Supriyono, pengaruh preheating hasil pengelasan GMAW dan SMAW
pada material st 37, Universitas pancasakti Tegal,2014Page 8
1
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Ramang Mangga (2008) dalam penelitiannya menjelaskan tentang
Analisa ketangguhan hasil pengelasan pada sambungan pipa dengan
prehet dan tanpa preheat, dari hasil penelitiannya struktur mikro
hanya didapatkan struktur ferit , perlit dan bainit dan tidak
dijumpai struktur martensit. Subardi (2009) dalam penelitiannya
menjelaskan tentang Effect of post heat temperatur to hardness and
macrostucture in welde stell 37 hasil dari penelitiannya pengaruh
pengelasan variasi suhu post heat menyebabkan terjadinya perubahan
struktur mikro. Studi kekuatan mekanik struktur mikro hasil
pengelasan SMAW dengan variasi prehet dan postheat menggunakan
metode pendinginan cepat dan pendingan lambat, pada hasil
pengelasan perlakuan panas berupa preheting, material hasil las
menunjukkan penurunan kekuatan tarik dan indeks kekerasan namun
tidak secara signifikan (Dhanur Rananggono, 2010)
Femina Gapsari ( 2011) dalam penelitiannya menjelaskan tentang
optimasi kualitas hasil pengelasan Gas Metal Arc Welding ( GMAW )
baja ASTM 283 grade A dengan RSM (Response Surface Methology) bahwa
RSM perencanaan eksperimen efektif di gunakan pada optimasi
parameter pengelasan GMAW. Pengaruh preheat dan postheat terhadap
lebar Haz struktur mikro dan distribusi kekerasan pada proses
pengelasan SMAW besi cor kelabu dengan hasil pengukuran lebar Haz,
semakin besar temperatur preheat maka semakin lebar Haz-nya
(Muhammad Khusnul Yaqin, 2011) Sedangkan Anas Mahfud ( 2011 ) dalam
penelitiannya menjelaskan tentang sifat-sifat fisis dan mekanis
sambungan las listrik pada daerah logam las ST 37 dengan metode
pengelasan Shield Metal Arc Welding (SMAW) dan Gas Metal Arc
Welding (GMAW). Pengujian kekuatan takik 458,06 mpa tegangan luluh
317,8 mpa, tenaga patah 32,3 joule dan nilai pukul takik 0,39
joule/mm paling rendah di banding dengan variasi spesimen
pengelasan. Variasi pengelasan SMAW nilai kekuatan takik naik 22,79
% tegangan luluh naik 29,45 %, tegangan patah naik 82,48 % ,
pukulan takik naik 85,98 %. Variasi pengelasan GMAW kekuatan takik
naik 7,81 % , tegangan luluh naik 6,69 %, tegangan patah naik 63,99
% , tegangan tarik naik 63,71 %. Proses pengelasan SMAW memiliki
kekuatan tarik dan impak yang baik. Kekuatan material SS 400 dengan
pengaruh preheting dan PWHT dengan menggunakan metode simulasi dan
uji tarik, hasil penelitiannya menjelaskan bahwa plat SS 400 yang
di las menggunakan SAW dengan perlakuan preheat dan PWHT di dapat
tegangan tarik yang lebih besar di banding dengan pengelasan FCAW
dengan perlakuan yang sama ( Rahmi Sartika Permana Dora,Irfan
Syarief Arief,ST,MT, 2012). Dari beberapa jurnal diatas dapat kita
buat Tabel 1.1 jurnal penelitian seperti di bawah ini :
Tabel 1.1. Jurnal penelitian
No
Penelitian
Metode penelitian
Hasil
1
Ramang Magga (2008)
Pengujian di lakukan terhadap hasil lasan dengan pemberian panas
dan tanpa panas, jenis yang dilakukan adalah pengujian kekerasan
dan analisa struktur mikro.
Dari pengamatan struktur mikro hanya didapatkan struktur ferit,
perlit dan bainit, dan tidak dijumpai struktur martensit
2
Subardi (2009)
Plat baja st 37 dengan ketebalan 8 mm dengan jenis kampuh V
tunggal,kawat AWS E 6013 setelah di las kemudian di lakukan heat
treatment dengan suhu 200, 300 , 400 dan 500 kemudian di lakukan
pengujian.
Pengaruh pengelasan variasi suhu post heat menyebabkan
terjadinya perubahan struktur mikro
3
Dhanur Rananggono (2010)
Pengujian ini dilakukan untuk memastikan besarnya kekuatan tarik
dari base metal bentuk serta ujuran berdasarkan standars ASTM A 307
tahun 2002
pengelasan perlakuan panas berupa preheting , material hasil las
menunjukkan penurunan kekuatan tarik dan indeks kekerasan namun
tidak secara signifikan
4
Femina Gapsari
( 2011)
Pada pelaksanaan penelitian ini, material yang digunakan adalah
pelat baja ASTM 283
grade A dengan tebal 6 mm. Komposisi kimia dan sifat mekanik
dari baja ASTM 283 grade
Perencanaan eksperimen efektif di gunakan pada optimasi
parameter pengelasan GMAW
5
Muhammad Khusnul Yaqin (2011)
Bahan besi cor di las SMAW tanpa prehet,dengan di lakukan
pengelasan denga preheat 200dan 400 dan pengelasan SMAW preheat 200
+ post 625 preheat 400 + postheat 625 .
pengukuran lebar Haz, semakin besar temperatur preheatnya maka
semakin lebar Haz-nya.
6
Anas Mahfud (2011)
Bahan st 37 di las dengan metode pengelasan SMAW dan GMAW,di
lakukan pengujian tarik dan impak dengan standar spesimen ASTM E-8
1996 dan ASTM E- 23 1996.
Pengelasan SMAW memiliki nilai kekuatan tarik dan impack yang
baik di banding dengan pengelasan GMAW.
7
Rahmi sartika (2012)
Peneletian di gunakan metode ASTM Vol.3 A370-03a. proses
pengelasan dengan menggunakan metode pengelasan Flux cored Arc
Welding ( FCAW ) dan Submerged Arc weldin ( SAW)
Plat SS 400 yang di las menggunakan saw dengan perlakuan preheat
dan pwht di dapat tegangan tarik yang lebih besar di banding dengan
pengelasan menggunakan FCAW dengan perlakuan yang sama.
proses perlakuan panas berupa preheat dan pwht dapat mengubah
tegangan tarik di daerah pengelasan
Dalam konstruksi yang menggunakan bahan baku logam hampir
sebagian besar sambungannya dikerjakan dengan cara proses
pengelasan yang jenisnya bervariasi mulai dari manual, semiotomatik
sampai dengan otomatik. Diantara pengelasan yang sering di lakukan
adalah las SMAW, las GMAW, las FCAW, Las Tig, las SAW dll. Khusus
yang otomatik ini dapat menggunakan logam tambahan yang pejal yang
biasa disebut dengan solid wire dan dapat juga menggunakan logam
tambahan yang didalamnya terdapat fluks. Pada pengerjaan pengelasan
karena ketidaktahuan kita sering menggunakan jenis mesin las yang
salah sehingga hasil pengelasan pun kurang efesian, tidak jarang
kita kadang menggunakan jenis mesin las GMAW tetapi menggunakan
Mesin Las SMAW.
GMAW merupakan merupakan las busur gas yang menggunakan kawat
las sekaligus sebagai elektroda. Elektroda tersebut berupa gulungan
kawat ( rol ) yang gerakannya diatur oleh motor listrik. Pada
pengelasan selalu akan terjadi proses thermal yang dapat di
tunjukkan dengan terjadinya perubahan struktur mikro pada daerah
HAZ ( Heat Affect Zone ), daerah panas ini di pengarauhi oleh jenis
material, input panas, dan kecepatan pendinginan. Kecepatan
pendinginan seluruh permukaan terjadi tidak seragam, hal ini
disebabkan karena pemberian panas terjadi hanya pada salah satu
sisi saja, sehingga terjadi tegangan sisa pada daerah las. Pada
Pengelasan juga terdapat beberapa perlakuan diantaranya melakukan
preheting. Preheting atau pemanasan awal dilakukan untuk mencegah
terjadinya retak las. Tujuan Preheting dilakukan untuk
menghilangkan tegangan sisi ( Residual Stress ), meningkatkan
ketangguhan dan mengendalikan sifat - sifat metalurgi didaerah HAZ
( Heat Affected Zone).
Baja st 37 banyak di gunakan untuk konstruksi karena mempunyai
sifat mampu las dan kepekaan terhadap retak las, kepekaan yang
rendah cocok untuk terhadap proses las, dan untuk dapat di gunakan
untuk pengelasan plat tipis maupun plat tebal. Kualitas daerah las
hasil pengelasan lebih baik dari logam induk. Dari beberapa
pemikiran dan jurnal penelitian diatas hasil perlu di lakukan
penelitian lebih lanjut pada proses preheting pada baja carbon
rendah, sehingga peneliti mengambil Judul PENGARUH PREHETING HASIL
PENGELASAN GMAW DAN SMAW PADA MATERIAL ST 37
Batasan Masalah
Dalam penelitian ini peneliti membatasi masalah sebagai berikut
:
Material yang digunakan baja St 37.Proses pengelasan menggunakan
MESIN LAS SMAW AC/DC 400 A diameter kawat 2,5 mm dan kuat arus 90 A
dengan MESIN LAS GMAW diameter kawat 0,8 mm kuat arus 42 - 71 A ,
posisi pengelasan mendatar, bentuk kampuh V terbuka. Jenis elektoda
las SMAW menggunakan AWS E 6013, las GMAW menggunakan kawat ER 70 S
- 6 gas pelindung co2.Variasi suhu preheting 95, 105, 115 dan 125
di pertahankan (Holding Time) selama 30 menit didalam
tungku.Pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :Pengujian
kekerasan (Hardnes Test)Pengujian kekuatan Tarik ( Tensile
test)Pengujian foto Mikro
Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah tersebut diatas penulis merumuskan
masalah sebagai berikut :
Bagaimana pengaruh suhu preheting 95, 105, 115 dan 125 terhadap
kekuatan tarik las pada St 37.Bagaimana pengaruh suhu preheting 95,
105, 115 dan 125terhadap kekerasan hasil las pada St 37.Bagaimana
pengaruh suhu 95, 105, 115 dan 125 terhadap struktur mikro hasil
las.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah
Mengetahui pengaruh variasi suhu preheting 95, 105, 115 dan 125
yang terjadi pada material St 37 terhadap sifat - sifat mekanik
hasil las dengan uji tarik.Untuk mengetahui variasi suhu preheting
95, 105, 115 dan 125 terhadap sifat mekanik hasil las pada baja St
37 dengan Uji kekerasan.Untuk menegetahui pengaruh suhu preheting
95, 105, 115 dan 125 terhadap perubahan struktur mikro hasil las
pada baj St 37.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
Sebagai referensi atau ide dalam pengembangan teknologi las
dimasa mendatang.Peneliti diharapkan dapat menambah wawasan tentang
preheting pada pengelasan baja karbon rendah .Mendapatkan hasil
yang terbaik dari pengelasan menggunakan preheting.
Sistem Penulisan
Dalam penyusunan Laporan skripsi disusun dengan sistematika
penulisan sebagai berikut :
Bagian pendahuluan Laporan skripsi berisi tentang judul, halaman
persetujuan skripsi,motto, abstract, prakata, daftar isi, daftar
tabel, daftar lampiran ( bila ada), arti lambing dan singkatan.
Bagian laporan skripsi terdiri atas.
BAB 1PENDAHULUAN
Pada bab ini berisi tentang latar belakang masalah, batasan
masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian
serta sistematika penulisan skripsi.
BAB IILANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
Berisi teori - teori yang diperoleh dari kerangka berpikir yang
merupakan jembatan penghubung antar teori yang dikemukakan dengan
hipotesis yang diajukan dan hipotesis yang merupakan jawaban
sementara terhadap penelitian.
BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN
Berisi tentang metode penelitian atau rancangan percobaan,
metode pengumpulan data, instrumen penelitian, waktu penelitian dan
teknik analisa data yang dipergunakan dalam penelitian.
BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang hasil penelitian yang berupa data, deskripsi data
yang diperoleh dari hasil penelitian dilapangan serta analisanya
dan pembahasan.
BAB VPENUTUP
Berisi tentang kesimpulan yang memuat pernyataan singkat dan
tepat dari penjabaran hasil penelitian dan pembahasan serta
saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Supriyono, pengaruh preheating hasil pengelasan GMAW dan SMAW
pada material St 37, universitas Pancasakti Tegal,2014Page 30
BAB II
LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
Landasan Teori
Pengertian Las
Pengelasan adalah proses penyambungan logam atau non logam yang
dilakukan dengan memanaskan material yang disambung hingga
temperatur las yang dilakukan secara, dengan atau tanpa menggunakan
tekanan (preasure), hanya dengan tekanan (preasure), atau dengan
tanpa menggunakan pengisi (filler) (Amerika Welding Society, 1989).
Las menurut kamus besar bahas indonesia (1994) adalah penyambungan
besi dengan cara membakar. Dalam referensi teknik terdapat beberapa
definisi dari las.
Las menurut Maman Suratman (2001) pengelasan adalah salah satu
cara menyambung dua bagian logam secara permanen dengan menggunakan
tenaga panas. Sedangkan pengertian pengelas menurut DIN (Deutcthe
Industrie Normen) pengelasan adalah ikatan metalurgi pada sambungan
logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau
cair. Menurut Welding Handbook pengelasan adalah proses
penyambungan bahan yang menghasilkan peleburan bahan dengan
memanasinya dengan suhu yang tepat dengan atau tanpa pemberian
tekanan dan dengan atau tanpa pemakaian bahan pengisi. Dari
beberapa pendapat diatas maka dapat disimpulkan bahwa kerja las
adalah penyambungan dua bagian logam atau lebih dengan menggunkan
energi panas.
Klasifikasi Proses pengelasan
Banyak sekali cara pengklafikasi pengelasan, hal ini disebabkan
belum adanya kesepakatan dalam klasifikasi tersebut. Klasifikasi
dapat kita bagi menjadi 2 klasifikasi besar yaitu pengelasan
konvensional dan pengelasan non konfensional. Pengelasan
konvensional klasifikasi pengelasan dibagi menjasi 2 golongan
a. Berdasarkan cara kerja las : las cair, las tekan, las patri
dll
b.Berdasarkan sumber energi yang digunakan : las kimia las
listrik, las mekanik dll.
Untuk lebih terperinci lagi berdasarkan hal tersebut diatas
pengelasan dapat dibagi sebagai berikut :
Gambar 2.1: Klasifikasi proses pengelasan (Dany Dwi Kusuma
Wardany,2010)
Prinsip Kerja Las GMAW dan SMAW
GMAW adalah proses penyambungan dua material logam atau lebih
menjadi satu melalui proses pencairan setempat, dengan menggunakan
elektroda ( wire rodfiller metal ) yang sama dengan logam dasarnya
( base metal ) dan menggunakan gas pelindung ( gas inert ), yang
sering digunakan adalah argon helium dan co2 sehingga GMAW sering
disebut metal inert gas ( MIG ) Gas pelindung dalam proses
pengelasan ini berfungsi sebagai pelindung dari proses oksidasi,
yaitu pengaruh udara luar yang dapat mempengaruhi kualitas las.
Kawat elektroda dan gas pelindung argon dan hellium diumpankan
secar kontinu melalui welding gun.
Prinsip kerja las GMAW elektroda di umpan secara terus menerus (
kontinyu ), yang di lakukan dengan suatu mekanisme pengumpan yang
dapat diatur kecepatannya welder hanya tinggal memposisikan welding
dan mengarahkan kebagian yang akan di las, yang perlu diperhatikan
adalah jarak antara elektoroda dan benda kerja harus dijaga
konstanta karena, kalau tidak elektroda terlalu panas dan akan
membuang gas pelindung. Elektroda disalurkan melalui pemegang
(Torch) elektroda yang berfungsi mengalirkan kawat elektroda dan
gas pelindung pada bahan yang akan dilas Dapat dilihat gambar
dibawah ini.
Gambar 2. 2: Torch GMAW
Gambar 2.2 welding torch
Regulator
Kabel las dan kontrol
Mesin las
Tang las
nozzel
Botol gas pelindung
Wire feeder
Gambar 2.3: Perlengkapan las GMAW
Las SMAW ( Shilel Metal Arc Welding ) atau las busur elektoroda
terbungkus sering disebut dengan nama las listrik. Las SMAW
merupakan proses penyambungan 2 buah logam yang sejenis atau lebih
dengan menggunakan sumber panas listrik dengan menggunakan
elektroda terbungkus sebagai bahan tambahan atau pengisi sehingga
akan membuat sambungan tetap.
Prinsip kerja las SMAW yaitu saat ujung elektroda didekatkan
pada benda kerja terjadi panas listrik ( busur listrik ) yang
membuat antara benda kerja dengan ujung elektroda terbungkus
tersebut mencair secara bersamaan. Menurut AWS (American Welding
Society) prinsip dari SMAW adalah menggunakan panas dari busur
untuk mencairkan logam dasar dan ujung sebuah consumable elektroda
tertutup dengan tegangan listrik yang dipakai 23 - 45 Volt, dan
untuk pencairan digunakan arus listrik hingga 500 ampere yang umum
digunakan berkisar antara 80200 ampere. Dimana dalam proses SMAW
dapat terjadi oksidasi, hal ini perlu dicegah karena oksidasi metal
merupakan senyawa yang tidak mempunyai kekuatan mekanis. Adapun
untuk mencegah hal tersebut maka bahan penambah las dilindungi
dengan selapis zat pelindung yang disebut flux atau slag yang ikut
mencair ketika pengelasan. Tetapi karena berat jenisnya lebih
ringan dari bahan metal yang dicairkan, cairan flux akan mengapung
diatas cairan metal, sekaligus mengisolasi metal tersebut sehingga
tidak beroksidasi dengan udara luar. Sewaktu membeku, flux akan
ikut membeku dan tetap melindungi metal dari reaksi oksidasi.
Rangkaian dimulai dengan sumber daya listrik dan kabel termasuk
pengelasan, pemegang elektroda, sambungan benda kerja, benda kerja
(Weldment), dan elektroda las. Salah satu dari dua kabel dari
sumber listrik terpasang ke bekerja, selebihnya melekat pada
pemegang elektroda, seperti yang terlihat pada Gambar 2.4 di bawah
ini:
Gambar 2.4: Proses Las SMAW
Keuntungan dan Kelemahan Las SMAW dan GMAW
Keuntungan SMAW
Setiap mesin las mempunyai keuntungan dan kelemahan disetiap
jenisnya, termasuk jenis mesin las SMAW. Keuntungan SMAW adalah
proses las busur paling sederhana dan paling serba guna, karena
sederhana dan mudah dalam mengangkut peralatan dan perlengkapannya
membuat proses SMAW ini mempunyai aplikasi luas, Las SMAW dapat
dilakukan pada berbagai posisi atau lokasi yang dapat dijangkau
dengan sebatang elektroda. Lokasi sambungan pada daerah dimana
pandangan mata terbatas masih dapat di las dengan cara membengkokan
elektroda. Las SMAW digunakan untuk pengelasan berbagai macam logam
ferrous.
4.2 Kelemahan Las SMAW
Meskipun las SMAW adalah proses pengelasan dengan daya guna
tinggi, proses ini mempunyai beberapa karakteristik dimana laju
pengisian lebih rendah dibandingkan proses pengelasan
semi-otomatis, panjang elektroda tetap meskipun pengelasan
dihentikan. pada pengelasan SMAW setelah sebatang elektroda
terbakar habis putung elektoroda yang tersisa terbuang dan waktu
juga terbuang untuk mengganti elektoda, slag atau kerak yang
terbentuk harus dihilangkan dari lapiasan las sebelum lapiasan
berikutnya, langkah ini mengurangi keefisiensi pengelasan hingga
sekitar 50 %. Asap dan gas yang terbentuk merupakan masalah bagi
lingkungan sekitar area pengelasan.
4.3 Keuntungan Las GMAW
Proses las GMAW dikerjakan dengan mempergunakan elektroda solid
atau tubular sesuai dengan komposisi yang diinginkan, yang
diumpankan melalui suatu spool atau gulungan, elekroda ini
diumpankan secara kontinu dari sebuah gun atau torch sambil
mempertahankan busur yang terbentuk antara ujung elektroda dengan
base metal. Keuntungan Las GMAW dapat dikerjakan secara
semi-otomatis atau otomatis. Asap dan percikan las Pada GMAW
hubungan singkat lebih sedikit dibandingkan dengan las SMAW, tidak
ada slag yang harus dibersihkan setelah pengelasan selesai.
Kecepatan pengelasan dan laju pengisian sama atau bisa lebih besar
dari las SMAW.
Larutan logam las umumnya lebih rendah karena penetrasi GMAW
lebih dangkal. Dengan panas masukan rendah dan penetrasi yang
dangkal, logam tipis lebih mudah disambung dan sambungan yang
memiliiki celah root lebih lebar akan lebih mudah di las. Proses
las GMAW mempunyai laju pengisian lebih besar pada pengelasan
paduan - paduan ferrous dan non ferrous. Keseragaman panjang busur
dipertahankan dengan cara membuat sumber listrik memiliki tegangan
konstan.
Kelemahan Las GMAW
Kelemahan las GMAW peralatan lebih mahal, dan lebih rumit dalam
pemasangan dan perawatan, dibandingkan dengan Las SMAW. Biaya kawat
las dan shielding gas bisa menjadi lebih mahal dibandingkan dengan
elektroda terbungkus. Las GMAW memerlukan ruang gerak yang lebih
besar terhadap benda kerja karena pengaruh ukuran welding gun dan
nozzle. Pada umumnya alat pengumpan kawat harus ditempatkan sedekat
mungkin dengan benda kerja.
Elektroda
Umumnya elektroda dibuat dari besi atau baja, tetapi juga
menurut bahan yang akan disambung, misalnya kita akan menyambung
bahan dari tembaga maka elektrodanya juga dari tembaga. Menurut
standar AWS/ASTM (Amerika welding society/America Society for
Testing Material ) semua jenis elektroda ditandai dengan huruf
E.pada elektoda SMAW jenis AWS E 6013 mempunyai arti sebagai
berikut :
E = Elektroda las listrik
60 = Kekuatan tarik minimum dari deposit las adalah 60.000 lb/in
atau 42 kg/mm
= Dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi= jenis selaput:
rutil potasium
Sumber tegangan arus AC, DCSP, DCRP
Daya tembus lemah
Tabel 2.1: Kekuatan tarik pada elektroda SMAW
Klasifikasi
Kekuatan Tarik
1 b/in ( Psi)
Kg/mm
E 60 xx
60.000,00
42
E 70 xx
70.000,00
49
E 80 xx
80.000,00
56
E 90 xx
90.000,00
63
E 100 xx
100.000,00
70
E 110 xx
110.000,00
77
E 120 xx
120.000,00
84
Sumber :Maman Suratman (2001)
Gambar 2.5 : Elektroda Las Listrik ( Daryanto, 2011)
Keterangan gambar
Kawat elektroda5. Getesan elektroda cairBalut elektroda6.
Elektroda yang mencair Logam elektroda yang telah leleh7. Gerak Gas
yang menutup cairan elektroda8. Benda kerja
Tabel 2.2 : Kondisi pengelasan pada elektroda SMAW (Maman
Suratman, S.Pd, 2001)
