08 e00701

8

PENGARUH VARIASI SUDUT KAMPUH V TUNGGAL DAN KUAT
ARUS PADA SAMBUNGAN LOGAM ALUMINIUM – Mg 5083
TERHADAP KEKUATAN TARIK HASIL PENGELASAN TIG

TESIS

OLEH
ALJUFRI
037015020/ TM

SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2008

Aljufri : Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal Dan Kuat Arus Pada Sambungan Logam Alumunium…, 2008
USU e-Repository © 2008

9

ABSTRAK
Ketangguhan suatu bahan sangat dipengaruhi oleh sifat mekanik dan sifat fisik bahan
tersebut pada proses penyambungan dengan menggunakan pengelasan sifat-sifat
tersebut akan berubah akibat pengaruh pemanasan. Untuk mengkaji hal tersebut
disusunlah sebuah konsep penelitian yang terdiri dari empat tahapan. Pertama
mengukur kekuatan tarik hasil pengelasan akibat variasi besaran sudut kampuh V
700, 800, 900, kedua mendapatkan kuat arus yang sesuai untuk pengelasan material
Al- Mg 5083, ketiga pemeriksaan cacat las yang terjadi setelah proses pengelasan dan
tahapan keempat melihat struktur makro logam setelah pengujian tarik. Dari keempat
tahapan terebut akan dapat diketahui sejauh mana pengaruh sudut kampuh dan kuat
arus hasil pengelasan TIG. Hasil pengujian menunjukan pengelasan dengan kuat arus
100 A, 125 A dan 150 A berdasarkan variasi sudut kampuh dengan kuat arus 100 A
sudut kampuh 900 mempunyai tegangan tarik rata-rata lebih baik dibandingkan sudut
kampuh 800 dan 700, tegangan yang dihasilkan untuk sudut kampuh 700 = 78.85 MPa,
800 = 96.82 MPa dan 900 =135.04 MPa. Pengujian pada pengelasan TIG untuk
paduan Al-Mg 5083, faktor kuat arus sangat mempengaruhi hasil lasan (kekuatan
tarik). Disini terlihat kuat arus 100 A dapat menghasilkan kekuatan las yang lebih
baik dibandingkan 125 A dan 150 A. Secara umum penampakan struktur makro
pada setiap variasi arus pengelasan dan sudut kampuh memiliki bentuk butir yang
sama, pengamatan dilakukan pada bagian tengah dan tepi pada patahan Al-Mg 5083
hasil pengujian tarik dengan pembesaran 50 x.
Kata Kunci: Kekuatan Tarik, Pengelasan TIG, Sudut Kampuh, Kuat Arus, Struktur
Macro


10

ABSTRACT
The strength of material is afected by the mechanical and physical characteristics of
material. The joining process of material in the welding application will change
characteristics of material because of heating processes. The study consists of four
parts. Firstly, the tensile strenght of specimen were measured for welding groove of
700, 800, and 900. Secondly, the suitable arc current for material made of Al-Mg
5083 is arraaged. Thirdly, the welding defects resulted during welding process were
observed. Finally the macro structure of metal after tensile test is investigated. From
the four stages of experiment, the effect of groove (the angle) and the arc current on
the strength of welding under TIG is studied. The results of experiment with the arc
current of 100A, 125A and 150A show that the arc current of 100 A with groove
angle of 900 produces a good result with average tensile strength of 135,04 MPa
compared to tensile strength result of groove angles 800 and 700 which is 96,82 MPa
and 78,85 MPa. The welding test using TIG for Al-Mg 5083 alloy, shows that the
effect of arc current was significant on the strength of welding. The results also prove
that the arc current of 100A produces tensile strength higher than 125A and 150A in
general. The existence of macro – structure at each arc current and groove angle have
the same granular form, and it is clearly observed at the middle and the edge of AlMg 5083 cracked sample resulted by tensile test with 50 magnitude optical
microscope.
Keyword: Tensile strenght. TIG welding. Groove angle, Arc current, macro
structure.


11

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas nikmat dan
karunia yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan
tesis dengan judul “Pengaruh Variasi Sudut Kampuh V Tunggal dan Kuat Arus Pada
Sambungan Logam Aluminium-Mg 5083 Terhadap Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan
TIG”.
Penulisan tesis ini terlaksana berkat bimbingan dan arahan dari berbagai
pihak terutama komisi pembimbing yang telah banyak memberi masukan saran demi
kesempurnaan pelaksanaan penelitian.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sedalamdalamnya kepada: Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M. Eng, Ir. Alfian Hamsi, M. Sc
dan Ir.Humisar Sibarani, MS.Met, selaku komisi pembimbing yang telah memberikan
petunjuk dan arahan dalam penyelesaian tesis ini.
Terimakasih juga kepada Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME dan Dr.-Ing.
Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Program Studi dan Sekretaris Program Studi
Teknik Mesin SPs USU yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas demi
terlaksananya penelitian.
Terimakasih yang tak terhingga kepada Prof. A. Hadi Arifin selaku rektor
Universitas Malikussaleh yang telah memberi kesempatan kepada penulis untuk
melanjutkan studi S2, Ketua Jurusan dan Kepala Laboratorium Jurusan Teknik Mesin


12

Fakultas Teknik Universitas Malikussaleh yang telah memberi fasilitas pemakaian
laboratorium
Bapak-bapak dosen yang telah memberikan tanggapan dan saran perbaikan
serta rekan-rekan seangkatan dan rekan- rekan di PT, Arun yang telah begitu banyak
membantu dan berpartisipasi terutama kepada Bapak Imam Sidarta didalam
penyediaan material, tenaga welding dan welding inspection sehingga dapat
selesainya tesis ini.
Terimakasih yang tak terhingga penulis ucapkan kepada Alm, Ayahanda
dan Ibunda yang telah berjuang jiwa dan raga serta doa untuk ananda sehingga apa
yang ananda cita-citakan terkabul sekarang ini. Kepada Yusrawati isteri tercinta yang
selama ini telah begitu banyak berkorban, mendukung dan memberi motivasi demi
kelancaran studi bagi penulis serta Anak-anak tersayang Alief Aqsha Ulhawa dan
Alya Mizdalifa Azurra juga Saudara-saudaraku Syamsir Alam, Wiwik serta
Karmawan, yang turut memberi semangat selama ini hingga penulis dapat
menyelesaikan studi dan Buku Tesis

pada Sekolah Pasca Sarjana Universitas

Sumatera Utara.

Medan,

Januari, 2008
Penulis,

Aljufri


13

RIWAYAT HIDUP
Nama

: ALJUFRI

Tempat/Tanggal lahir : Lhokseumawe,10 Januari 1968
Alamat

: Jln. Banda Aceh-Medan, Lrg kuala Tari No.10.
Ds, Alue Awe. Pemkot Lhokseumawe

Pekerjaan

: Staf pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas
Malikussaleh Lhokseumawe

RIWAYAT PENDIDIKAN

1. Sekolah Dasar Negeri No.4 Lhokseumawe 1982
2. Sekolah Menengah Pertama No.1 Lhokseumawe 1985
3. Sekolah Menengah Atas Negeri Lhokseumawe 1988
4. S 1 Jurusan Teknik Mesin Universitas Malikussaleh Lhokseumawe 1995
RIWAYAT PEKERJAAAN.
1. Kepala Laboratorium Teknik Mesin Universitas Malikussaleh Tahun 2001-2002.
2. Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Universitas Malikussaleh Tahun 2002 – 2003.
3. Sekretaris pada Lembaga Pengembangan Tenaga Proffesional (LPTP) NAD,
hingga sekarang
4. Sekjend (meUgr@d) Mechanical Enginerring Universitas Malikussaleh Graduated.

PELATIHAN YANG DIUKUTI

1. Pelatihan Software “CAESAR II” (piping), diadakan oleh . PT.Arun bekerja
sama dengan Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN), 29 Sep – 03 Okt 2003
2. Pelatihan “AKSES INTERNET” diadakan oleh Pusat Informasi dan Komputerisasi
UNIMAL Lhokseumawe 29-31 Des 2003.
3. Workshop On

“PRE PROGRAM OF INFORMATION TECHNOLOGY”

diadakan oleh IC - Star USU Medan, 02-03 Sep 2004


14

4. Workshop On

“MSC /

NASTRAN” diadakan oleh IC – STAR USU

Medan, 27 November- 24 December 2004.
5. Pelatihan “FINITE ELEMEN METHODE (FEM)” diadakan oleh Program
HIBAH A1, Jurusan Teknik Mesin UNIMAL Lhokseumawe, 01 – 08 Agust 2005.

KEPANITIAAN & SEMINAR YANG DIIKUTI
1. “KOORDINATOR SEKSI PUBLIKASI & DOKUMENTASI” pada acara
DIES NATALIS 1 Universitas Malikussaleh (UNIMAL), 18-23 Okt 2002
2. PANITIA

pembentukan

Program Studi baru “TEKNIK ARSITEKTUR,-

TEKNIK INFORMATIKA, TEKNIK PERKAPALAN” Universitas Malikussaleh
Lhokseumawe, 24 maret 2003
3. PESERTA pada Seminar tentang “PENGEMBANGAN PENDIDIKAN TINGGI &
KEBIJAKAN PUBLIK DALAM RANGKA PERCEPATAN PEMBANGUNAN
DI ERA OTONOMI DAERAH” Universitas Malikussaleh, Lhokseumawe 23
Oktober 2002
4. PESERTA pada acara Diskusi Panel

“VISI UNIVERSITAS MENUJU

GLOBALISASI” Fak. Fisip Universitas Malikussaleh Lhokseumawe, 6 Nov 2002
5. PESERTA pada

“LOKAKARYA

PENYEMPURNAAN

KURIKULUM”

Jurusan BudiDaya Pertanian Program Studi Agronomi. Universitas Malokussaleh
Lhokseumawe, 20 Nov 2002
6. PESERTA pada

seminar

Regional “MEMBEDAH KINERJA LEMBAGA

LEGISLATIF ACEH UTARA ” Fakultas Hukum Universitas Malikussaleh
Lhokseumawe, 7 Jan 2003
7. PESERTA pada seminar “MENINJAU FUNGSI & PERAN DPRD ACEH
UTARA MENYONGSONG APBD PERDAMAIAN 2003” Fak. Fisip Universitas
Malikussaleh Lhokseumawe, 15 Jan 2003
8. PESERTA

pada

TEKNOLOGI

“ LOKAKARYA

PRODUKSI

PEMBUKAAN

AQUAKULTUR,

PROGRAM STUDI
ILMU

KELAUTAN,


15

TEKNOLOGI
Fak Pertanian

HASILPERTANIAN, AGRIBISNIS & HOLTIKULTURA”
Universitas Malikussaleh Lhokseumawe, 16 Jan 2003

9. PESERTA The 4th Regional Conference “ ON COMPUTATIONAL MECHANICS
& NUMERICAL ANALISIS 2003” (CNMA-2003) Unsyiah Banda Aceh, 5 April
2003
10.PESERTA pada Seminar Nasional “ REPOSISI & REORIENTASI JURUSAN
TEKNIK MESIN” Politeknik Negeri Lhokseumawe, 10 Jan 2004
11. PESERTA pada “SEMINAR KURIKULUM

BERBASIS KOMPENTENSI

PHK A1 JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MALIKUSSALEH”
Lhokseumawe, 03Des 2005
12. PESERTA pada Loka Karya “PENGEMBANGAN KURIKULUM TEKNIK
KIMIA BERBASIS KOMPENTENSI DALAM RANGKA PEMANMAATAN
SUMBER DAYA ALAM” Lhokseumae, 01 Juni 2006
PENGALAMAN DALAM BIDANG PENELITIAN
1. Pengaruh tebal pemakanan mesin gerinda datar terhadap kekasaran
permukaan. Tahun, 2004, Mandiri


16

DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK …………………………………………………………………….. i
ABSTRACT……………………………………………………………………. ii
KATA PENGANTAR ………………………………………………………... iii
RIWAYAT HIDUP …………………………………………………………… v
DAFTAR ISI …………………………………………………………………... viii
DAFTAR TABEL ……………………………………………………………... x
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………….. xi
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………... xiv
DAFTAR NOTASI ……………………………………………………………. xv
DAFTAR ISTILAH …………………………………………………………… xvi
BAB 1.

PENDAHULUAN …………………………………………………
1.1. Latar belakang ………………………………………………...
1.2. Perumusan Masalah …………………………………………...
1.3. Tujuan Penelitian ……………………………………………...
1.3.1. Tujuan Umum …………………………………………..
1.3.2. Tujuan Khusus ………………………………………….
1.4. Manfaat Penelitian …………………………………………….

BAB 2.

1
1
4
6
6
6
6

TINJAUAN PUSTAKA ……………………………………………
.2.1. Pengelasan …………………………………………………….
2.2. Desain Sambungan Las ……………………………………….
2.3. Pengelasan TIG ………………………………………………..
2.4..Metalurgi Las ………………………………………………….
2.4.1. Siklus Termal Daerah Las ……………………………...
2.4.2. Ketangguhan Daerah Lasan …………………………….
2.4.3 Ketangguhan Logam Las ………………………………..
2.4.4 Retak pada Daerah Las ………………………………….
2.5. Aluminium …………………………………………………….
2.5.1 Aluminium-Magnesium …………………………………
2.6. Jenis Kampuh ………………………………………………....
2.7. Kekuatan Sambungan Las …………………………………….

8
8
13
14
16
18
19
19
20
21
23
26
27
27
28
2.7.1 Kekuatan Tarik ……………………………………….…
29
2.8. Struktur Makro ………………………………………………..
30
2.8.1. Struktur Makro Daerah Pengaruh Panas (HAZ) ..............
31
2.8.2. Ketangguhan dan Ketangguhan Batas Las ......................
2.9. Kerangka konsep ........................................................................


17

BAB. 3.

BAB.4.

BAB. 5.

METODE PENELITIAN …………………………………………..
3.1. Tempat dan Waktu ……………………………………………
3.1.1. Tempat ………………………………………………….
3.1.2. Waktu …………………………………………………..
3.2. Bahan, Peralatan dan Metode …………………………………
3.2.1. Bahan …………………………………………………...
3.2.2. Peralatan dan Metode …………………………………..
3.3. Rancangan Penelitian …………………………………………
3.4. Pelaksanaan Penelitian ………………………………………..
3.4.1 Prosedur Pengelasan ……………………………………
3.4.2. Pembentukan sudut kampuh ……………………………
3.4.3. Pembuatan Spesmen Uji Tarik …………………………
3.4.4. Proses Pengelasan ………………………………………
3.4.5. Setup Alat Uji .………………………………………….
3.5. Prosedur Pengujian ……………………………………………
3.5.1. Pemeriksaan Cacat Las …………………………………
3.5.2. Pengujian Tarik …………………………………………
3.5.3 Pengamatan Struktur Makro .…………………………...
3.6. Variabel yang Diamati ………………………………………..
3.7. Analisa Data …………………………………………………..

33
33
33
33
34
34
34
36
36
36
37
38
39
40
41
41
43
43
45
45

47
HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………….... 47
4.1. Pendahuluan ………………………………………………….. 48
4.2. Spesimen ujitarik Aluminium- Mg 5083 ……………………... 49
4.3. Sifat mekanis Aluminium-Mg 5083 hasil uji tarik …………… 59
4.4 Analisa Statistik dengan metode Anova (varian) …………….. 62
4.4.1. Analisa keseragaman varian …………………………… 62
4.4.2. Hipotesa varian interaksi ………………………………. 63
4.4.3. Hipotesa kesamaan baris. ……………………………… 63
4.4.4. Hipotesa kesamaan kolom. …………………………….. 65
4.5. Pemeriksaan cacat las ………………………………………… 65
4.6. Analisa struktur makro terhadap perpatahan ………………….
72
KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………
76
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………...


18

DAFTAR TABEL

N0

Judul

Halaman

2.1

Penggunaan Mesin Las TIG Untuk Beberapa Logam ………………...

2.2

Komposisi Kimia Logam Alumunium-Mg 5083 ……………………... 24

2.3

Pelarutan Zat padat dari Aluminium-Magnesium …………………….. 26

3.1

Bahan dan peralatan yang digunakan …………………………………

3.2

Distribusi jumlah benda uji …………………………………………… 37

4.1

Sifat mekanik material Al-mg 5083 …………………………………... 47

4.2

Nilai rata-rata hasil pengujian ………………………………………… 55

4.3

Interaksi sudut kampuh 700 dan kuat arus 100 A, 125A dan150 A …… 59

4.4

Interaksi sudut kampuh 800 dan kuat arus 100 A, 125A dan150 A……. 59

4.5

Interaksi sudut kampuh 900 dan kuat arus 100 A, 125A dan150 A …… 60

4.6

Harga rata-rata dari interaksi sudut kampuh 700,80 dan 900 …………. 60

4.7

Hasil penjumlahan dan pengkuadratan dari interaksi antara sudut
kampuh 700,800,900 dengan kuat arus 100A, 125 A dan 150 A …… 60

.
4.8

Uji statistik ..............................................................................................

16

35

61


19

DAFTAR GAMBAR

N0

Judul

Halaman

1.1

Pembagian Proses Pengelas …………………………………………..

1.2

Main Heat Exchanger…………………………………………………. 4

2.1

Proses Pengelasan Las Busur Terbungkus (SMAW) …………………

10

2.2

Proses Pengelasan Las Busur Terendam (SAW) ……………………..

10

2.3

Proses Pengelasan Busur Logam Las (GMAW) ……………………...

11

2.4

Proses Pengelasan Berinti Fluks (FCAW) ……………………………

12

2.5

Proses Pengelasan Busur Tungsten Gas (GTAW) ……………………

12

2.6

Jenis-jenis Alur Sambungan Las ……………………………………...

13

2.7

Skema Las TIG ……………………………………………………….. 15

2.8

Pembagian Daerah Las ……………………………………………….. 17

2.9

Siklus termal dari beberapa tempat dalam daerah HAZ ……………...

1

18

2.10 Siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang
Berbeda ……………………………………………………………….. 19
2.11 Diagram Fasa titik cair Al-Mg 5083 ………………………………….

24

2.12 Diagram Kesetimbangan Fasa AL - Mg dan Penguapan dari
Magnesium ……………………………………………………………

25

2.13 Bentuk Struktur Dendrit ………………………………………………

29

2.14 Hubungan antara suhu mula dan suhu akhir transformasi dengan lama
pendinginan dari 8000C ……………………………………………….

30

2.15 Skema Struktur Mikro pada Daerah HAZ ……………………………. 30
2.16 2.16 Perubahan Temperatur Transisi pada Lasan …………………...

31

2.17 Kerangka Konsep ……………………………………………………..

32

3.1

Dimensi Sudut Kampuh Pengelasan ………………………………….

33

3.2

Dimensi Spesimen ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 38

3.3

Set up mesin uji tarik …………………………………………………. 40


20

42

3.4

Proses pemeriksaan NDT pada permukaan logam las………………...

3.5

Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ………………………………… 44

4.1

Spesimen Uji Tarik …………………………………………………… 48

4.2

Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 700 (a) Kuat
arus 100 A (b) Kuat arus 125 A ............................................................

4.3

4.4

50

0

Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 70 Kuat
arus 150 A .............................................................................................

arus 100 A (b) Kuat arus 125 A ...........................................................

51
52
53

4.5

arus 150 A ............................................................................................

54

4.6

arus 100 A (b) Kuat arus 125 A ...........................................................

55

4.7

arus 150 A ............................................................................................

57

4.8

Grafik uji tarik Spesimen Las sudut 700, 800 dan 900 menggunakan 58
menggunakan arus pengelasan 100 A .................................................

4.9

Grafik uji tarik spesimen las sudut 700, 800 dan 900 menggunakan 58
arus pengelasan 125 A ………………………………………………...

4.10 Grafik uji tarik Spesimen Las sudut 700,800 dan 900 menggunakan 64
arus pengelasan 150 A ...........................................................................
4.11 Grafik hasil pengujian statistik dengan menggunakan metode analisis 66
varian (anova) …………………………………………………………
4.12 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 700 dengan kuat arus 67
100 A pembesaran 50 x ……………………………………………….
4.13 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 700 dengan kuat arus 67
125 A pembesaran 50 x ……………………………………………….


21

4.14 Struktur makro pada patahan spesimen sudut 700 dengan kuat arus
150 A. pembesaran 50 x ……………………………………………… 68
4.14 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 800 dengan kuat arus
68
100A pembesaran 50 x………………………………………………
125 A pembesaran 50 x ………………………………………………. 69
150 A pembesaran 50 x ………………………………………………. 69
100 A. pembesaran 50 x ………………………………………………
4.19

70

Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 900 dengan kuat arus
125 A. pembesaran 50 x ……………………………………………… 70

150 A. pembesaran 50 x ………………………………………………


22

DAFTAR LAMPIRAN

N0

Judul

Halaman

1

Gambar Setup Mesin Uji Tarik, HT - 9502 Computer Hydrolic
Universal Testing Machine ……………………………………………. 77

1

Gambar Setup Microscope Struktur, BX 51 M System Metallurgical
Microscope …………………………………………………………….. 78

3

Gambar Alat Uji Non Destructif Test, Ultra Sonic Test ………………

4

Gambar Mesin Las merk Miller made in USA ………………………... 80

5

Gambar Elekrtoda Las …………………………………………………

6

Gambar Data hasil pemeriksaan cacat las ……………………………... 82

7

Gambar Spesimen Al - Mg 5083 yang telah dilas sesudah pengujian
tarik ……………………………………………………………………. 83

8

Gambar Bentuk patahan spesimen setelah ujitarik …………………….

79

81

85


23

DAFTAR NOTASI

Tegangan tarik

Satuan
Kgf/mm2. (MPa)

σy

Yield

Kgf/mm2. (MPa)

F

Beban

Kgf/mm2. (MPa)

Ao

Luas penampang benda uji

mm2

ε

Regangan

%

Panjang benda uji yang dibebani

mm

Panjang mula dari benda uji

mm

Reduksi penampang

%

Luas penampang mula

mm2

Luas penampang akhir

mm2

Sudut kampuh

0

Bentuk kampuh

0

Kuat Arus

Amper

Voltase Pengelasan

Volt

Kecepatan Pengelasan

in/menit

σ

L
L0
RA
A0
Af

α
V
I

X2
S12
V2
S22
S32
S42
Sij
Ssij
Xii
Ssi

Simbol

Besaran

Tes barlet
Variasi dalam set
Distribusi varian
Varian interaksi
Varian antar baris
Varian antar kolom
Hasil penjumlahan
Pengkuadratan
Rata-rata
Pengkuadratan


24

DAFTAR ISTILAH
AWS

American Welding Society

ASME

American Society of Mechanical Engineers

API

American Petroleum Institute

Al-Mg

Aluminium - Magnesium

DPP

Daerah Pengaruh Panas

FCAW

Fluks Cored Arc Welding

GMAW

Gas Metal Arc Welding

GTAW

Gas Tungsten Arc Welding

HAZ

Heat Affected Zone

MHE

Main Heat Exchanger

NDT

Non Destructif Test

PHT

Post Heat Treatment

PWHT

Post Weld Heat Treatment

SMAW

Shielded Metal Arc Welding

SAW

Sumarged Arc Welding

TIG

Tungsten Inert Gas

WPS

Welding Procedure Specification


25

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Teknologi pengelasan merupakan salah satu bagian yang tidak bisa
dipisahkan dalam teknologi manufaktur. Secara umum pengelasan dapat diartikan
sebagai suatu ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang
dilaksanakan pada saat logam dalam keadaan cair. Sekarang ini pengelasan
merupakan pelaksanaan pekerjaan yang amat penting dalam teknologi produksi
dengan bahan baku logam. Pada sambungan – sambungan konstruksi mesin, banyak
penggunaan teknik pengelasan karena dengan menggunakan teknik ini sambungan
menjadi lebih ringan dan lebih sederhana dalam pembuatannya sehingga biaya
produksi dapat lebih murah.
Proses pengelasan dapat dibedakan menjadi beberapa proses, seperti gambar
1.1
Proses pengelasan

Pengelasan Busur
Terendam
(SAW)

Pengelasan Busur
logam terbungkus

Pengelasan busur
Logam gas
(GMAW)

Pengelasan busur
Berinti fluks
(FCAW)

Pengelasan busur
Tungsten Gas
(GTAW)

Gambar 1.1 Pembagian proses pengelasan


26

Untuk beberapa keperluan seperti penyambungan kontruksi mesin digunakan
pengelasan dengan gas mulia. Pengelasan dengan gas mulia dipilih dikarenakan hasil
dari pengelasan tersebut lebih bersih, kuat, dan disamping itu dapat digunakan pada
material non ferro seperti Aluminium (Al).
Tungsten Innert Gas (TIG welding) adalah metode pengelasan dimana busur
listrik terjadi diantara elektroda yang tidak leleh dengan benda kerja. Sekeliling
elektrodanya disalurkan gas innert yang berfungsi sebagai pelindung terhadap
kontaminasi udara dimana gas tersebut tidak bereaksi dengan zat apapun, sehingga
tiap pencemaran terhadap pengelasan dapat dihindarkan.
Kerusakan merupakan suatu hal yang sering terjadi pada peralatan kilang,
demikian juga dengan MHE (Main Heat Exchanger), pada saat beroperasi MHE
selalu diamati dan dipelajari seluruh parameternya. Perubahan tekanan dan
perubahan unsur metana pada MCR (Multi Componen Refrigeran) ini akan diketahui
bahwa MHE telah mengalami kerusakan dan perlu dilakukan perbaikan, karena
pengaruh kondisi operasi kerusakan yang terjadi seperti retak dan bocor.
Berdasarkan studi literatur dan orientasi lapangan, maka perlunya dilakukan
suatu penelitian untuk melihat kerusakan yang terjadi pada sambungan las pipa
penghubung dari MHE (Main Heat Exchanger) pada kilang gas tersebut. Pipa
penghubung adalah bagian luar MHE terbuat dari material Aluminium-Mg 5083..
Zubir [1], menyatakan bahwa kebocoran dan keretakan pada pipa penghubung akibat
pengelasan seperti: kesalahan pada proses penyambungan (pengelasan), pemakaian


27

arus yang lebih besar dari yang seharusnya digunakan untuk ukuran dan tipe
elektroda.
Elektroda yang digunakan cacat atau retak, serta penggunaan logam las yang
tidak sesuai dengan logam induk. Melihat dari sebab - sebab keretakan dan kebocoran
akibat penyambungan (pengelasan) pada material pipa tersebut, penelitian akan
dilakukan dengan mevariasikan sudut kampuh V tunggal dan kuat arus dengan
menggunakan pengelasan TIG.
Hasil survey dikilang pengolahan gas tersebut didapat data-data kondisi
operasional dari MHE yaitu, pipa penghubung yang akan diteliti terbuat dari material
Al-Mg 5083 dengan Yield Strength, σ y = 21,000 psi (145 MPa), Ultimate Strength

σ

u=

42,000 psi (230 MPa), Elongation 22%. Mempunyai diameter 7 inchi dengan

ketebalan antara (6 - 10) mm. Kondisi operasi gas mengalir di dalam pipa bertekanan
42 - 43, 29 kg/cm2, dan kapasitas gas 11500m3 [1].
Dari data Welding Procedure Specification (WPS) pipa penghubung pada
gambar 1.2 menggunakan sudut kampuh V 700 - 800, voltase pengelasan 20 - 25 volt,
kecepatan pengelasan 5-9 in/menit serta kuat arus yang digunakan 120 A–190 A.
Jenis arus yang digunakan AC - HF, Filler Metal (logam pengisi) ER - 5356 dengan
diameter 3,2 mm.


28

Sambungan pada pipa yang dilas

Gambar 1.2 Main Heat Exchanger [1]

1.2

Perumusan Masalah

Pada proses penyambungan dengan menggunakan pengelasan, banyak tahapan
yang harus diperhatikan untuk mendapatkan hasil yang optimal, mulai dari tahapan
desain, pengerjaan dan perawatan. Tahapan desain yang dimulai dari pemilihan jenis
pengelasan, sampai pada pemilihan bentuk kampuh yang digunakan. Sedangkan pada
tahap pengerjaan akan dipilih kuat arus yang sesuai sampai pada posisi pengelasan.
Pada penelitian ini subjek yang ditinjau adalah material pipa penghubung
MHE yang terbuat dari material Al-Mg 5083, dimana pada penyambungannya
dilakukan dengan proses pengelasan. Proses pengelasan sambungan pipa tersebut


29

sering terjadi kebocoran dan keretakan akibat kurang diperhatikan jenis kampuh dan
besar sudut yang digunakan. Berdasarkan permasalahan di atas, perlu diteliti jenis
kampuh yang sering digunakan yaitu bentuk V tunggal. Dengan memvariasikan sudut
kampuh dan kuat arus yang digunakan, pada kampuh V tunggal logam pengisi dapat
masuk diantara celah sambungan dan menyatukan seluruh permukaan material yang
akan di las. Dengan menggunakan pengelasan TIG diharapkan dapat menghasilkan
suatu sambungan yang optimal baik dari segi kekuatan maupun ketahanan bocor
terhadap gas.
Agar lingkup penelitian ini tidak meluas, maka penelitian ini dibatasi oleh
beberapa hal yaitu:
1

Proses las : Jenis pengelasan yang digunakan adalah TIG (Tungsten Inert Gas),
dilakukan secara manual yang dikerjakan oleh tenaga las yang telah memiliki
sertifikasi. Elektroda yang digunakan adalah Tungsten Type thoirated sesuai
dengan

Standar AWS (American Welding Society) 12 - 80 %,

yang

berdiameter 2,4 mm Filler metal (logam pengisi) dengan spesifikasi SEA 5.0
yang digunakan sesuai standar AWS. AS 12 – 80. ER 5356, diameter 3,2
mm/Root Pass [2].
2

Pengujian: Meliputi pengamatan langsung terhadap cacat yang terjadi setelah
proses pengelasan dan perubahan struktur makro setelah pengujian tarik.


30

1.3

Tujuan Penelitian

1.3.1. Tujuan umum
Secara garis besar tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh
variasi sambungan yang optimal dengan menggunakan sudut kampuh V tunggal dan
kuat arus yang divariasikan pada sambungan material Aluminium - Magnesium 5083,
hasil pengelasan Tungsten Innert Gas (TIG) terhadap kekuatan tarik.
1.3.2. Tujuan khusus
1. Mengukur kekuatan tarik hasil pengelasan akibat variasi besaran sudut
kampuh V 700, 800, 900.
2. Mendapatkan kuat arus yang sesuai untuk pengelasan material Al- Mg 5083.
3. Memeriksa cacat las yang terjadi setelah proses pengelasan
4. Melihat struktur makro pada patahan logam setelah pengujian tarik

1.4

Manfaat Penelitian

Penelitian ini nantinya merupakan suatu upaya nyata pihak perguruan tinggi,
agar dapat memberikan konstribusi dan pengembangan ilmu tentang pengelasan,
terutama dalam pengelasan TIG.
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:
1 Memberikan informasi tentang pengaruh variasi sudut kampuh V tunggal dan
kuat arus pengelasan, untuk mendapatkan hasil yang lebih baik pada sambungan
dengan pengelasan TIG.


31

2 Memberi informasi kepada dunia industri khususnya kepada Kilang gas yang ada
di Nanggroe Aceh Darussalam dan perusahaan - perusahaan lain terutama yang
menggunakan pengelasan TIG dengan material Aluminium (Al-Mg 5083),
tentang sudut kampuh V tunggal dan kuat arus pengelasan TIG, dapat
menghasilkan suatu sambungan yang optimal.


32

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Pengelasan

Pengelasan (Welding) adalah proses penyambungan dua buah logam atau
lebih dengan menggunakan proses pemanasan setempat, sehingga terjadi ikatan
metalurgi antara logam-logam yang disambung. Proses penyambungan logam dewasa
ini banyak dipakai di industri untuk pekerjaan konstruksi, pembuatan mesin,
peralatan pabrik, konstruksi perpipaan serta pekerjaan lain yang memerlukan
sambungan. Dalam setiap proses pengejaan pengelasan harus memenuhi standar
tertentu yaitu: ASME, ( American Society of Mechanical Engineers), API (American
Petroleum Institute). Dalam hal ini pemilihan proses las, pemilihan logam pengisi
(filler metal), perencanaan prosedur las, kualifikasi prosedur pengelasan, perancangan
dan prosedur pabrikasi, serta sistem pengendalian mutu harus dilakukan mengikuti
peraturan yang berlaku dalam standar.
Mawardi [3], agar suatu pelaksanaan konstruksi las dikerjakan dengan benar
dan berhasil, sehingga aman terhadap hasil yang dikerjakan, maka untuk setiap
pekerjaan las harus dimulai dengan pemilihan electroda las, proses pengelasan dan
variabel penting lainnya seperti: bentuk sambungan yang akan dikerjakan, baik di
pabrikasi maupun dilapangan, serta perlakuan panas yang akan dilakukan pada awal
dan selesainya pengelasan, PHT (Post Heat Treatment), PWHT (Post Weld Heat


33

Treatment ) dan arus listrik yang dipakai, untuk semua pekerjaan tersebut perlu
adanya spesifikasi prosedur pengelasan, WPS (Welding Procedure Specification).
Pada pengelasan TIG prosedur telah dirancang menurut ketentuan AWS,
standar diuji kualitas nya dengan berbagai uji test baik NDT (Non Destructif Test)
maupun mechanical test result, yang dibuktikan dengan suatu kualifikasi yang
disebut kualifikasi prosedur. Pelaksanaan kualifikasi diatur oleh ASME sect IX
standar.
Pengelasan yang paling popular di Indonesia yaitu pengelasan dengan busur
nyala listrik (SMAW), dibeberapa Industri yang mempergunakan teknologi canggih,
telah menggunakan jenis las TIG, MIG dan las tahan listrik (ERW). serta las busur
terendam (SAW).
Jenis-jenis pengelasan yang umumnya dilakukan adalah:
1. Proses pengelasan busur logam terbungkus (SMAW)
Salah satu jenis proses las busur listrik elektoda terumpan, yang

menggunakan

busur listrik yang terjadi antara elektroda dan benda kerja setempat, kemudian
membentuk paduan serta membeku menjadi lasan. Elektroda terbungkus yang
berfungsi sebagai fluks akan terbakar pada waktu proses pengelasan dan gas yang
terjadi akan melindungi proses pengelasan terhadap pengaruh udara luar, cairan
yang terbungkus akan terapung membeku pada permukaan las yang disebut slag.
Proses pengelasan elektroda terbungkus terlihat pada gambar 2.1


34

Gambar.2.1 Proses pengelasan busur las terbungkus (SMAW)
2. Proses pengelasan busur terendam (SAW)
Ini adalah salah satu pengelasan dimana logam cair ditutup dengan fluks yang
diatur melalui suatu penampang fluks dan elektroda yang merupakan kawat pejal
diumpankan secara terus menerus, dalam pengelasan ini busur listrik nya
terendam dalam fluks dapat dilihat pada gambar 2.2. Prinsip las busur terendam
ini material yang dilas adalah baja karbon rendah, dengan kadar karbon tidak
lebih dari 0, 05%. Baja karbon menengah dan baja konstruksi paduan rendah
dapat juga dilas dengan proses SAW, namun harus dengan perlakuan panas
khusus dan elektroda khusus.

Gambar. 2.2 Proses Pengelasan Busur Terendam (SAW)


35

3. Proses pengelasan busur logam gas (GMAW)
Jenis pengelasan ini menggunakan busur api listrik sebagai sumber panas untuk
peleburan logam, perlindungan terhadap logam cair menggunakan gas mulia
(inert gas) atau CO2 merupakan elektroda terumpan yang diperlihatkan pada
gambar 2.3. Proses GMAW dimodifikasikan juga dengan proses menggunakan
fluks yaitu dengan penambahan fluks yang magnetig (magnetizen - fluks) atau
fluks yang diberikan sebagai inti (fluks cored wire).

Gambar.2.3 Proses pengelasan busur logam gas (GMAW)

4. Proses pengelasan busur berinti fluks (FCAW)
FCAW merupakan proses pengelasan busur listrik elektroda terumpan. Proses
peleburan logam terjadi diantara logam induk dengan elektroda berbentuk
turbolens yang sekaligus menjadi bahan pengisi, fluks merupakan inti dari
elektroda dan terbakar menjadi gas, akan melindugi proses dari udara luar, seperti
gambar 2.4.


36

Gambar.2.4 Proses pengelasan berinti fluks (FCAW)
5. Proses pengelasan busur tungsten gas (GTAW)
Pengelasan dengan memakai busur nyala api yang menghasilkan elektroda tetap
yang terbuat dari tungsten (wolfram), sedangkan bahan penambah terbuat dari
bahan yang sama atau sejenis dengan bahan yang dilas dan terpisah dari
torch, untuk mencegah oksidasi dipakai gas pelindung yang keluar dari torch
biasanya berupa gas argon 99%. Pada proses pengelasan ini peleburan logam
terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dan
logam induk. Proses pengelasan busur tungsten gas dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Proses Pengelasan Busur Tungsten Gas (GTAW)


37

2.2 Desain Sambungan Las

Desain sambungan las dan bentuk sambungan (welding joint), serta bentuk
dan ukuran alur las dalam konstruksi untuk merancang sambungan las adalah:
1. Persyaratan umum atau spesifikasi mutu (kekuatan) yang di inginkan.
2. Bentuk dan ukuran konstruksi las
3. Tegangan timbul akibat pengelasan (residual stress), maupun tegangan yang
diperhitungkan akan timbul akibat pemakaian (pembebanan)
4. Jenis proses las yang boleh dipakai
Beberapa Standar telah mengatur jenis – jenis sambungan, ada sembilan
jenis alur sambungan (kampuh) las yang utama seperti pada gambar 2.6

Gambar 2.6 Jenis-jenis Alur Sambungan ( Kampuh) Las [4]


38

2.3

Pengelasan TIG

TIG (Tungsten Innert Gas) adalah suatu proses pengelasan busur listrik
elektroda tidak terumpan, dengan menggunakan gas mulia sebagai pelindung terhadap
pengaruh udara luar, Pada proses pengelasan TIG peleburan logam terjadi karena
panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dengan logam induk.
Pada jenis ini logam pengisi dimasukan kedalam daerah arus busur
sehingga mencair dan terbawa ke logam induk. Las TIG dapat dilaksanakan secara
manual atau secara otomatis dengan mengotomatisasikan cara pengumpanan logam
pengisi.
Penggunaan las TIG mempunyai dua keuntungan, pertama kecepatan
pengumpanan logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus listrik sehingga
penetrasi kedalam logam induk dapat diatur semaunya. Cara pengaturan ini
memungkinkan las TIG dapat digunakan dengan memuaskan baik untuk pelat baja
tipis maupun pelat yang tebal. Sedangkan untuk Aluminium karena permukaannya
selalu dilapisi dengan oksida yang mempunyai titik cair yang tinggi, maka sebaiknya
memakai arus bolak balik frekuensi tinggi.
Sumber listrik yang digunakan untuk pengelasan TIG dapat berupa listrik
DC atau listrik AC. Pada umumnya dalam proses pengelasan TIG sumber listrik yang
digunakan mempunyai karakteristik yang lamban, sehingga dalam menggunakan
listrik DC untuk memulai menimbulkan busur perlu ditambah dengan listrik AC
frekuensi tinggi. Elektroda yang digunakan terbuat dari Wolfram murni atau paduan
antara wolfram – torium, yang berbentuk batang dengan garis tengah antara 1,0 mm


39

sampai 4,8 mm. Gas yang dipakai untuk pelindung adalah gas Argon murni, karena
pencampuran dengan O2 atau CO2 yang bersifat oksidator akan mempercepat keausan
ujung elektroda. Skema las TIG seperti diperlihatkan pada gambar, 2.7.

8
9

5
7

10

1

2

4

6

3

11

Keterangan Gambar.
1. Gas Argon
2. Box Pengatur Suhu pengelasan
3. Saluran Elektroda
4. Saluran Gas
5. Penyuplai Air dingin
6. Saluran Work
7. Saluran Air keluar
8. Torch
9. Logam Pengisi
10. Logam induk
11. Tombol kaki

Gambar 2.7 Skema Las TIG


40

Penggunaan logam pengisi tidak ada batasnya, biasanya logam pengisi
diambil logam yang mempunyai komposisi yang sama dengan logam induk.
Penggunaan mesin las TIG untuk beberapa jenis logam dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Penggunaan Mesin Las TIG untuk beberapa logam [4]
Logam
Baja
Baja tahan karat
Besi cor
Aluminium dan
Paduannya
Magnesium dan
Paduannya
Tembaga dan
Paduannya
Aluminium brons

Listrik AC Frekuensi
tinggi.

Terbatas
Tebatas
Terbatas
Sesuai
Sesuai
Terbatas
Sesuai

Listrik Dc polaritas
lurus

Listrik DC
polaritas balik

Sesuai
Sesuai
Sesuai
-

utk

Sesuai
Terbatas

dapat
pelat
tipis
dapat untuk pelat
tipis
-

Sumber: Teknologi pengelasan logam
2.4

Metalurgi Las

Pengelasan adalah proses penyambungan dengan menggunakan energi
panas, karena proses ini maka logam disekitar lasan mengalami siklus termal cepat
yang menyebabkan terjadinya perubahan – perubahan metalurgi yang rumit,
deformasi dan tegangan – tegangan termal. Hal ini sangat erat hubunganya dengan
ketangguhan, cacat las, retak dan lain sebagainya yang umumnya mempunyai
pengaruh yang fatal terhadap keamanan dan konstruksi las
Sibarani [5], Logam akan mengalami pengaruh pemanasan akibat pengelasan
dan mengalami perubahan struktur mikro disekitar daerah lasan. Bentuk struktur


41

mikro bergantung pada temperatur tertinggi yang dicapai pada pengelasan, kecepatan
pengelasan dan laju pendinginan daerah lasan. Daerah logam yang mengalami
perubahan struktur mikro akibat mengalami pemanasan karena pengelasan disebut
daerah pengaruh panas (DPP), atau Heat Affected Zone.
Harsono W [4], menjelaskan daerah lasan terdiri dari tiga bagian:
1. Logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair
kemudian membeku.
2. Fusion Line, garis penggabungan atau garis batas cair antara logam las dan
logam Induk
3. Daerah pengaruh panas disebut HAZ (Heat Affected Zone), adalah logam
dasar yang bersebelahan dengan logam las selama pengelasan mengalami
pemanasan dan pendinginan yang cepat Pembagian daerah lasan dapat dilihat
pada gambar 2.8.
2

3
1

4

Keterangan: 1. Weld Metal (Logam Las)
2. Fusion Line (Garis Penggabungan)
3. H A Z (Daerah Pengaruh Panas)
4. Logam Induk

Gambar 2.8 Pembagian Daerah Las


42

2.4.1

Siklus termal daerah las
Siklus termal las adalah proses pemanasan dan pendinginan pada daerah lasan,

sebagai contoh dapat dilihat pada gambar. 2.9 dan gambar 2.10, menunjukan siklus
termal daerah lasan. Pada gambar 2.9 dapat dilihat siklus termal dari beberapa tempat
dalam daerah HAZ dengan kondisi pengelasan tetap, sedangkan pada gambar 2.10
menunjukan siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang berbeda.
Lamanya pendinginan dalam suatu daerah temperatur tertentu dari suatu siklus termal
las sangat mempengaruhi kualitas sambungan, karena itu banyak sekali usaha-usaha
pendekatan untuk menentukan lamanya waktu pendinginan tersebut.
Struktur makro dan sifat mekanik dari daerah HAZ sebagian besar tergantung
pada lamanya pendinginan dari temperatur 8000C sampai 5000C, sedangkan retak
dingin dimana hidrogen memegang peranan penting terjadinya sangat tergantung oleh
lamanya pendinginan dari temperatur 8000C sampai 3000C atau 1000C.

Gambar 2.9 Siklus termal dari beberapa tempat dalam daerah HAZ


43

Gambar 2.10 Siklus termal disekitar lasan dengan kondisi pengelasan yang
berbeda
2.4.2

Ketangguhan daerah lasan
Bila patah getas terjadi pada logam dengan daya tahan yang rendah,

perpatahan tersebut dapat merambat dengan kecepatan sampai 200 m/detik, yang
dapat menyebabkan kerusakan dalam waktu yang sangat singkat sekali.
Dalam hal sambungan las patah getas ini menjadi lebih penting karena
adanya faktor – faktor yang membantu seperti: konsentrasi tegangan, struktur tidak
sesuai dan adanya cacat dalam lasan. Pengaruh struktur logam las terhadap
ketangguhan pada dasarnya sama seperti pada batas las, tetapi pada logam las dalam
proses pengelasan ini mencair dan kemudian membeku maka kemungkinan besar
terjadi pemisahan komponen yang menyebabkan terjadinya struktur yang tidak
homogen.
2.4.3

Ketangguhan logam las
Logam las adalah logam yang dalam proses pengelasan mencair kemudian

membeku, sehingga logam las ini banyak sekali mengandung oksigen dan gas – gas


44

lain. Komposisi logam las sudah barang tentu tergantung daripada proses pengelasan
tetapi dapat diperkirakan bahwa komposisinya terdiri dari komponen logam induk dan
komponen bahan las yang digunakan.
Dalam menganalisa ketangguhan logam las harus diperhatikan pengaruh
unsur lain yang terserap selama proses pengelasan, terutama oksigen, dan pengaruh
dari struktur logam itu sendiri. Struktur logam daerah pengaruh panas atau HAZ
berubah secara berangsur dari struktur logam induk ke struktur logam las, pada
daerah HAZ dekat dengan daerah lebur, kristal tumbuh dengan cepat dan membentuk
butir-butir kasar daerah ini dinamakan batas las.
Didalam daerah pengaruh panas besar butir dan struktur berubah sesuai
dengan siklus termal yang terjadi pada waktu pengelasan, karena siklus termal yang
terjadi sangat komplek sehingga ketangguhannyapun semakin komplek.
2.4.4

Retak pada daerah las
Retak las dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu retak dingin dan retak

panas. Retak dingin adalah: retak yang terjadi di daerah las pada suhu dibawah suhu
transformasi martensit (Ms) yang tinggi nya kira – kira 3000 C. Retak dingin dapat
terjadi tidak hanya pada daerah HAZ, tetapi juga pada logam las.
Sedangkan retak panas adalah retak yang terjadi pada suhu diatas 5500 C,
retak panas yang sering terjadi pada logam las karena pembekuan biasanya berbentuk
retak kawah, dan retak memanjang.


45

2.5

Aluminium

Aluminium adalah paduan logam ringan yang mempunyai kekuatan tinggi
tahan terhadap korosi, dan merupakan konduktor listrik yang cukup baik. Paduan
Aluminium dapat diklasifikasikan dalam tiga bagian yaitu:
1. Berdasarkan pembuatan, klasifikasi paduan cor dan paduan tempa
2. Berdasarkan perlakuan panas
3. Berdasarkan unsur – unsur paduan
Berdasarkan klasifikasinya aluminium dibagi dalam tujuh jenis yaitu :
1. Jenis Al – murni (seri 1000)
Jenis ini adalah Aluminium dengan kemurnian antara 99% s/d 99,9%, Aluminium
dalam seri ini disamping sifatnya baik dan tahan karat, konduksi panas
dan konduksi listrik yang dapat memiliki sifat yang memuaskan dalam mampu
las dan mampu potong, hal yang kurang menguntungkan adalah dari segi
kekuatannya yang rendah.
2. Jenis paduan Al – Cu (seri 2000)
Jenis Paduan Al – Cu adalah jenis yang dapat diperlaku panaskan, dengan
melalui pengelasan endap atau penyepuhan sifat mekanik. Paduan ini dapat
menyamai sifat sifat dari baja lunak, tetapi daya tahan korosinya rendah bila
dibandingkan dengan jenis paduan yang lainnya, sifat mampu las nya juga kurang
baik, paduan jenis ini biasa digunakan pada konstruksi keling dan banyak sekali
digunakan pada konstruksi pesawat terbang.


46

3. Jenis paduan Al – Mn (seri 3000)
Paduan ini adalah jenis yang tidak dapat diperlaku – panaskan sehingga penaikan
kekuatannya hanya dapat diusahakan melalui pengerjaan dingin dalam proses
pembuatannya dari segi kekuatan jenis paduan ini lebih unggul dari pada jenis
Aluminium murni.
4. Paduan jenis Al – Si (seri 4000)
Paduan Al – Si termasuk jenis yang tidak dapat diperlaku panaskan, jenis ini
dalam keadaan cair mempunyai sifat mampu alir yang baik dan dalam proses
pembekuanya hampir tidak terjadi retak. Karena sifat – sifat nya, maka paduan
jenis ini banyak digunakan sebagai bahan atau logam las dalam pengelasan
paduan aluminium baik paduan cor maupun paduan tempa.
5. Paduan jenis Al – Mg (seri 5000)
Jenis ini tidak termasuk paduan yang

tidak dapat diperlaku – panaskan,

tetapi mempunyai sifat yang baik dalam daya tahan korosi, terutama korosi
oleh air laut, dan dalam sifat mampu – las nya. Paduan Al – Mg banyak
digunakan tidak hanya dalam konstruksi umum, tetapi juga untuk tangki – tangki
penyimpanan gas alam cair dan oksigen cair. Karena Al – Mg mempunyai sifat
tahan korosi dan ringan, maka dapat digunakan untuk pekerjaan konstruksi
terutama untuk daerah yang berkorosif.
6. Paduan jenis AL – Mg – Si (seri 6000)
Paduan ini termasuk jenis yang dapat diperlaku – panaskan, dan mempunyai sifat
mampu potong, mampu las dan daya tahan korosi yang cukup. Sifat yang kurang


47

baik dari paduan ini adalah terjadi pelunakan pada daerah las sebagai akibat dari
panas pengelasan yang timbul.
7. Paduan jenia AL – Zn (seri 7000)
Paduan ini termasuk jenis yang dapat diperlaku – panaskan, sifat mampu - las
dan daya tahannya terhadap korosi kurang menguntungkan. Paduan Al – Zn – Mg
saat sekarang ini mulai banyak digunakan dalam konstruksi las, karena jenis ini
mempunyai sifat mampu las dan daya tahan korosi yang lebih baik dari pada
paduan dasar Al – Zn.
2.5.1. Aluminium-Magnesium
Dalam paduan biner Al-Mg satu fasa yang ada dalam keseimbangan dengan
larutan padat yang merupakan senyawa antar logam yaitu Al3Mg2. Sel satuannya
merupakan senyawa antar hexagonal susunan rapat (cph) tetapi ada juga dilaporkan
bahwa sel satuannya merupakan kubus berpusat muka (fcc) rumit. Titik eutektiknya
adalah 4500 C, 35% Mg dan batas kelarutan padatnya pada temperatur eutektik adalah
17,4% Mg, yang menurun pada temperetur biasa sampai kira-kira 1,9% Mg,
kemampuan penuaan dapat diharapkan secara praktis penambahan Mg tidaklah
banyak, pengerasan penuaan yang berarti tidak diharapkan.
Senyawa β mempunyai masa jenis yang rendah dan mudah teroksidasi, oleh
karena itu biasanya ditambahkan sedikit flux dari Be sebagai contoh 0,004%. Paduan
Al-Mg mempunyai titik cair pada suhu 6500 C, temperatur kritis pada daerah HAZ


48

adalah 2500 C disini sudah terjadi perubahan Fasa dapat dilihat pada gambar. 2.11
diagram fasa dari AL-Mg.

Gambar. 2.11 Diagram Fasa titik cair Al-Mg 5083

Pipa penghubung dari MHE yang digunakan pada penelitian ini terbuat
dari material paduan Al – Mg 5083, yang mempunyai komposisi kimia seperti
tabel 2.2.
Tabel. 2.2 Komposisi Kimia Aluminium- Mg 5083 dapat dilihat pada tabel [6]
Unsur
Komposisi
% (berat)

Mg
4-4,9

Si
0,4

Fe
0,4

Cu
0,1

Mn
0,4-1

Cr
0,05-0,25

Zn
0,25

Ti
0,15

Sumber: Mat web.com


49

Magnesium adalah unsur utama didalam AL-Mg yang mendapatkan kekuatan
tinggi dan ketangguhan yang baik melalui kerja dingin, bersama ketahanan korosi
yang sempurna dan mampu las. AL –Mg silika alloy (paduan), bila diberikan
perlakuan panas masih menghasilkan ketahanan kaorosi yang baik dan mampu las
yang baik, sedangkan AL Zink magnesium Alloy (paduan) dapat memberikan
ketahanan korosi, mampu las dan kekuatan yamg sangat tinggi ini apabila
ditambahkan ke Aluminium Tembaga Alloy untuk memperbaiki karakteristik proses
pelunakan.
Data-data mengenai keseimbangan dan penguapan dari AL-Mg dapat dilihat
pada gambar 2.12

Gambar, 2.12 Diagram kesetimbangan Fasa AL-Mg, dan penguapan dari
Magnesium


50

Untuk pelarutan zat padat dari Aluminium-Magnesium dapat dilihat pada
tabel 2.3. Pada tabel dapat diketahui tekanan menurunkan kemampuan pelarutan
pada 1 GN/m2, kelarutan pada temperatur 7230K adalah 11% Mg. Sedangkan pada
7000K adalah 10,3% Mg, pada temperatur 6000K adalah 6,3%,dan pada temperatur
5000K adalah 3% Mg.
Tabel, 2.3 Pelarutan Zat padat dari Aluminium-Magnesium
0

K
723
700
650
600
550
500
450
400
300

0

F
842
800
710
620
530
440
350
260
80

Larutan
% wt
17,4
15,3
11,5
8,1
5,5
3,7
2,6
2,0
1,9

Larutan
% at
18,5
16,4
12,5
9,0
6,4
4,5
3,3
2,7
2,3

Sumber: Pengetahuan bahan Teknik

2.6

Jenis Kampuh

Salah satu yang harus dipersiapkan sebelum melakukan pengelasan adalah
pembuatan kampuh las. Kampuh las berguna sebagai tempat pengisian logam pengisi
(elektroda) yang ikut mencair. Bentuk kampuh sangat mempengaruhi efisiensi
sambungan dan jaminan sambungan
Harsono.W [4], Pada dasarnya pemilihan bentuk kampuh menuju kepada
penurunan pemasukan panas dan penurunan logam las pada tingkat harga terendah
dan tidak menurunkan mutu dari sambungan.


51

Lincoln Electric [7], ada tiga aturan dalam pemilihan sambungan dan
kampuh:
1. Pemilihan sambungan yang memerlukan sedikit logam pengisi.
2. Penggunaan akar kampuh yang minimum dengan sudut yang kecil agar
dapat mengurangi jumlah logam pengisi.
3. Pada pelat yang tebal menggunakan kampuh ganda untuk mengurangi logam
pengisi.
Pada penelitian ini alur kampuh yang sesuai dengan tebal material pelat yang
digunakan (7 mm) jadi alur kampuh yang sesuai yaitu alur V tunggal, bentuk dan
ukuran kampuh telah di standarkan oleh American Welding Society (AWS). Dengan
variasi sudut kampuh 700, 800, 900, menggunakan kuat arus 100A, 125A dan 150 A.

2.7

Kekuatan Sambungan Las

2.7.1 Kekuatan tarik
Dalam sambungan las sifat tarik sangat dipengaruhi oleh sifat dari logam
induk, sifat daerah HAZ, sifat logam las dan sifat – sifat dinamik dari sambungan
berhubungan erat dengan geometri dan distribusi tegangan dalam sambungan.
Dalam pengujian batang uji tersebut dibebani dengan kenaikan beban sedikit
demi sedikit sampai batang uji patah, sifat – sifat tariknya dapat dihitung dengan
persamaan berikut:


52

Tegangan ;

σ=

F
(kg / mm 2 )
A0

(2.1)

F = beban (kg)
A0 = luas mula dari penampang benda uji (mm2)
Regangan:

ε=

L−L0
x 100 %
L0

(2.2)

L0 = panjang mula dari benda uji
L = panjang benda uji yang dibebani
Reduksi Penampang: RA =

A0 −A f
A0

x 100 %

(2.3)

A0 = Luas penampang mula
Af = Luas penampang akhir

2.8 Struktur Makro

Pada pengujian struktur makro dilakukan pengamatan bagian penampang pada
material aluminium yang patah setelah pengujian. Kemudian dilakukan pengamatan
untuk mengetahui bentuk butir makro pada aluminium dari tepi menuju kepusat
daerah patahan.
Struktur dendritik yang diperlihatkan pada gambar 2.13 terbentuk ketika
kecepatan pembekuan meningkat, dendrit ini berkembang dalam arah tiga dimensi
sehingga amat sulit untuk diamati karena hanya pada potongan bidang yang dapat
diamati.


53

Gambar 2.13 Bentuk Struktur Dendritik

2.8.1 Strutur Makro Daerah Pengaruh Panas (HAZ)
Struktur, kekerasan dan berlangsungnya transformasi dari daerah HAZ dapat
dibaca dengan segera pada diagram transformasi pendinginan berlanjut atau diagram
CCT. Diagram semacam ini dapat digunakan untuk membahas pengaruh struktur
terhadap retak las, keuletan. Yang kemudian dapat dipakai menentukan prosedur dan
cara pengelasan.
Suatu contoh dari diagram CCT ditunjukan pada gambar 2.14 disini
ditunjukan hubungan antara suhu mula dan suhu akhir transformasi dengan lama
pendinginan dari 8000C (garis tebal). Garis putus menunjukan beberapa contoh siklus
termal las yang bila digabung dengan garis tebal dari diagram CCT seperti
diperlihatkan pada gambar menunjukan tahap-tahap transformasi selama pendinginan
dan dapat dipakai untuk meramalkan struktur akhir yang akan dibentuk.


54

Gambar 2.14 Hubungan antara suhu mula dan suhu akhir transformasi dengan
lama pendinginan dari 8000C
2.8.2

Ketangguhan dan Penggetasan Batas Las
Struktur logam pada daerah pengaruh panas (HAZ) berubah secara berangsur

dari struktur logam las, sepeti yang terlihat pada gambar 2.15. Pada daerah HAZ yang
dekat dengan garis lebur, kristalnya tumbuh dengan cepat dan membentuk butir-butir
kasar, daerah ini dinamakan batas las.

Gambar. 2.15. Skema Struktur Mikro pada daerah HAZ

55

Didalam daerah pengaruh panas, besar butir dan struktur berubah sesuai
dengan siklus termal yang terjadi sewaktu pengelasan. Karena siklus termal yang
terjadi sangat rumit maka dengan sendirinya perubahan ketangguhannyapun sangat
rumit, hal ini dapat dilihat pada diagram dalam gambar 2.16.

Gambar. 2.16. Perubahan Temperatur Transisi pada Lasan
Pada daerah batas las dimana butir-butirnya sangat kasar, logam menjadi
getas dan disebut penggetasan batas las.

2.9 Kerangka konsep

Hasil yang diperoleh dalam suatu penelitian dipengaruhi oleh variabel
penelitian itu sendiri. Kerangka konsep dalam penelitian ini digambarkan pada
gambar 2.17. Dapat dilihat permasalahan penyambungan pipa penghubung MHE
(Al – Mg 5083), yang menggunakan pengelasan TIG. Hasil dari pengelasan untuk
melihat ketangguhan dari sambungan kampuh V tunggal menggunakan Variasi sudut,
Variasi besar arus dan logam pengisi yang digunakan.


56

Permasalahan:
Penyambungan pipa
penghubung MHE
(Al-Mg5083)

Kerusakan yg terjadi:
● bocor
● retak

Pengelasan TIG
●variasi sudut kampuh
●variasi besar arus
●logam pengisi yang sesuai

Penyebab kerusakan:
● proses pengelasan yg tidak
sesuai
● desain kampuh /
sambungan yang belum
tepat
● arus yang tidak sesuai

Pengujian
● cacat las
● tarik
● struktur makro

Hasil Penelitian
●sudut kampuh yang optimal
●kuat arus yang sesuai
●cacat las
● kekuatan tarik hasil pengelasan
● struktur makro

Gambar 2.17 Kerangka Konsep Penelitian


57

BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1

Pendahuluan

Aluminium merupakan logam ringan mempunyai ketahanan korosi yang baik,
hantaran listrik yang baik serta sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam.
Kekuatan mekaniknya yang sangat meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Mn,
Zn, Ni, dan sebagainya, material ini dipergunakan didalam bidang yang luas
bukan saja untuk peralatan rumah tangga tapi juga dipakai untuk keperluan
material pesawat terbang, mobil, kapal laut serta konstruksi.
Paduan Aluminium-Magnesium (Al-Mg) mempunyai ketahanan korosi yang
sangat baik, sejak lama disebut hidronalim dan dikenal sebagai paduan yang tahan
korosi. Cu dan Fe sangat berbahaya bagi ketahanan korosi terutama Cu sangat
memberikan pengaruhnya. Paduan Aluminium-Magnesium 5083 yang dianil adalah
paduan antara (4,5 % Mg) kuat dan mudah dilas oleh karena itu sekarang dipakai
sebagai bahan untuk tangki LNG. Indentifikasi jenis material pipa penghubung
(MHE) yang terbuat dari Alumunium - Mg 5083 dengan sifat mekanik sebelum
dilakukan pengelasan, seperti diperlihatkan pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Sifat Mekanik Material Al-Mg 5083
Sifat Mekanik Al-Mg 5083
Tensile Yield Strength (MPa)
Tensile Strength Ultimate (MPa)
Elongation (%)

701.88
287.53
10.08

Sumber: Hasil Penelitian


58

Proses pengelasan yang lazim dilakukan untuk penyambungan paduan
Aluminium-Magnesium 5083 adalah TIG. Pengelasan TIG suatu proses pengelasan
busur listrik elektroda tidak terumpan dengan menggunakan gas mulia sebagai
pelindung terhadap udara luar. Pada proses pengelasan TIG peleburan terhadap logam
terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dengan logam
induk. Penggunaan las TIG mempunyai dua keuntungan :
1.

Kecepatan pengumpanan logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus
listrik sehingga penetrasi kedalam logam induk dapat mudah diatur

2.

Kualitas yang lebih baik dari daerah lasan

4.2 Spesimen Uji Tarik Al-Mg 5083

Seperti yang telah dijelaskan pada Bab 3 sebelumnya, bentuk spesimen
disesuaikan dengan standard AWS A5.28 untuk pengujian tarik. Gambar 4.1
memperlihatkan bentuk spesimen uji tarik.

Gambar 4.1 Spesimen Uji tarik


59

4.3 Sifat Mekanis Al-Mg 5083 Hasil Uji Tarik

Kekuatan suatu material dapat dilihat dari beberapa variabel pengujian, baik
mekanis maupun fisis. Salah satu pengujian mekanis yang sering dilakukan adalah
pengujian tarik. Pada penelitian ini sasaran utama yang ingin dicapai adalah
mengetahui kekuatan tarik material paduan Al-Mg 5083 yang telah mengalami proses
pengelasan TIG. Sebagaimana telah dipaparkan pada Bab pendahuluan, material ini
digunakan pada pipa-pipa dikilang LNG Arun.
Dengan memvariasikan besarnya sudut kampuh dan kuat arus diharapkan
hasil kekuatan tarik dari material paduan Al-Mg 5083 dapat meningkat. Setelah
semua spesimen dilakukan pengujian tarik menggunakan universal testing machine
dan dilakukan perhitungan, maka didapat sejumlah parameter hasil pengujian. Tipikal
grafik tegangan regangan yang dihasilkan dari masing-masing variasi sudut kampuh
dan kuat arus diperlihatkan pada gambar 4.2 s.d 4.7, sedangkan parameter hasil
pengujian tersebut ditabelkan pada tabel 4.2.
Gambar 4.2 s.d 4.3 adalah grafik tipikal tegangan vs regangan tarik untuk
sudut kampuh 700 dengan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A. Dari ketiga gambar
tersebut dapat diperoleh informasi bahwa grafik mempunyai daerah elastistas yang
cukup jelas. Disini terlihat juga adanya fenomena perpanjangan yang cukup jelas
terjadi pada sudut kampuh 700. Dari kontur grafik menunjukan bahwa pengelasan
material paduan Al-Mg 5083 dengan sudut kampuh 700 mempunyai sifat yang relatif
ulet.


60

(a)

(b)
Gambar 4.2 Tipikal grafik tegangan vs regangan tarik sudut kampuh 700
(a) Kuat arus 100A (b) kuat arus 125A


61

Kuat arus 150 A
Karakteristik grafik dari hasil pengujian tarik untuk pengelasan paduan Al-Mg
5083 dengan sudut kampuh 800 tidak jauh berbeda dengan pengelasan paduan Al-Mg
5083 dengan sudut kampuh 700 (Gambar 4.4 s.d 4.6). Dari ketiga gambar tersebut
dapat juga diperoleh informasi bahwa grafik mempunyai daerah elastistas yang cukup
jelas. Disini juga terlihat adanya fenomena perpanjangan yang cukup jelas pada saat
penarikan. Dari kontur grafik ini menunjukan bahwa pengelasan material paduan AlMg 5083 dengan sudut kampuh 800 juga mempunyai sifat yang relatif ulet.


62

(a)
10,5

Tegangan Kgf/mm2

9,8

5,7

4,6

2,3

0
6

0

12

18

24

30

Regangan %

(b)

11

Tegangan Kgf/mm2

8,8

7,8

5,5

3,6

0
0

11

22

33

44

55

Regangan %



63

11

Tegangan Kgf/mm2

8,2

7,4

5,6

4,3

0
0

13

26
39
Regangan %

52

65

Kuat arus 150 A
Karakteristik grafik dari hasil pengujian tarik untuk pengelasan paduan Al-Mg
5083 dengan sudut kampuh 900 berbeda dengan pengelasan paduan Al-Mg 5083
dengan sudut kampuh 700 dan 800 (Gambar 4.7 s.d 4.9). Pada pengelasan dengan
sudut kampuh ini, menggunakan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A mempunyai
kontur grafik yang cenderung lurus. Disini terlihat kecilnya terjadi perpanjangan pada
saat penarikan dan daerah elastistas tidak terlihat dengan jelas. Dari kontur grafik
yang ditampilkan menunjukan bahwa pengelasan material paduan Al-Mg 5083
dengan sudut kampuh 900 juga mempunyai sifat yang relatif getas.


64

(a)
15

Tegangan Kgf/mm2

13.5

10,6

7,2

4,5

0
0

6

18

12

24

30

Regangan %

(b)

15

Tegangan Kgf/mm2

12,4

9,1

7,4

5,7

0
0

3,5

7

10,5

14

17,5

Regangan %



65

15

Tegangan Kgf/mm2

11.7

8,5

5,0

3,0

0
0

12

6

24

18

30

Regangan %

Kuat arus 150 A
Tabel 4.2 Data nilai rata-rata hasil pengujian

α

I

V

v(in/menit)

H

F (N)

700
700
700
800
800
900
900
900
900

100
125
150
100
125
150
100
125
150

30
30
30
30
30
30
30
30
30

5
5
5
7
7
7
9
9
9

480
480
480
342.8
342.8
342.8
266.6
266.6
266.6

10596.88
9749.95
8814.29
13199.16
11621.23
10922.00
17960.09
16448.90
15526.72

A0(mm) σ y (Mpa) σ u (Mpa)

134.40
134.90
136.32
136.32
133.00
134.40
133.00
134.40
134.90

48.54
42.12
35.43
56.09
50.41
42.62
71.32
61.42
52.30

78.85
72.27
64.66
96.82
87.37
81.26
135.04
122.38
115.10

Sumber: Hasil penelitian


66

Parameter hasil pengujian yang tercatat dapat ditabelkan pada tabel 4.2. Dari
tabel 4.2 dapat dilihat untuk sudut kampuh 700 dengan kuat arus 100 A, 125 A dan
150 A memiliki kekuatan tarik yang berbeda. Pada sudut kampuh 700 kekuatan tarik
tertinggi terjadi pada kuat arus 100 A, sebesar (78.85 MPa) dan yang terendah pada
kuat arus 150 A, yaitu (64.66 MPa).
Hal yang sama juga terjadi pada sudut kampuh 800 dan 900. Pada sudut
kampuh 800, kekuatan tarik tertinggi sebesar (96.82 MPa) terjadi pada kuat arus
100 A dan terendah pada kuat arus 150 A (81.26 MPa). Demikian juga pada sudut
kampuh 900, pada kuat arus 100 A menghasilkan kekuatan tarik yang lebih baik
dibandingkan kuat arus 125 A dan 150 A, yaitu (135.04 MPa), sedangkan yang
trerendah (115.10 MPa)
Dari hasil di atas terlihat bahwa pada pengelasan TIG untuk paduan Al-Mg
5083, faktor kuat arus sangat mempengaruhi hasil lasan (kekuatan tarik). Disini
terlihat kuat arus 100 A dapat menghasilkan kekuatan las yang lebih baik
dibandingkan 125 A dan 150 A. Pada tabel 4.2 juga menunjukan bahwa kuat arus
semakin tinggi akan menyebabkan kekuatan las menurun, dengan kata lain kuat arus
yang besar belum menjamin kekuatan las akan meningkat. dapat digambarkan dalam
bentuk grafik berdasarkan kuat arus dari masing-masing variasi sudut kampuh.
Gambar 4.8 s.d 4.10 memperlihatkan hasil pengelasan dengan kuat arus 100 A,
125 A dan 150 A berdasarkan variasi sudut kampuh. Gambar 4.8 memperlihatkan
hasil pengelasan dengan kuat arus 100 A, disini terlihat sudut kampuh 900
mempunyai tegangan tarik rata-rata lebih baik dibandingkan sudut kampuh 800 dan


67

700. Tegangan tarik terendah pada kuat arus 100 A terjadi pada sudut kampuh 700.
Hal yang sama juga terjadi pada pengelasan dengan kuat arus 125 A dan 150 A
(gambar 4.9 dan 4.10). Dari ketiga grafik tersebut dapat dikatakan bahwa untuk
pengelasan material paduan Al-Mg 5083 luasan sudut kampuh sangat mempengaruhi
kekuatan pengelasan.

Tegangan Tarik (MPa)

150

sudut 70

sudut 80

sudut 90

120

90

60

30

0

1

2

3

Spesim en

Gambar 4.8 Grafik hasil uji tarik Spesimen Las sudut 700, 800 dan 900
menggunakan arus pengelasan 100 A


68

sudut 70

sudut 80

sudut 90


150
120
90
60
30
0

3

2

1

Spesim en



150

sudut 70

sudut 80

sudut 90

120
90
60
30
0

1

2

3

Spesim en



69

4.4

Analisa statistik dengan metode Anova (Varian)

Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh variabel bebas (kuat arus dan sudut
kampuh) terhadap variabel tidak bebas tegangan (tensile), maka perlu dilakukan uji
statistik. Salah satu metode statistik yang digunakan adalah analisa varian (analysis of
variance). Analisa data varian ini menggunakan Gnumeric yang berjalan di plat form
operating sistem Linux. Langkah yang dilakukan adalah mengelompokkan data
seperti terlihat pada tabel 4.3 s.d 4.8.
Tabel 4.3 Interaksi sudut kampuh 700 dan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A

Kolom
Pengamatan
1 73.06 83.75 79.73
2 69.82 72.86 74.14
3 63.25 66.49 64.23
Total

Sudut Kampuh 70
Sij
Ssij
236.54 18708.699
216.82 15680.1516
193.97 12546.9755
647.33 46935.8261

SSDij
58.31
9.85
5.52
73.68

Ln SSDij
4.06575
2.28721
1.70872
8.06168

xij
78.85
72.27
64.66
71.93


Sudut Kampuh 80
Kolom
Pengamatan
Sij
Ssij
SSDij
1
91.59 102.97 95.91 290.47 28190.2771 66.00
2
77.96
95.61 88.55 262.12 23060.1362 157.84
3
81.79
81.49 80.51 243.79 19812.0843 0.90
Total
796.38 71062.4976 224.74

Ln SSDij
4.18971
5.06157
-0.10952
9.14176

xij
96.82
87.37
81.26
88.49



70

Sudut Kampuh 90
Kolom
Pengamatan
Sij
Ssij
1
131.9 134.94 138.27 405.11 54725.0065
2 122.97 125.23 118.95 367.15 44953.2763
3
116.6 112.29 116.4 345.29 39753.5641
Total
1117.55 139431.8469

SSDij
20.30
20.24
11.84
52.37

Ln SSDij
3.01074
3.00744
2.47115
8.48933

xij
135.04
122.38
115.10
124.17

2561.26 257430.1706 350.79 25.69277 94.86

Grand Total

Tabel 4.6 Harga rata-rata dari interaksi sudut kampuh 700, 800, 900
Tabel Harga Rata-rata
1

2

3

Rata-rata
Baris

1
2
3

135.04
96.82
78.85

122.38
87.37
72.27

115.1
81.26
64.66

124.17
88.49
71.93

Rata-rata
kolom

103.57

94.01

87.01

94.86296

Baris
Kolom

Sumber: Hasil Penelitian

Tabel 4.7 Hasil penjumlahan dan pengkuadratan dari interaksi antara sudut kampuh
700, 800, 900 dengan kuat arus 100 A, 125 A dan 150 A.
Baris
Kolom

1
2
3
S .i
SS .i

1

2

3

S i.

236.54
290.47
405.11
932.12
868847.69

216.82
262.12
367.15
846.09
715868.3

193.97
243.79
345.29
783.05
613167

647.33
796.38
1117.55
2561.26

SS i.

419036.1289
634221.10
1248918.003
2302175.236
2197883.28



71

Tabel 4.8 Uji statistik
SS i. 2302175.24
2561.26
SS ..
k=
3
m=
3
n=
3
C 1.1852E+00
LN 2.9698E+00
2.16160
Barlett Test 12.274690

X.95; f = 8

SS .I

2197883.28

km - 1
k m (n - 1)
k-1
m-1

8
18
2
2

SSD0
SSD1
SSD3
SSD4
SSD2

15.5
1.4465E+04
3.5079E+02
1.2832E+04
1.2443E+03
3.7797E+01

(k - 1) (m - 1)
S0
S1
S3
S4
S2

f Pemb.
4
2
2
2
2

f Penyebut
18
18
18
4
4

95%
2.93
3.55
3.55
6.94
6.94

4
1808.1566
19.4883
6416.1652
622.1676
9.4493

Fraktil distribusi

rasio - var.

Interaksi :
Baris :
Kolom :
Baris :
Kolom :
Tes Ketiadaan Interaksi
Tes Kesamaan Baris
Tes Kesamaan Kolom

Varian Penyebut

0.4849
679.0077
65.8425
S22

97.5%
3.61
4.56
4.56
10.6
10.6

Tidak Ada Interaksi
329.2315
Tidak Sama
31.9252
Tidak Sama
S12


4.4.1 Analisa keseragaman varian:


72

Analisa Varian dimulai dengan melakukan tes kesamaan Varian data sudut
kampuh dan kuat arus pengelasan dengan tes barlett (X2), dalam hal ini perlu
dimasukkan harga fraktil distribusi X2 (f = k . m–1) untuk tingkat kepercayaan 95 %.
Tes barlet dilakukan untuk mengetahui

keseragaman

Varian dari sudut

kampuh dan kuat arus pengelasan artinya ketiga kelompok data sudut kampuh bisa
dianggap berasal dari satu populasi dan data-data tersebut layak untuk
diperbandingkan. Bila harga barlett ( X2 ) dari hasil perhitungan lebih kecil dari harga
barlett dengan fraktil (9-1) dimana diberikan nilai kepercayaan 95 %, maka hipotesa
kesamaan ke sembilan varian dapat diterima. Dengan demikian harga gabungan S12
(variai dalam set) dapat dimanfaatkan dalam pengetesan beberapa hipotesa.
4.4.2 Hipotesa varian interaksi
Hipotesa dilakukan untuk pengamatan sudut kampuh dan kuat arus pengelasan
saling berkaitan dalam mempengaruhi hasil pengamatan. Hipotesa ini dilakukan
dengan membandingkan varian interaksi S22 dengan varian dalam set S12. Bila harga
rasio varian interaksi lebih kecil dari harga fraktil distribusi varian V2 untuk tingkat
kepercayaan 97, 5 %, maka hipotesa ketiadaan interaksi dapat diterima.
Pengujian hipotesa berikutnya menggunakan S12 sebagai pembanding hasil
pengujian dari hipotesa interaksi yang dilakukan menunjukan bahwa rasio varian
interaksi lebih kecil dari fraktil distribusi varian (S22/S12 < V20,975 ) oleh karena itu
terjadi interaksi. Hal tersebut mengindikasikan bahwa sudut kampuh dan kuat arus
secara bersamaan dalam mempengaruhi kekuatan tarik.
4.4.3 Hipotesa Kesamaan Baris


73

Hipotesa ini dilakukan untuk mengetahui apakah data dari sudut kampuh
berpengaruh terhadap variabel output tensile (tegangan). Untuk itu perlu
diperbandingkan harga varian antar baris (S32 ) dengan varian dalam set (S12).
Bila perbandingan tersebut lebih besar dari fraktil distribusi rasio varian, maka
terjadi pengaruh dari data sudut kampuh terhadap nilai tensile (tegangan). Dari data
pengujian diketahui S22/S12 > V20,975, oleh karena itu sudut kampuh mempengaruhi
tensile (tegangan).
4.4.4 Hipotesa kesamaan kolom
Hipotesa ini untuk mengetahui apakah data mengenai kuat arus pada
pengelasan berpengaruh terhadap variabel output tensile (tegangan). Untuk itu
dilakukan perhitungan rasio varian antar kolom (S42) dengan varian dalam (S12).
Bila rasio tersebut lebih besar dibandingkan harga fraktil distribusi varian
maka dapat diambil kesimpulan bahwa kuat arus pada pengelasan mempunyai peran
dalam menentukan nilai tensile (tegangan). Data hasil pengujian menunjukan (S42/S12)
> V20,975, dapat dilihat bahwa kuat arus sangat mempengaruhi nilai tensile (tegangan)

150

gangan Tarik (MPa)

120

90
60
100 A

74

Gambar 4.11 Grafik hasil pengujian statistik dengan menggunakan
metode analisis varian (anova)
Grafik yang terlihat pada gambar 4.11 adalah nilai rata-rata hasil pengujian
tegangan tarik dengan variasi sudut kampuh dan kuat arus. Sebagai mana diketahui
bahwa nilai rata-rata tidak dapat memberikan informasi tentang variasi data dalam set
atau perbedaan antara data terkecil dengan data terbesar (data extrim). Informasi
yang dapat diketahui dari grafik tersebut adalah garis dengan slope atau gradient
tertentu yang menunjukkan trend perubahan kekuatan tarik sesuai dengan perubahan
sudut kampuh dan kuat arus. Dari grafik pengujian tarik diatas tidak terlihat
perubahan trend yang mencolok dengan memperhatikan slope garis ketiga kelompok
data yang relatif sama.

4.5

Pemeriksaan Cacat Las


75

Pemeriksaan cacat las dilakukan dengan cara pengujian tidak merusak NDT
(Non Destructif Test) menggunakan peralatan Ultrasonic test, dari hasil pemerikasaan
yang dilakukan oleh tim Inpeksi welding dari PT. Superintending Company of
Indonesia (SUCOFINDO) ke 27 spesimen Aluminium - Mg 5083 yang telah
mengalami pengelasan tidak menunjukan adanya cacat las, dalam artian masih dalam
kriteria batasan yang bisa diterima (Acceptance Standard Ansi B 31.3) . Hasil
pemeriksaan (Test Report) dapat dilihat pada lampiran 6.

4.6

Analisa Struktur Makro Terhadap Perpatahan

Pada pengujian struktur makro ini dilakukan pengamatan pada bagian patahan
dari spesimen Al-Mg 5083 sesudah dilas dan mengalami pembebanan tarik, kemudian
dilakukan pengamatan struktur makro untuk mengetahui bentuk butir yang
terkandung pada patahan material sesuai dengan bentuk kampuh dan kuat arus yang
digunakan pada penelitian ini.
Dari hasil pengamatan menunjukan secara umum penampakan struktur
makro pada setiap variasi sudut kampuh dan kuat arus pengelasan memiliki bentuk
butir yang dendritik dan beberapa bentuk garis eutektik yang halus dan memanjang.
Struktur dendritik terbentuk ketika kecepatan pembekuan meningkat, dendrit ini
berkembang dalam arah tiga dimensi sehingga agak sulit untuk diamati karena hanya
bagian patah bidang yang dapat diamati. Secara umum penampakan struktur makro
pada setiap variasi arus pengelasan dan sudut kampuh memiliki bentuk butir yang


76

sama, pengamatan dilakukan pada bagian tengah dan tepi pada patahan aluminium –
magnesium 5083 hasil pengujian tarik dengan pembesaran 50 x.
Beberapa keistimewaan struktur makro pada patahan logam aluminium –
magnesium 5083 menunjukan ukuran dan bentuk butir dendritik yang sama, hal ini
disebabkan bentuk butir yang halus (fine) dan kasar sama akan menghasilkan
kombinasi yang baik antara kekuatan dan keuletan pada logam aluminium, ini dapat
dilihat pada gambar 4.12 sd 4.20.

Gambar. 4.12 Struktur makro pada penampang patahan spesimen, sudut
700dengan kuat arus 100 A pembesaran 50 x
Gambar 4.12 dari spesimen las Al-Mg 5083 dengan sudut kampuh 700 pada
patahan hasil pengujian tarik menunjukan butiran dendrit yang memanjang terlihat
pada penampang patahan, serta kandungan butiran eutektik silikon. kasar yang
memanjang dan menyebar melintang arah penarikan.


77

Gambar. 4.13 Struktur makro pada penampang patahan spesimen,
sudut 700 dengan kuat arus 125 A pembesaran 50 x
Pada gambar 4.13. Patahan sudut kampuh 700 dengan kuat arus 125 A dari
hasil pengamatan pada penampang patahan menunjukan bentuk struktur butiran
eutektik silikon yang menumpuk dan kasar, dibeberapa bagian cenderung membentuk
garis eutektik dan sebagian butiran dendrit yang menumpuk dan beorientasi searah
dengan arah tarikan.

Gambar. 4.14 Struktur makro pada penampang patahan spesimen
sudut 700 dengan kuat arus 150 A. pembesaran 50 x
Dari hasil patahan spesimen gambar 4.14 dengan sudut kampuh 700
menggunakan arus pengelasan 150 A, pada penampang patahan menunjukan bentuk
garis struktur butiran eutektik silikon yang halus didalamnya, serta butiran dendrit


78

yang kasar dan sebagian memanjang menyebar terlihat jelas pada permukaan
penampang patahan spesimen..

Gambar. 4.15 Struktur makro penampang patahan spesimen,sudut
800 dengan kuat arus 100A pembesaran 50 x.

Pada gambar 4.15 patahan spesimen sudut kampuh 800 dengan kuat arus
pengelasan 100 A menunjukan bentuk butir pada bagian tepi dan tengah memiliki
kesamaan bentuk butiran dendrit kasar dan halus dengan orientasi tidak teratur,
kemudian pada bagian tengah memiliki bentuk butir yang mirip hal ini disebabkan
terjadinya kondisi steady

Gambar. 4.16 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut 800
dengan kuat arus 125 A pembesaran 50 x


79

Gambar 4.16. struktur makro pada patahan spesimen dengan sudut kampuh 800
menggunakan arus pengelasan 125 A, menunjukan bentuk struktur butiran dendrit
yang sama menumpuk kasar dan halus serta beberapa bagian agak memanjang
dikelilingi garis eutektik silikon

Gambar. 4.17 Struktur makro pada patahan spesimen, sudut
800dengan kuat arus 150 A pembesaran 50 x
Hasil pengamatan pada patahan spesimen dengan sudut kampuh 800 dengan
kuat arus pengelasan 150 A, pada gambar 4.17 terlihat bentuk butiran struktur yang
sama

tidak berorientasi sudah memisah, menyebar pada permukaan penampang

patahan. Serta bentuk garis-garis eutektik yang terlihat jelas patahan pada spesimen.

Gambar 4.18 Struktur makro pada penampang patahan spesimen,
sudut 900dengan kuat arus 100 A. pembesaran 50 x


80

Pada patahan spesimen yang diperlihatkan gambar 4.18. dengan sudut
kampuh 900 dan kuat arus pengelasan 100A menunjukan butiran dendrit yang halus
memanjang. Hal ini disebabkan pada awal pembekuan berupa inti kemudian
berkembang dan menumpuk dengan jari-jari berbentuk butir tidak berorientasi serta
garis-garis eutektik silikon.

Gambar. 4.19 Struktur makro pada penampang patahan spesimen,
sudut 900 dengan kuat arus 125 A. pembesaran 50 x
Bentuk struktur dari

patahan spesimen dengan sudut kampuh 900

menggunakan arus pengelasan 125 A, pada gambar 4.19. menunjukan bentuk struktur
butiran-butiran dendrit yang kasar menumpuk, sebagian agak menyebar dan
banyaknya bentuk garis-garis eutektik yang diakibatkan oleh arah penarikan.

Gambar. 4.20 Struktur makro penampang patahan spesimen, sudut
900 dengan kuat arus 150 A. pembesaran 50 x

81

Gambar 4.20 pada patahan spesimen dengan sudut kampuh 900
menggunakan kuat arus pengelasan 150 A menunjukan bentuk butir dendritik yang
kasar sebagian menyebar tidak beraturan cendrung memiliki arah memanjang, serta
bentuk butiran eutektik silikon yang halus pada garis eutektik, ini disebabkan karena
adanya penarikan pada aluminium.


82

BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan pada pengelasan material
Aluminium-Magnesium 5083, menggunakan sudut kampuh V tunggal dengan kuat
arus, 100 A, 125 A, 150 A. Dapat diperoleh beberapa kesimpulan yang merupakan
jawaban dari tujuan penelitian ini. Hasil-hasil penelitian tersebut dapat ditarik
kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari variasi kampuh α 700, 800 dan 900 menggunakan kuat arus 100 A, 125 A,
150

A menghasilkan kekuatan tarik yang berbeda. Kekuatan tarik tertinggi

dihasilkan olehsudut kampuh α 900 dengan kuat arus 100 A sedang kekuatan
tarik terendah terjadi pada kampuh α 700 dengan kuat arus 1500.
2. Dari hasil pengujian terlihat bahwa pada pengelasan TIG untuk paduan
Al-Mg 5083, besar sudut kampuh, faktor kuat arus sangat mempengaruhi
hasil lasan

(kekuatan tarik). Disini terlihat kuat arus 100 A

dapat

menghasilkan kekuatan las yang lebih baik dibandingkan 125 A dan 150 A.
3. Dari hasil pengujian statistik dengan menggunakan metode Anova. Pengujian
hipotesa menggunakan S12 (varian dalam set) sebagai pembanding dari
hipotesa

interaksi

yang

dilakukan menunjukan bahwa rasio

varian

interaksi lebih kecil dari fraktil distribusi varian (S22/S12 < V20,975 ). Hal


83

tersebut mengindikasikan bahwa sudut kampuh dan kuat arus sangat
mempengaruhi kekuatan tarik.
4. Pemeriksaan cacat las pengujian tidak merusak NDT (Non Destructif Test)
menggunakan peralatan Ultra sonic test, ke 27 spesimen aluminium - Mg
5083 yang telah mengalami pengelasan tidak menunjukan adanya cacat las,
dalam artian masih dalam kriteria batasan yang bisa diterima (Acceptance
Standard Ansi B 31.3) .
5. Pengamatan

struktur makro pada bagian patahan dari spesimen

5083, menunjukan hasil secara umum penampakan struktur

Al-Mg

makro pada

setiap variasi sudut kampuh dan kuat arus pengelasan memiliki bentuk
butir

yang

dendritik,

struktur dendritik terbentuk ketika

kecepatan

pembekuan meningkat dan beberapa bentuk retakan kawah yang memanjang,
retakan kawah ini terjadi karena proses penarikan logam yang diakibatkan
oleh pembebanan tarik. Secara umum penampakan struktur makro pada setiap
variasi arus pengelasan dan sudut kampuh memiliki bentuk butir yan sama
(equiased).

5.2

Saran

1. Pada pelaksanaan proses pengelasan ada beberapa faktor yang harus
diperhatikan diantaranya parameter las yang benar dan harus terjamin,
menjaga agar pada saat proses pengelasan tidak terkontaminasi atmosfir.
Begitu juga dengan pemeriksaan cacat las disarankan harus teliti dan akurat


84

didalam membaca data hasil pemeriksaan baik itu secara tidak merusak
(Non Destructif Test) maupun merusak (Destructif Test) pada spesimen yang
telah dilas.
2. Dari hasil yang diperoleh pada penelitian ini kepada perusahaan yang
menggunakan pengelasan TIG khususnya yang memakai material Al-Mg 5083
dianjurkan untuk sudut kampuh pengelasan menggunakan α 900 dengan kuat
arus pengelasan 100A, hasil ini lebih maksimal dibandingkan dengan
penggunaan sudut kampuh yang digunakan selama ini yaitu α 700, 800 dengan
kuat arus 120 A dan 190 A.


85

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zubir. 2000. Analisa kerusakan dan Perbaikan Alat penukar kalor (MHE)
pada P.T. Arun NGL.Co. Laporan Akamigas, Cepu
[2] P.T. Arun NGL Co, 1991, Welding Procedure Qualification
Pabrication and Maintenance Welding of Piping Work

for Field

[3] Mawardi, 2005,. Pengujian pengelasan pada Konstruksi Pelat Baja Carbon
jenis SS – 41 secara Non Destructive Ultra Sonic Flow Detector dengan
menggunakan Spesifikasi Prosedur Pengelasan (WPS) menurut Standar
A.S.M.E Section IX. Jurnal Teknologi Process Jurusan Teknik Kimia USU
[4] W, Harsono. T, Okumura, 2000,
Teknologi Pengelasan Logam. Pradnya
Paramita, Jakarta Cetakan ke VIII.
[5] Sibarani.H, 2004, Pengelasan TIG pada Pelat ALumunium Paduan Seri E –
1145. ITB Library
[6] Data Shet Composition Information Provided By The Alumunium Association
and is not for Design. Mat Web.com
[7] Lincoln Electrik, 1973, The Procedur Hand Book Of Arc Welding. Edisi Ke12
Ohio
[8]. AWS Comitee on Structural Welding
DI.1.94

Structure Welding Code. ANSI /AWS

[9] Anggono J, 2005, Studi Pengaruh Magnetik Arc Blow pada hasil las TIG
Baja AISI 1021. http.// puslit.petra.ac.id/journals/mechanical
[10] Consulting@ welding engineer.com.las modified. April, 14, 2005
[11] Kern, WH. Welding Process – Arc and Gas Welding and Cutting, Brazing
and Soldering AWS. Seventh Edition. Volume 2 Editor American Welding
Society
[12] Messler.RW,1999, Principle of Welding. John Wiley and Sons Inc. NewYork
USA
[13] Suheni, 2003, Pengaruh Tekanan Gas Argon Pada Baja ST 60 terhadap
kekuatan Beban kejut dengan Proses Las TIG. Proseding Seminar Nasional
Teknik Mesin, Unibraw
[14]. Info@welding.com.TIG Welding 2004
[15]. R.L.O’Brien. Welding Hand Book. Eighth Edition, Volume 2, Miami
[16]. The American Society of Mechanical Engineers (ASME sect IX), Newyork
2001


86

[17] Prof.Ir. Tata Surdia MS.Met.E. Prof. DR. Shinroku Saito, Pengetahuan Bahan
Teknik. PT Pradnya Paramita Jakarta
[18] Taufiq Rochim. Perancangan Penelitian dan Analisis Data Statistika.
Mechanical & Production Engineering (MPE),Mesin, FTI-ITB
[19] Johnson, M.Q. Evans, G.M. Edwards, G.R. The Influences of Addition Interpass
Tempratur on The Microstructures and Mechanical Properties of High
Strength SMA Weld Metals, ISIJ International Vol 35 No 10.1985
[20] Dhendi Darmawan Sutejo. Analisa Pengaruh Temperatur dan Kecepatan Turun
Terhadap Struktur Mikro Pada Aluminium Paduan. Jurusan teknik Mesin.
Fakultas teknologi Industri Universitas Kristen Petra Surabaya 2004.


08 e00701

Recommended

Recommended

More Related Content

Viewers also liked

Viewers also liked (8)

Similar to 08 e00701

Similar to 08 e00701 (20)

More from Alen Pepa

More from Alen Pepa (20)

08 e00701