Pengaruh Media ………….. Baja Karbon Rendah Sukamto

ISSN 1441 - 1152 126

PENGARUH MEDIA PENDINGIN TERHADAP HASIL PENGELASAN TIG

PADA BAJA KARBON RENDAH

Sukamto Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Janabadra

INTISARI Las TIG adalah salah satu pengelasan busur listrik berpelindung gas mulia dimana

elektroda tidak diumpankan, dapat menjangkau pada proses pengelasan yang luas dan mempunyai kemampuan yang tinggi untuk menyatukan logam serta dapat pula mengelas pada segala posisi pengelasan dengan kepadatan yang tinggi , daya busurnya tidak tergantung pada bahan tambah yang diperlukan. Pelaksanaan pengelasan dilakukan masing-masing 3 spesimen dengan pendinginan air laut, 3 spesimen untuk pendinginan air biasa dan 3 spesimen untuk pendinginan udara. masing-masing 1 specimen untuk pengujian tarik, pengujian kekerasan dan pengujian metalografi, dimana benda uji hasil pengelasan didinginkan menggunakan media pendingin air laut, air biasa dan udara bebas. Dari hasil pengujian tarik diketahui bahwa pada logam induk sebelum pengelasan mempunyai tegangan tarik sebesar 34,63 kg/mm². Pada benda uji setelah pengelasan menggunakan proses pendinginan air mempunyai tegangan tarik sebesar 20,25 kg/mm², dengan pendinginan udara mempunyai tegangan tarik 22,75 kg/mm² dan dengan pendinginan air laut mempunyai tegangan tarik 27,07 kg/mm². Kekerasan dengan pendinginan air laut mempunyai nilai lebih tinggi dibanding dengan pendinginan air dan udara.Pada uji metalografi benda uji dengan pendinginan air mempunyai struktur butir 35,2 mm²/mm³, benda uji dengan pendinginan udara mempunyai struktur butir 32 mm²/mm³, benda uji dengan pendinginan air laut mempunyai struktur butir 48 mm²/mm³. Kata kunci: Pengelasan, Tungsten Inert Gas, media pendingin, baja karbon rendah

I. PENDAHULUAN

Las TIG (Las Tungsten Inert Gas) adalah salah satu pengelasan busur listrik berpelindung gas mulia dimana elektroda tidak diumpankan. Las TIG dapat menjangkau pada proses pengelasan yang luas dan mempunyai kemampuan yang tinggi untuk menyatukan logam serta dapat pula mengelas pada segala posisi pengelasan dengan kepadatan yang tinggi , daya busurnya tidak tergantung pada bahan tambah yang diperlukan, sehingga las TIG dimungkinkan dipakai untuk mengelas berbagai jenis logam.

Salah satu cara untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis suatu bahan ialah melalui perlakuan panas (Heat Treatment). Dalam penelitian ini perlakuan panas yang digunakan ialah dengan proses pendinginan air laut, air biasa dan pendinginan udara bebas dimana baja setelah proses pengelasan baja karbon rendah yang langsung didinginkan.

A. Latar Belakang

JANATEKNIKA VOL. 11 NO. 2/ JULI 2009

ISSN 1441 - 1152 127

Bagaimanakah pengaruh media pendingin air laut, air biasa dan udara bebas terhadap hasil pengelasan TIG pada baja karbon rendah.

B. Perumusan Masalah

1. Penelitian ini dilakukan pada baja setelah proses pengelasan TIG yang langsung didinginkan.

C. Batasan Masalah

2. Bahan penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja karbon rendah dengan ketebalan 5 mm.

3. Kampuh ½V 4. Proses pendinginannya menggunakan media air laut Parangtritis, air

ledeng dan udara bebas.

. II. LANDASAN TEORI

Pada umumnya baja karbon dapat dilas dengan proses pengelasan

baik busur listrik, las gas, las tahanan listrik, atau jenis pengelasan lainnya (Sonawan, H. dan Suratman, R., 2003). Faktor-faktor yang mempengaruhi mampu las dari baja karbon rendah adalah kekuatan bahan terhadap jenis pengelasan yang digunakan dan kepekaan terhadap retak las. Baja karbon rendah mempunyai kepekaan retak las yang rendah bila dibandingkan dengan baja karbon lainnya. Retak las juga dapat terjadi dengan mudah pada pengelasan pelat yang tebal, akan tetapi retak las ini dapat dihindari dengan pemanasan mula. Tungsten Inert Gas Welding (Las TIG)

Tungsten Inert Gas Welding adalah jenis las listrik yang menggunakan bahan tungsten (wolfram) sebagai elektroda yang tidak terkonsumsi. Elektroda ini digunakan hanya untuk menghasilkan busur nyala listrik. Pada jenis ini logam pengisi dimasukkan ke dalam daerah arus busur sehingga ikut mencair dan terbawa ke logam induk. Tetapi untuk mengelas pelat yang sangat tipis kadang-kadang tidak diperlukan logam pengisi. Bahan penambah berupa batang las (rod), yang dicairkan oleh busur nyala tersebut mengisi kampuh bahan induk. Di dalam pengelasan TIG terdapat 4 komponen dasar, yaitu : 1. Obor (torch) 2. Elektroda tak terkonsumsi (Tungsten) 3. Sumber arus las 4. Gas pelindung

III. METODOLOGI PENELITIAN

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pelat baja karbon rendah (logam induk), dengan ketebalan 5mm. Pelaksanaan pengelasan dilakukan masing-masing 3 spesimen dengan pendinginan air laut, 3 spesimen untuk pendinginan air biasa dan 3 spesimen untuk pendinginan

A. Bahan Penelitian

Pengaruh Media ………….. Baja Karbon Rendah Sukamto

ISSN 1441 - 1152 128

udara. masing-masing 1 specimen untuk pengujian tarik, pengujian kekerasan dan pengujian metalografi, dimana benda uji hasil pengelasan didinginkan menggunakan media pendingin air laut, air biasa dan udara bebas.

B. Uji Komposisi

Gambar 3.1. Hasil pengujian komposisi

(Sumber : PT. ITOKOH CEPERINDO, staniless steel & alloy steel casting)

Setelah dilakukan uji komposisi maka didapatkan hasil kandungan dengan kadar karbon 0,07%. Sehingga dapat dikatakan baja yang digunakkan termasuk golongan baja karbon rendah.

Mesin las yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin las TIG dengan type HANDY-TIG 210 DC, dengan arus yang digunakan 150 Ampere.

C. Peralatan Las

Pengelasan benda uji dengan tipe eleltroda Wolfram Thorium dan menggunakan mesin las TIG tipe HANDY-TIG 210 DC Made In Germany .Arus yang digunakan 150 Ampere kemudian dilakukan penyambungan dengan pengelasan pada plat baja karbon rendah. Arus yang digunakan pada saat pengelasan 150A, kemudian dilakukan penyambungan dengan pengelasan pada baja karbon rendah dengan media pendingin yang berbeda.

D. Prosedur Pengelasan

IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Tabel 4.1. Hasil uji komposisi logam induk sebelum pengelasan

A. Pengujian Tarik

Benda

Uji

T

(mm)

L

(mm)

P

( kg )

Lo

(mm)

lp

(mm)

ΔL

(mm)

1 5 20 3471 50 82 32

2 5 20 3384 50 80,2 30,2

3 5 20 3535 50 80,45 30,45

Hasil Penembakkan

JANATEKNIKA VOL. 11 NO. 2/ JULI 2009

ISSN 1441 - 1152 129

Tabel 4.2. Hasil pengujian tarik pada media pendingin air, udara, air laut

No Las TIG

Benda Uji

T (mm)

L (mm)

P ( kg )

Lo (mm)

lp (mm)

ΔL (mm)

1

Pendinginan

Air

1 5 20 1884 50 50,8 0,8

2 5 20 1724 50 51,95 1,95

3 5 20 2467 50 51,13 1,13

2

3

Pendinginan

Udara

Pendinginan

Air laut

1 5 20 2184 50 53,63 3,36

2 5 20 2271 50 51,26 1,26

3

1

2

3

5

5

5

5

20

20

20

20

2370

3042

3186

2467

50

50

50

50

51,28

56,5

55

52,7

1,28

6,5

5

2,7

Setelah mengetahui hasil pengujian tarik pada pelat baja karbon

rendah pengelasan TIG dengan pendinginan air,udara dan air laut dapatlah ditentukan : Kekuatan tarik ( σ ) dan Regangan ( ε ) dengan rumus :

Tegangan tarik maksimal σ mak AF=

Regangan ε = %100xLo

L∆

Tabel 4.3. Hasil uji tarik logam induk sebelum

pengelasan

Benda uji Kekuatan tarik

(σ) kg/mmRegangan

(ε) % 2

1 34,71 64

2 33,84 60,4

3 35,35 60,9

Rata –rata ( ∑r ) 34,63 61,76

Tabel 4.4. Hasil uji tarik benda uji pengelasan TIG

pada pendinginan air.

Benda uji Kekuatan tarik (σ) kg/mm

Regangan (ε) % 2

1 18,84 7,6

2 17,24 3,9

3 24,67 2,26

Rata –rata ( ∑r ) 20,25 4.58

L

Pengaruh Media ………….. Baja Karbon Rendah Sukamto

ISSN 1441 - 1152 130

Tabel 4.5. Hasil uji tarik benda uji pengelasan TIG pada udara

Benda uji Kekuatan tarik (σ) kg/mm

Regangan (ε) % 2

1 21,84 7,26

2 22,71 2,52

3 23,70 2,56

Rata –rata ( ∑r ) 22,75 5

Tabel 4.6. Hasil uji tarik benda uji pengelasan TIG

pada pendinginan air laut Benda uji Kekuatan tarik

(σ) kg/mmRegangan

(ε) % 2 1 30,42 13

2 31,86 10

3 18,94 5,4

Rata –rata ( ∑r ) 27,07 9,46

0

20

40

Logam Induk 34,71 33,84 35,35 34,63

Air 18,84 17,24 24,67 20,25

Udara 21,84 22,71 23,7 22,75

Air Laut 30,42 31,86 18,94 27,07

Benda Uji 1

Benda Uji 2

Benda Uji 3

Rata-rata

Gambar 4.1. Diagram tegangan tarik maksimal (σt

)

Analisis Hasil Pengujian Tarik

Dari hasil pengujian tarik diketahui bahwa pada logam induk sebelum pengelasan mempunyai tegangan tarik sebesar 34,63 kg/mm². Pada benda uji setelah pengelasan menggunakan proses pendinginan air mempunyai tegangan tarik sebesar 20,25 kg/mm². pada benda uji setelah proses pengelasan dengan pendinginan udara biasa mempunyai tegangan tarik 22,75 kg/mm² sedangkan pada benda uji setelah proses pengelasan dengan pendinginan air laut mempunyai tegangan tarik 27,07 kg/mm². Dari hasil pengujian tarik diperoleh bahwa kekuatan tarik dengan proses pendinginan air biasa mempunyai nilai tegangan tarik lebih kecil dibandingkan dengan proses pendinginan air laut dan proses pendinginan udara karena pada sebagian spesimen proses pengujian

JANATEKNIKA VOL. 11 NO. 2/ JULI 2009

ISSN 1441 - 1152 131

putus pada daerah lasan, sebagai hasil akhir dapat bahwa tegangan tarik dengan pendinginan air laut lebih besar daripada pendinginan air biasa dan pendinginan udara.

Untuk mengetahui dan mendapatkan harga kekerasan las TIG pada media pendingin air laut, air dan udara maka diambil 15 titik untuk masing – masing specimen. Hasil dari pengujian kekerasan adalah berupa nilai kekerasan dari benda uji, pengujian dilakukan dengan uji kekerasan Rockwell dengan beban 60 kg.

B. Pengujian Kekerasan

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Kekerasan No Keterangan Benda uji Baja karbon

rendah

1 Penetrator yang digunakan

Kerucut Intan 120 o

2 Beban yang digunakan 60 Kg

3 Jenis skala Rockwell Rockwell A

4 Nilai Kekerasan

Logam Induk

Pendinginan Air Laut

Pendinginan Air

Pendinginan Udara

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

Titik 5

Titik 6

Titik 7

Titik 8

Titik 9

Titik 10

Titik 11

Titik 12

Titik 13

Titik 14

Titik 15

39,5

42

43,5

42,5

42

35

40,5

41,5

42

43

41,5

40,5

41

39,5

38,5

41

34,5

42

43

42,5

40

45,5

56

32

44,5

43

41,5

44,5

44,5

43,5

42,5

43,5

44

44,5

44

35,5

39

40,5

45

45

42

41,5

40,5

40,5

39

44

44

43

42,5

44,5

44,5

49

44

35,5

38,5

43

40,5

38

38,5

38,5

Pengaruh Media ………….. Baja Karbon Rendah Sukamto

ISSN 1441 - 1152 132

3738394041424344

Nilai Rata-Rata (HRA)

DIAGRAM NILAI RATA-RATA PENGUJIAN KEKERASAN

Logam Induk 40,8

Pendinginan Air 43,7 40,7 41 41,8

Pendinginan Udara 43,6 39,7 42,3 41,86

Pendinginan Air Laut 40,6 43,4 42,6 42,2

Logam Induk HAZ LAS Rata-

rata

Gambar 4.2. Diagram Nilai Rata–Rata Pengujian Kekerasan

Analisis Hasil Pengujian Kekerasan

Setelah melakukan pengujian kekerasan pada daerah logam induk, daerah lasan dan daerah HAZ dengan pendinginan Air, Udara, dan Air Laut diambil rata-rata dari ketiga daerah tersebut, nilai rata-rata kekerasan pada logam dengan pendinginan air mempunyai nilai kekerasan 41,8 HRA. sedangkan untuk nilai rata-rata kekerasan pada logam dengan pendinginan udara mempunyai nilai kekerasan 41,86 HRA, dan nilai rata-rata kekerasan pada logam dengan pendinginan air laut mempunyai nilai kekerasan 42,2 HRA, Hal ini menunjukan bahwa kekerasan las TIG pada pendinginan air laut lebih besar dibandingkan dengan menggunakan pendinginan air biasa dan udara.

Hasil pemotretan struktur mikro pada daerah logam induk sebelum pengelasan.

C. Pengujian Metalografi

Gambar 4.3. Foto struktur mikro logam induk plat baja karbon

rendah sebelum pengelasan dengan pembesaran 200x

FERIT

PERLIT

JANATEKNIKA VOL. 11 NO. 2/ JULI 2009

ISSN 1441 - 1152 133

Hasil pemotretan struktur mikro daerah las pada logam.

Gambar 4.4. Foto struktur mikro daerah las pendinginan air laut pembesar 200x

Gambar 4.5. Foto struktur mikro daerah las pendinginan air biasa pembesar 200x

Gambar 4.6. Foto struktur mikro daerah las pendinginan udara pembesar 200x

FERIT

PERLIT

PERLIT

FERIT

FERIT

PERLIT

Pengaruh Media ………….. Baja Karbon Rendah Sukamto

ISSN 1441 - 1152 134

Hasil pemotretan struktur mikro daerah HAZ pada logam

Gambar 4.7. Foto struktur mikro daerah HAZ pendinginan air laut pembesar 200x

Gambar 4.8. Foto struktur mikro daerah HAZ pendinginan air biasa pembesar 200x

Gambar 4.9. Foto struktur mikro daerah HAZ pendinginan udara pembesar 200x

FERIT

FERIT

PERLIT

PERLIT

FERIT

PERLIT

JANATEKNIKA VOL. 11 NO. 2/ JULI 2009

ISSN 1441 - 1152 135

Hasil pemotretan struktur mikro daerah logam induk pada logam

Gambar 4.10. Foto struktur mikro daerah logam induk pendinginan air laut

pembesar 200x

Gambar 4.11. Foto struktur mikro daerah logam induk pendinginan air biasa

pembesar 200x

Gambar 4.12. Foto struktur mikro daerah logam induk pendinginan udara

pembesar 200x

Analisis Pengujian Metalografi Hasil penelitian menunjukkan bahwa spesimen yang dipakai

percobaan pada pengelasan TIG dengan menggunakan arus yang sama dan setelah pengelasan digunakan media pendingin yang berbeda akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda pula, Pada logam induk sebelum

PERLIT

FERIT

FERIT PERLIT

PERLIT

FERIT

Pengaruh Media ………….. Baja Karbon Rendah Sukamto

ISSN 1441 - 1152 136

pengelasan memiliki struktur mikro berupa ferit ( daerah terang ) dan perlit ( daerah gelap ). pada daerah HAZ dengan pendingin air memiliki batas butir 56,04 mm²/mm³. pada daerah HAZ dengan pendingin udara memiliki batas butir 35,66 mm²/mm³ dan pada daerah HAZ dengan pendingin air laut memiliki batas butir 76,4 mm²/mm³.

Setelah mengetahui jumlah batas butir dari ketiga media pendinginan yang digunakan pada pengelasan TIG dimana struktur butir dengan media pendingin air laut mempunyai struktur butir yang lebih rapat dibandingkan struktur butir dengan media pendingin air dan udara, maka pada pengelasan TIG dengan media pendingin air laut mempunyai sifat keras dan getas karena dipengaruhi oleh pendinginan yang cepat sehingga tidak sempat terjadi pertumbuhan butiran. Untuk pendinginan udara laju pendinginannya paling lambat dari pendinginan air laut dan air, sehingga pada pengelasan TIG dengan media pendingin udara mempunyai sifat yang lunak dari pendinginan air laut dan air.

V. KESIMPULAN 1. Dari hasil pengujian tarik diketahui bahwa pada logam induk sebelum

pengelasan mempunyai tegangan tarik sebesar 34,63 kg/mm². Pada benda uji setelah pengelasan menggunakan proses pendinginan air mempunyai tegangan tarik sebesar 20,25 kg/mm², regangan 4,58%. pada benda uji dengan pendinginan udara mempunyai tegangan tarik 22,75 kg/mm², regangan 5%. pada benda uji dengan pendinginan air laut mempunyai tegangan tarik 27,07 kg/mm², regangan 9,46%.

2. Dari nilai hasil pengujian kekerasan, dapatlah diketahui bahwa kekerasan dengan pendinginan air laut mempunyai nilai kekerasan lebih tinggi dibanding dengan pendinginan air dan udara ,

3. Dari pengamatan metalografi, maka dapat dianalisis dengan melihat dan membandingkan hasil foto pengujian benda uji yang berbeda media pendingin yaitu : benda uji dengan pendinginan air mempunyai struktur butir 35,2 mm²/mm³, benda uji dengan pendinginan udara mempunyai struktur butir 32 mm²/mm³, benda uji dengan pendinginan air laut mempunyai struktur butir 48 mm²/mm³.

DAFTAR PUSTAKA

A Brandt Daniel., 1985, Metallurgy Fundamental,The Goodheart-Willcox Company, Inc. South Holland, Illinois

Adnyana, D.N., 1993, Metalurgi Las. Jakarta. Adnyana, D.N., 1989, Logam dan Paduan Avner, Sidney H., 1974, Introduction to Physical Metallurgy, Second Edition,

Mc-Graw-Hill Book Company. Althouse, turnquist, Bowditch, Bowditch.,1984, Modern Welding, The

Goodheart-Willcox Company,Inc.South Holland, Illinois Amanto Hari, daryanto., 1999, Ilmu Bahan, Bumi Aksara, Jakarta E. smallman R, R,J.Bishop., 2000, Metalurgi Fisik Modern & Rekayasa

Material, Erlangga, Jakarta Gatot Bintoro A., 1999, Dasar-dasar Pekerjaan Las, Kanisius, Yogyakarta

JANATEKNIKA VOL. 11 NO. 2/ JULI 2009

ISSN 1441 - 1152 137

H. Van Vlack, Sriati Djaprie., 1991, Ilmu dan Teknologi Bahan, Erlangga, Jakarta

Schlenker., 1974, Introduction to Material Science, John Wiley & Sons Australasia Pty Ltd.

Sonawan Hery, Rochim Suratman., 2003, Pengelasan Logam, Alphabeta, Bandung

Widharto Sri., 2006, Petunjuk Kerja Las, Cetakan keenam, Penebar Swadaya, Jakarta

W. Kenyon., 1985. Dasar-Dasar Pengelasan. Erlangga, Jakarta.