah untuk memperoleh gambaran suatu benda uji tentang sifat-

sifatnya, bentuk struktur atau karakteristik tertentu guna penganalisaan terhadap

sifat-sifat lain yang dimiliki benda uji, misalnya dengan variasi struktur mikro

seperti jumlah, ukuran, bentuk, warna dan distribusi fase. Untuk mengetahui bentuk

struktur mikro dari suatu logam (spesimen uji) dilakukan pengujian dengan

mempergunakan alat khusus yaitu mikroskop logam.

36

Gambar 2.18. Pengamatan batas butir permukaan logam dipoles dan dietsa.

(Van Vlack 1991)

Lensa optik harus dapat membiaskan cahaya sepanjang jalur optik. Pada

lensa kaca mata, pembiasan diatur dengan menggosok permukaan sesuai

lengkungan tertentu. Indeks refraksi (bias), yang merupakan sifat bahan adalah

faktor kedua yang harus diperhatikan pada spesifikasi lensa dan diperhitungkan

dalam semua sistem optik. Pada (gambar 2.12) merupakan contoh optik laser yang

dilakukan pada teknologi tinggi dari cahaya yang mendorong perkembangan bahan

mutakhir.

Struktur dan sifat paduan dapat diamati dengan berbagai cara bergantung

pada sifat informasi yang dibutuhkan. Salah satu cara dalam mengamati struktur

suatu bahan yaitu dengan teknik metalografi. Pada semua cabang metalurgi fisik

kegunaan mikroskop amat besar. Berikut adalah gambar skema mikroskop optik

yang digunakan :

37

Keterangan :

1. Lensa Okuler 11. Penjepit spesimen

2. Pemutar lensa objektif 12. Sumber cahaya

3. Tabung pengamatan 13. Sekrup pengatur vertikal

4. Meja benda 14. Sekrup pengatur horizontal

5. Kondensor 15. Sekrup fokus kasar

6. Lensa objektif 16. Sekrup fokus halus

7. Pengatur kekuatan lampu 17. Sekrup pengencang tabung

8. Tombol on-off

9. Cincin pengatur diopter

10. Pengatur jarak interpupillar

Gambar 2.19. Skema Mikroskop Optik

Dalam pengujian struktur mikro, kualitas dan mutu bahan ditentukan

dengan mengamati struktur di bawah mikroskop, di samping itu pula dapat

mengamati cacat dan bagian yang tidak teratur. Mikroskop yang digunakan adalah

mikroskop cahaya, tetapi apabila perlu dipergunakan mikroskop elektron untuk

mendapatkan pembesaran yang tinggi. Dalam hal tertentu dipakai alat khusus yaitu

mikroskop pirometri untuk bisa mengamati perubahan-perubahan yang disebabkan

oleh perubahan temperatur atau juga dapat dipakai penganalisa mikro untuk

menganalisa kotoran kecil dalam struktur.

38

Mikroskop dapat meneliti permukaan logam yang telah dipolis, selain

deformasi permukaan dapat diperiksa juga susunan dari logam tersebut. Bila

cahaya-cahaya yang dipantulkan masuk kedalam lensa mikroskop, permukaan

tampak dengan jelas (terang).

Batas butir tampak seperti alur yang mengelilingi setiap butir dan cahaya

tidak dipantulkan dalam lensa, jadi batas butir tampak seperti garis-garis hitam.

➢ Mikroskop cahaya yang sederhana terdiri dari tiga bagian pokok yaitu :

a. Lensa pemantul (illuminator), yaitu untuk memantulkan pada bagian

permukaan logam.

b. Lensa obyektif, yaitu lensa yang mempunyai daya pisah.

c. Lensa mata (eyepiece), untuk memperbesar bayangan yang terbentuk oleh

lensa obyektif.

Pengujian mikroskopik dari suatu benda uji adalah dengan melakukan

proses poles dan kemudian dietsa dengan bantuan larutan kimia, hal tersebut dapat

memberikan banyak gambaran seperti keteraturan dan ukuran butir, distribusi fase,

hasil deformasi plastis dan eksistensi dari pengotor dan cacat-cacat. Proses kimia

atau etsa pada permukaan ini mula-mula memperlihatkan batas butir, tetapi dengan

proses etsa akan memperlihatkan bayangan yang berbeda antara satu butir dengan

butir yang lain, menunjukkan bahwa larutan etsa tidak mengikis permukaan logam

seluruhnya melainkan sepanjang bidang kristalografi tertentu. Bagian yang

memiliki orientasi yang sama kemudian terdapat dalam satu butir, setiap butir

memiliki orientasi yang berbeda dari butir sekitar. Setiap butir akan memantulkan

sinar ke lensa obyektif pada mikroskop dan hasilnya akan timbul sinar, sementara

butir-butir disekitarnya memantulkan semua sinar kelain arah dan tampak lebih

gelap.

2.6.3. Pengujian kekerasan

Kekerasan adalah sifat yang dapat diandalkan sebagai pengganti kekuatan

bahan. Pengukuran kekerasan mudah, sehingga banyak dilakukan dalam pemilihan

bahan. Ada beberapa macam alat pengujian kekerasan yang digunakan sesuai

dengan : bahan, kekerasan, ukuran dan lainnya dari suatu produk (Surdia,1975).

39

Pengujian kekerasan adalah satu dari sekian banyak pengujian yang di

pakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran

mengenai spesifikasi. Pengujian yang paling banyak adalah dengan menekankan

penekanan, selanjutnya cara yang lain dengan menjatuhkan bola dengan ukuran

tertentu dari ketinggian tertentu diatas benda uji dan diperoleh tinggi pantulannya.

Pengujian Brinell merupakan pengujian standar secara industri, tetapi karena

penekanannya dibuat dari bola baja yang berukuran besar dengan beban besar,

maka bahan keras atau lunak sekali tidak dapat diukur kekerasannya. Pengujiaan

kekerasan dilakukan untuk mengetahui kemampuan benda uji untuk menerima atau

menahan desakan atau tekanan. Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan suatu

bahan terhadap desakan atau tekanan ke dalam yang disebutkan oleh suatu alat

penekan dibawah pengaruh gaya tertentu. Secara umum pengujian kekerasan dapat

dilakukan dengan 4 cara :

1) Metode kekerasan brinell

Penetrator (Schonmetz, 1977) digunakan bola baja yang telah dikeraskan dan

ditekan ke dalam benda uji dengan pembebanan tertentu dalam waktu tertentu pula.

Kekerasan bahan di tentukan oleh kedalaman injakkan penetrator (diameter bekas

injakkan), rumus yang digunakan untuk mendapatkan kekerasan Brinell adalah :

)dD(D D π

P 2

D π

PBHN

22 −−== ...................................................... (2.1)

Keterangan :

BHN = Angka kekerasan Brinell

P = Beban yang ditetapkan (kg)

D = Diameter bola (mm)

d = Diameter lekukan (mm)

Cara pengukuran kekerasan Brinell ditunjukkan pada gambar 2.14. dibawah.

Bola baja keras dengan diameter, ditekankan kepermukaan bagian yang diukur

dengan P (kg). Kekerasan Brinell adalah beban P dibagi luas bidang A mm2,

penekanan sebagai deformasi tetap merupakan akibat dari penekanan.

40

Gambar 2.20. Pengujian kekerasan Brinell (Schonmetz, 1977).

2) Metode kekerasan Vickers

Kekerasan (Schonmetz, 1977) ditunjukan oleh bekas penetrator yang terbuat

dari piramida intan. Besarnya diagonal bekas injakkan (permukaan) diukur dengan

mikroskopis. Sudut antara dua bidang sisi dari piramida 136º. Rumus yang

digunakan untuk mendapatkan kekerasan Vickers adalah : (Schonmetz, 1977)

28544,1

D

PVHN =

.......................................................................... (2.2)

D = ( 𝑑1+ 𝑑2 )

2 ............................................................................(2.3)

Keterangan:

VHN = Angka Kekerasan Vickers (kg/mm2)

P = Beban yang ditetapkan (kg)

D = Panjang diagonal rata-rata (mm)

d1 = Diagonal injakan satu rata-rata (mm)

d2 = Diagonal injakan dua rata-rata (mm)

Cara pengukuran kekerasan Vickers ditunjukkan pada gambar 2.15. di bawah.

Mata penekananya adalah sebuah piramid intan yang ditekan tanpa kejutan pada

segenap benda uji yang benar-benar rata dan polos.

41

Gambar 2.21. Pengujian kekerasan Vickers (Schonmetz, 1977)

3) Metode kekerasan Rockwell

Pengujian ini lebih cepat karena nilai kekerasannya langsung dapat dilihat

dari meteran alat uji. Penetrator yang bisa digunakan adalah kerucut intan dengan

sudut puncak 1200C, bola baja berdiameter 0,0625 inchi dan 0,125 inchi. Pengujian

kekerasan Rockwell cocok untuk semua material yang keras dan lunak,

penggunaannya sederhana dan penekanannya dapat dengan leluasa. Pengujian

kekerasan Rockwell cocok untuk semua material yang keras dan lunak,

penggunaannya sederhana dan penekanannya dapat dengan leluasa.

42

Gambar 2.22. Pengujian kekerasan Rockwell (Schonmetz, 1985).

4) Metode skeleroskop shore pengukuran kekerasan dinamik

Kekerasan ini diukur dengan alat pengukur kekerasan shore, yaitu dengan

jalan menjatuhkan bola pada permukaan bahan yang diukur, kemudian tinggi

pantulannya diukur, tinggi pantulan tersebut merupakan ukuran kekerasan shore.

Hasil pengukaran shore lebih tidak teratur, sehingga pengukuran harus dilakukan 5

sampai 10 kali yang kemudian diambil harga rata-ratanya.

2.6.4. Pengujian Korosi

Tujuan uji korosi adalah untuk mengetahui karakteristik tertentu dari suatu

zat yang dapat mempengaruhi ketahanan logam dari adanya indikasi korosi. Seperti

kita ketahui bahwa korosi adalah proses kerusakan atau degradasi logam akibat

reaksi redoks (reaksi reduksi/oksidasi) antara logam dengan berbagai zat

dilingkunganya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki.

Laju korosi adalah kecepatan rambat atau penurunan kualitas bahan terhadap

waktu. laju korosi dapat di hitung dengan dua cara yaitu:

1. Metode kehilangan berat

Metode ini adalah mengukur kembali berat awal dari benda uji (objek

yang ingin diketahui laju korosi yang terjadi padanya) kekurangan berat dari

43

pada berat awal merupakan nilai kehilangan berat. kekurangan berat

dikembalikan kedalam rumus untuk mendapatkan laju kehilangan beratnya.

Metode ini bila dijalankan dengan waktu yang lama dan suistinable dapat

dijadikan acuan terhadap kondisi tempat objek diletakkan (dapat diketahui

seberapa korosi" daerah tersebut) juga dapat dijadikan referensi untuk

treatment yang harus diterapkan pada daerah dan kondisi tempat objek

tersebut.

𝑀𝑃𝑌 =𝑊 𝑥 𝐾

ρ 𝑥 𝑎 𝑥 𝑇

Dimana:

MPY : Mils Per Year

W : Massa Yang Hilang Akibat Korosi (mg)

ρ : Massa Jenis Benda Uji (gr/cm3)

a : Luas Permukaan Benda Uji (cm2)

T : Lama Perendaman (jam)

Mils : 0,0254 mm

2. Metode elektrokimia

Metode elektrokimia adalah metode mengukur laju korosi dengan

mengukur beda potensial objek hingga didapat laju korosi yang terjadi,

metode ini mengukur laju korosi pada saat diukur saja dimana

memperkirakan laju tersebut dengan waktu yang panjang (memperkirakan

walaupun hasil yang terjadi antara satu waktu dengan eaktu lainnya berbeda).

Kelemahan metode ini adalah tidak dapat menggambarkan secara pasti laju

korosi yang terjadi secara akurat karena hanya dapat mengukur laju korosi

hanya pada waktu tertentu saja, hingga secara umur pemakaian maupun

kondisi untuk dapat ditreatmen tidak dapat diketahui. Kelebihan metode ini

adalah kita langsung dapat mengetahui laju korosi pada saat di ukur, hingga

waktu pengukuran tidak memakan waktu yang lama.

44

𝐶𝑅(𝑚𝑝𝑦) = 𝐾𝑎𝑖

𝑛𝐷

Dimana :

CR = Corrosion Rate (mpy)

K = Konstanta, mpy = 0,129

a = atomic wight of metal

i = current density

n = number of electron lost

D = Density (g/𝑐𝑚2 )

2.7. Hipotesis Penelitian

Berdasarkan tinjauan pustaka dan dasar teori yang telah dibuat, maka dapat

disusun hipotesis sebagai berikut :

• Ada pengaruh besar heat input pengelasan terhadap struktur mikro

pada bagian Weld Metal.

• Ada pengaruh besar heat input pengelasan terhadap sifat mekanis pada

bagian Weld Metal.

• Ada pengaruh besar heat input pengelasan terhadap laju korosi pada

bagian Weld Metal.