1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengelasan adalah teknik penyambungan logam yang paling banyak digunakan untuk penyambungan. Pengelasan dipilih karena biaya yang murah, kecepatan pengerjaan yang relatif cepat, hasil sambungan yang lebih ringan, dan bentuk konstruksi yang lebih beragam (Carry, 1994). Menurut definisi Deutsche Industrie Normen (DIN), pengelasan adalah ikatan metalurgi dari sambungan logam paduan dalam keadaan cair. Salah satu parameter yang mempengaruhi hasil pengelasan adalah arus pengelasan. Arus pengelasan sangat mempengaruhi proses pengelasan busur. Besarnya arus yang digunakan dalam proses pengelasan dapat menentukan kedalaman penetrasi las serta ukuran dan bentuk deposit pengelasan.
Semakin besar arus yang digunakan dalam pengelasan maka semakin tinggi penetrasi dan laju pencairan (Nasrul, 2016).
Metode yang dilakukan dalam melakukan proses pengelasan juga banyak mengalami perkembangan. Salah satu metode yang sedang berkembang dan digunakan adalah Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). WAAM adalah proses yang sedang berkembang menjadi alternatif untuk pembuatan bagian logam skala besar dengan kompleksitas struktural yang relatif rendah dan sedang (Aldalur, 2020). Proses pengelasan ini bekerja dengan melelehkan kawat elektroda dan pelat baja sebagai substrat dengan busur listrik untuk menghasilkan material di atas substrat. Material akan dibentuk lapis demi lapis hingga mendapatkan bentuk yang diinginkan. Selain itu, selama proses berlangsung hasil pengelasan akan dilindungi dengan gas pelindung untuk mencegah kontaminasi dari gas atmosfer (Pan, 2018). Pada penelitian yang dilakukan oleh Artaza dkk (2019), membandingkan sifat mekanik suku cadang yang diproduksi dengan pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) dan Plasma Arc Welding (PAW) menggunakan metode WAAM pada baja Mn4Ni2CrMo. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, dengan kedua teknologi didapatkan nilai sifat mekanik yang lebih tinggi dari standar yang ditetapkan pada suku cadang tersebut. Dalam
2 penelitian ini, metode WAAM dengan pengelasan GMAW menghasilkan sifat mekanik yang lebih baik dibandingkan pengelasan PAW.
Pengelasan GMAW adalah proses pengelasan yang dapat mentransfer panas dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi. Dibandingkan dengan metode pengelasan lainnya, pengelasan GMAW memiliki konsentrasi busur yang lebih tinggi dan elastisitas yang lebih baik (Wiryosumarto, H. dan Okumura, T., 2000).
Pengelasan GMAW adalah pengelasan busur yang terbentuk antara bahan dasar dan ujung elektroda yang mencair. Pengelasan ini menggunakan gas Ar dan gas CO2 sebagai pelindung busur api dan logam cair dari pengaruh atmosfer.
Jenis pengelasan lain yang dapat dilakukan dengan menggunakan metode WAAM adalah pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW). Pengelasan FCAW adalah jenis pengelasan listrik yang secara mekanis mensuplai elektroda pengisi ke dalam busur yang terbentuk antara ujung elektroda pengisi dan bahan dasar.
Gas pelindung yang digunakan adalah karbon dioksida (CO2) atau campuran CO2
dan argon. Pengelasan dapat dilakukan secara semi-otomatis, dengan pengoperasian yang mudah dan keandalan yang tinggi (Song dkk, 2003). Metode ini lebih sederhana, memiliki tingkat pengisian logam las yang tinggi, dapat dilakukan pada semua posisi pengelasan, dan memiliki produktivitas yang lebih tinggi dan efek permukaan yang baik dibandingkan dengan pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW) (Perdana, 2015).
Keuntungan yang paling penting dalam menggunakan metode WAAM adalah tingkat deposisi tinggi yang diperoleh dibandingkan dengan teknologi manufaktur aditif logam lainnya. Dalam proses pengelasan WAAM, tetesan cairan ditransfer dari kawat elektroda berbentuk roll ke dalam kolam lelehan (Aldalur, 2020). Penambahan bahan lapis demi lapis merupakan cara pembuatan yang lebih efisien dari segi waktu dan biaya dibandingkan dengan pembuatan subtraktif konvensional (Hoefer, 2018). Manufaktur aditif digunakan untuk pembuatan suku cadang yang mahal dan sulit diproses, dan juga dapat digunakan untuk memperbaiki suku cadang yang rusak (Busachi, 2017).
Aspek penting yang juga harus diperhatikan dalam penerapan metode WAAM adalah masukan panas. Selama proses pengelasan dengan metode WAAM, beberapa siklus fusi dan pemadatan menciptakan perambatan panas yang
3 tidak seragam pada komponen yang dibuat. Perambatan dan akumulasi panas nonlinier ini menentukan pembentukan bagian, struktur mikro dan sifat mekanik yang diperoleh dari hasil pengelasan (Wu B, 2018). Seperti penelitian yang telah dilakukan oleh Li dkk (2020), menemukan bahwa masukan panas mempengaruhi struktur mikro dan sifat mekanik pada komponen Al-7Si-0,6 Mg. Selain itu, masukan panas juga mempengaruhi pembentukan cacat internal, tegangan sisa, distorsi dan transformasi fasa (Oliveira, 2020).
Berdasarkan uraian diatas, maka dilakukan penelitian yang akan melakukan studi awal tentang pengelasan kombinasi GMAW dan FCAW dengan variasi arus weld metal menggunakan metode Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) terhadap nilai kekuatan tarik, dan struktur mikro.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka rumusan masalah yang didapatkan adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh variasi besar arus weld metal pengelasan kombinasi GMAW dan FCAW menggunakan metode WAAM terhadap nilai kekuatan tarik?
2. Bagaimana pengaruh variasi besar arus weld metal pengelasan kombinasi GMAW dan FCAW menggunakan metode WAAM terhadap struktur mikro?
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah yang telah diuraikan, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui pengaruh variasi besar arus weld metal pengelasan kombinasi GMAW dan FCAW menggunakan metode WAAM terhadap nilai kekuatan tarik.
2. Mengetahui pengaruh variasi besar arus weld metal pengelasan kombinasi GMAW dan FCAW menggunakan metode WAAM terhadap struktur mikro.
4 1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dapat diberikan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat memberikan informasi pengaruh arus terhadap sifat mekanik weld metal hasil pengelasan kombinasi GMAW dan FCAW.
2. Dapat memberikan informasi pengaruh pengelasan kombinasi terhadap sifat mekanik weld metal hasil pengelasan kombinasi GMAW dan FCAW.
3. Dapat dijadikan sebagai sumber referensi untuk penelitian lanjutan.
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Kecepatan pengelasan sesuai dengan penggunaan arus.
2. Elektroda yang digunakan pada GMAW yaitu ER70S-6.
3. Elektroda yang digunakan pada FCAW yaitu E71T1-C1A2-CS1-H4.
4. Gas pelindung yang digunakan pada pengelasan FCAW yaitu CO2.
5. Gas pelindung yang digunakan pada pengelasan GMAW yaitu 75% Ar – 25% CO2.
6. Uji visual setelah pengelasan.
7. Hanya membahas hasil pengujian tarik, dan metalografi.
1.6 Kerangka Pemikiran Penelitian
Adapun kerangka pemikiran yang digunakan dalam penelitian ini diilustrasikan pada gambar 1.1.
5
Elektroda ER70S-6
Variasi arus kombinasi pengelasan
Uji Metalografi Elektroda E71T1-
C1A2-CS1-H4
GMAW (75% Ar – 25%CO2) FCAW (CO2)
GMAW (130A) dan FCAW (150A) GMAW (140A) dan FCAW (160A) GMAW (150A) dan FCAW (170A)
Pengujian Tarik
Gambar 1. 1 Kerangka Pemikiran Penelitian Variabel
Metode Pengujian
Studi Awal Pengelasan Kombinasi GMAW-FCAW Dengan Variasi Arus Weld Metal Menggunakan Metode Wire Arc Additive
Manufacturing (WAAM) Terhadap Nilai Kekuatan Tarik Dan Struktur Mikro
Material
