JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, MANUFACTURES, MATERIALS AND ENERGY
DOI: 10.31289/jmemme.v7i1.7601 Available online http://ojs.uma.ac.id/index.php/jmemme
Perbandingan Hasil Pengelasan GMAW dan FCAW pada Welding Repair Propeller Berbahan Kuningan
Comparison of GMAW and FCAW Welding Results on Welding Repair Propellers Made of Brass
Dwisetiono1*, Ahmad Mardika Nur Chandra Kurniawan1
1 Universitas Hang Tuah, Indonesia
Diterima: 13-07-2022 Disetujui: 27-04-2023 Dipublikasikan: 30-05-2023
*Corresponding author: [email protected] Abstrak
Propeller merupakan sebuah komponen yang memiliki fungsi untuk menghasilkan gaya dorong dimana gaya dorong tersebut digunakan untuk maju atau mundurnya sebuah kapal. Seiring berjalannya waktu, tidak sedikit ditemukan kerusakan-kerusakan yang terjadi pada bagian-bagian propeller yang mengharuskan dilakukan perbaikan seperti pengelasan. Penelitian ini akan dilakukan untuk membandingkan sifat mekanis hasil pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) dan Flux Core Arc Welding (FCAW) pada material berbahan kuningan dengan posisi pengelasan 1G (downhand). Untuk kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength) pada pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) sebesar 352.334 MPa. Dari hasil pengujian kekerasan, pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) memiliki kekuatan kekerasan lebih tinggi pada daerah HAZ 83 HB dan daerah pengelasan 89 HB. Dari pengujian takik, pada pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) memiliki kekuatan takik lebih tinggi dibanding dengan Flux Core Arc Welding (FCAW) sebebsar 6.940 J/mm2. Dari pengamatan makro, didapatkan cacat pengelasan pada Flux Core Arc Welding (FCAW) berupa inclompete fusion, sedangkan pada Gas Metal Arc Welding (GMAW) berupa overlap.
Kata Kunci: Propeller, Gas Metal Arc Welding, Flux Core Arc Welding Abstract
Propeller is a component that has a function to generate thrust where the thrust is used to advance or retreat a ship. Over time, not a few defects were found on the parts of the propellers that needed repairs such as welding. This research will be conducted to compare the properties of Gas Metal Arc Welding (GMAW) and Flux Core Arc Welding (FCAW) welding results on brass materials with a welding position of 1G (downhand). The maximum tensile strength for Gas Metal Arc Welding (GMAW) welding is 352,334 MPa. From the hardness test results, Gas Metal Arc Welding (GMAW) welding has a higher hardness in the HAZ 83 HB area and the welding area 89 HB. From the notch test, Gas Metal Arc Welding (GMAW) welding has a higher notch strength than Flux Core Arc Welding (FCAW) of 6,940 J/mm2. From macroobservations, found defects in the form of welding in Flux Core Arc Welding (FCAW) in the form of inclompete fusion, while in Gas Metal Arc Welding (GMAW) overlap.
Keywords: Propeller, Gas Metal Arc Welding, Flux Core Arc Welding
How to Cite: Dwisetiono, D. 2023, Perbandingan Hasil Pengelasan GMAW dan FCAW pada Welding Repair Propeller Berbahan Kuningan, JMEMME (Journal of Mechanical Engineering, Manufactures, Materials and Energy), 7 (1): 36-42.
PENDAHULUAN
Dalam pelayarannya di laut atau sungai, propeller kapal sering kali membentur benda-benda yang mengapung atau melayang yang bisa menyebabkan kerusakan pada propeller berupa bengkok, retak atau patah [1], [2]. Hal ini sangat penting untuk diperhatikan, karena adanya kerusakan kecil pada propeller akan sangat mempengaruhi kinerja dari kapal pada saat berlayar bahkan dengan adanya kerusakan kecil tersebut dapat menjadi sebuah kecelakaan kapal yang dapat menimbulkan korban jiwa [3], [4].
Dalam proses perbaikan pada daun propeller ada beberapa tahapan, proses perbaikan propeller salah satunya dengan proses pengelasan. Pengelasan adalah proses penyambungan logam dengan cara dipanaskan sampai mencair pada sumber panas dari busur listrik atau sumber api gas yang terbakar hingga menjadi satu [5], [6]. Pada proses pengelasan banyak aspek yang harus diperhatikan mulai dari pengetahuan bahan hingga cara apa yang cocok untuk menyatukan suatu logam agar hasil yang didapatkan optimal[7], [8].
Pengelasan GMAW (Gas Metal Arc Welding) atau sering juga disebut dengan MIG (Metal Inert Gas) Welding adalah salah satu teknik pengelasan dengan menggunakan elektroda berupa kawat logam yang dilaskan pada material yang akan disambungkan dengan menggunakan busur listrik. Gas pelindung seperti Argon atau campuran Argon dengan Helium digunakan untuk melindungi logam cair dari oksidasi dan pencemaran atmosfer selama proses pengelasan [9], [10]. Proses pengelasan GMAW ini memungkinkan operator untuk mengelas lebih cepat dibandingkan dengan teknik pengelasan lainnya, dan juga dapat menghasilkan hasil pengelasan yang lebih halus dan rapi. Pengelasan GMAW umumnya digunakan untuk mengelas baja, aluminium, dan logam non-ferrous lainnya dengan ketebalan yang bervariasi. Teknik pengelasan ini sering digunakan dalam industri manufaktur dan fabrikasi logam [11], [12].
Flux Core Arc Welding (FCAW) atau sering juga disebut sebagai MIG/MAG dengan inti serbuk adalah salah satu teknik pengelasan yang menggunakan elektroda berupa
Pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan, didapatkan bahwa jenis pengelasan menggunakan Gas Metal Arc Welding (GMAW) lebih baik dibandingkan dengan Oxy Acetylene Welding (OAW) melalui uji uji tarik, uji kekerasan, uji impact, dan pengamatan makrografi [14], [15]. Selanjutnya dari segi ekonomis penggunaan pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW) pada pengelasan kulit double bottom kapal coaster 2000 GT dari segi biaya pengelasan dan efisiensi pemakaian filler dikarenakan pada FCAW tidak perlu sering mengganti kawat las karena sudah dalam bentuk wire roll yang panjang[16]–[18].
Pada penelitian ini, penulis akan melakukan proses pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) dan Flux Core Arc Welding (FCAW) pada perbaikan propeller berbahan kuningan. Sehingga diharapkan dapat mengetahui hasil pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) dan Flux Core Arc Welding (FCAW) ditinjau dari uji tarik (tensile test), uji kekerasan (hardness test), uji impact dan pengamatan makrografi.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dimulai dengan mempersiapkan material kuningan yang memiliki dimensi 300 mm x 300 mm x 6 mm. Selanjutnya material tersebut akan dilakukan proses pemotongan sesuai standart dari BKI sebelum dilakukannya proses pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) dan Flux Core Arc Welding (FCAW) [19]. Setelah proses pengelasan selesai, material akan dipotong menjadi spesimen uji. Uji yang dilakukan adalah uji tarik, uji kekerasan, uji impak, dan pengamatan makro. Hasil uji specimen tersebut dapat dilihat pada gamabr 1, gambar 2, gambar 3, gambar 4.
Gambar 1. Hasil uji tarik
Gambar 2. Hasil uji kekerasan
Gambar 3. Hasil uji impak
Gambar 4. Hasil pengamatan makro
HASIL DAN PEMBAHASAN UJI TARIK
Uji tarik dilakukan bertujuan untuk mengetahui karakteristik material terhdap beban aksial [20]. Hasil uji Tarik dapat dilihat pada table 1.
Tabel 1. Hasil Uji Tarik Pengelasan GMAW dan FCAW Proses
Pengelasan A (mm2)
σ luluh (MPa)
σ Tarik (MPa)
Regangan (%)
Modulus Elastisitas (MPa)
GMAW 125 173.834 352.334 38.47 915.88
FCAW 125 168.920 266.750 16.13 1653.75
Untuk hasil uji tarik pada kekuatan tarik maksimal (ultimate tensile strength)
pengelasan, maka pengelasan tersebut dikatakan ulet. Namun, apabila elongation rendah, maka sambungan las akan menjadi getas. Pada hasil modulus young dari tegangan (tensile test) dan regangan (elongation) yaitu pada proses pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW) sebesar 1653.75 MPa. Pada hasil modulus young ini berguna untuk mengetahui ketahanan bahan dalam mengalami deformasi elastis ketika gaya diterapkan pada material tersebut. Pada material yang memiliki modulus elastisitas yang tinggi cenderung tidak elastis.
UJI KEKERASAN
Uji kekerasan dilakukan pada daerah logam dasar (base metal), Heat Affected Zone (HAZ), dan hasil pengelasan (weld metal) menggunakan metode Brinell. Untuk hasil uji kekerasan dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil Uji Kekerasan Pengelasan GMAW dan FCAW Proses Pengelasan Base Metal (HB) HAZ (HB) Weld Metal (HB)
GMAW 81.33 83 89
FCAW 81.33 80 82
Pada uji kekerasan (hardness test) dengan menggunakan metode brinell yang bertujuan untuk mengetahui kekerasan logam menggunakan bola pejal pada daerah base metal, HAZ, dan weld metal. Untuk kekerasan tertinggi daerah weld metal pada pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) memiliki kekerasan 89 HB. Sedangkan untuk pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW) memiliki kekerasan terendah dengan 82 HB. Untuk kekerasan tertinggi daerah HAZ pada pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) dengan 83 HB. Sedangkan untuk pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW) memiliki kekerasan terendah dengan 80 HB dan untuk base metal memiliki kekerasan 81.33 HB.
UJI TAKIK
Uji takik (impact test) bertujuan untuk mengetahui kemampuan material atau bahan untuk menerima (menyerap) energi dari luar dalam satuan joule. Uji ini dilakukan untuk mencari dua hal, yakni mengetahui spesimen mana yang akan mengalami retak paling cepat dan menentukan perambatan retak (crack growth) setiap specimen.
Tabel 3. Hasil Uji Takik Pengelasan GMAW dan FCAW
Dari hasil uji impact yang dilakukan terdapat perpatahan pada speimen uji impact pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) dengan patah ulet. Patah ulet merupakan patah yang diakibatkan oleh beban statis yang diberikan pada material, jika beban dihilangkan
Proses Pengelasan E (J/mm2)
GMAW 6.940
FCAW 6.627
maka penjalaran retakan berhenti. Patah ulet ini ditandai dengan penyerapan energi disertai adanya deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan, sehingga permukaan patahan nampak kasar, berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu. Sedangkan pada pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW) terdapat patahan.
PENGAMATAN MAKRO
Pengamatan makrografi dilakukan untuk mengetahui kondisi dalam pengelasan atau penetrasi dan cacat apa saja yang terjadi pada pengelasan. Pengamatan makrografi ini menggunakan standart BKI Vol. VI Tahun 2022 Sec 11.
Tabel 4. Pengamatan Makro Pengelasan GMAW dan FCAW
Kode Spesimen Gambar Keterangan
Pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW)
Overlap
Pengelasan Flux Core Arc Welding
(FCAW)
Incomplete fusion
Pada hasil uji macro pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW) terdapat cacat incomplete fusion. Sedangkan pada pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) terdapat cacat overlap. Jenis cacat incomplete fusion diakibatkan karena ada flux yang terjebak pada sudut groove dan kurangnya pembersihan flux pada bekas pengelasan. Sedangkan cacat overlap disebabkan oleh gerakan pengelasan yang terlalu melebar.
KESIMPULAN
Dari hasil uji tarik (tensile test) pada proses pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) memiliki kekuatan tarik maksimum, kekuatan luluh dan regangan lebih bagus daripada pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW). Namun, untuk modulus elastisitas, pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW) memiliki angka lebih tinggi daripada pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW). Dari hasil uji kekerasan metode brinell pada proses pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) memiliki kekerasan lebih tinggi
REFERENSI
[1] P. Daun, P. Yang, and P. Pada, “Analisa Teknis Dan Ekonomis Sistem Perbaikan Daun Propeller Yang Patah Pada Km. Mandiri Dua Tanpa Docking,” Kapal, vol. 6, no. 2, pp. 100–106, 2012, doi:
10.12777/kpl.6.2.100-106.
[2] A. J. Zulfikar, D. A. A. Ritonga, S. Pranoto, F. A. K. Nasution, Z. Arif, and J. Junaidi, “Analisis Kekuatan Mekanik Komposit Polimer Diperkuat Serbuk Kulit Kerang,” J. Rekayasa Mater.
Manufaktur dan Energi, vol. 6, no. 1, pp. 30–40, 2023.
[3] N. A. Mohd Radzuan, A. B. Sulong, and Iswandi, “Effect of multi-sized graphite filler on the mechanical properties and electrical conductivity,” Sains Malaysiana, vol. 50, no. 7, pp. 2025–2034, 2021, doi: 10.17576/jsm-2021-5007-17.
[4] D. Derlini and A. J. Zulfikar, “Penyelidikan Kegagalan pada Alat Pemisah Karet Alam Jenis LRH 410,”
IRA J. Tek. Mesin dan Apl., vol. 1, no. 3, pp. 51–61, 2022.
[5] Iswandi, A. B. Sulong, and T. Husaini, “Effects of Graphite/Polypropylene on the Electrical Conductivity of Manufactured Bipolar Plate,” Malaysian J. Anal. Sci., vol. 23, no. 2, pp. 1–7, 2019.
[6] R. A. Purba, A. J. Zulfikar, and I. Iswandi, “Analisis Kekuatan Komposit Laminat Hybrid Jute E-Glass Berdasarkan Pola Kerusakan dengan Metode Split Tensile Test,” IRA J. Tek. Mesin dan Apl., vol. 1, no. 3, pp. 83–91, 2022.
[7] A. A. R. N. Hanifah, “Proposal skripsi,” no. 1, pp. 1–7, 2021, doi:
http://nanangbudianas.blogspot.co.id/2013/02/pengertian-rasio-keuangan.html.
[8] M. I. Tambusay, A. J. Zulfikar, and I. Iswandi, “Analisis Metode Split Tensile Test Komposit Laminat Hybrid Jute E-Glass Akibat Beban Tarik Beton Kolom Silinder,” IRA J. Tek. Mesin dan Apl., vol. 1, no. 2, pp. 45–54, 2022.
[9] Y. Zhang, X. Liu, Y. Zhou, and Y. Shi, “Influence of welding method on residual stress and metallography of a mild steel welded butt-joint plate,” J. Constr. Steel Res., vol. 199, no. 1, pp. 76–
89, 2022.
[10] A. J. Zulfikar, “The Flexural Strength of Artificial Laminate Composite Boards made from Banana Stems,” Budapest Int. Res. Exact Sci. J., vol. 2, no. 3, pp. 334–340, 2020.
[11] D.-Y. Kim, T. H. Lee, C. Kim, M. Kang, and J. Park, “Gas metal arc welding with undermatched filler wire for hot-press-formed steel of 2.0 GPa strength: Influence of filler wire strength and bead geometry,” Mater. Today Commun., vol. 34, no. 1, pp. 111–123, 2023.
[12] N. Hidayat, “Analisis metode split tensile test komposit laminat jute terhadap kekuatan tarik belah beton kolom silinder,” Universitas Medan Area, 2022.
[13] P. Hariprasath, P. Sivaraj, V. Balasubramanian, S. Pilli, and K. Sridhar, “Evaluation of high cycle fatigue behavior of flux cored arc welded naval grade DMR249 A grade steel joints for ship hull structures,” Forces Mech., vol. 11, no. 1, pp. 56–67, 2023.
[14] R. Pradhan, A. P. Joshi, and M. R. Sunny, “Performance of predictive models to determine weld bead shape parameters for shielded gas metal arc welded T-joints,” Mar. Struct., vol. 86, no. 1, p.
103290, 2022.
[15] P. A. T. Lubis, A. J. Zulfikar, and I. Iswandi, “Analisis Kekuatan Tarik Belah Komposit Laminat Jute sebagai Penguat Beton Kolom Silinder Berdasarkan Metode Penyerapan Energi Bahan,” IRA J. Tek.
Mesin dan Apl., vol. 1, no. 2, pp. 55–64, 2022.
[16] J. Inovasi et al., “Zona laut,” vol. 2, no. 3, pp. 92–98, 2021.
[17] M. A. Rasyid, A. J. Zulfikar, and I. Iswandi, “Analisis Kekuatan Tarik Komposit Laminat Jute Berdasarkan Pola Kerusakan Kolom Silinder Metode Split Tensile Test Analysis,” IRA J. Tek. Mesin dan Apl., vol. 1, no. 2, pp. 27–34, 2022.
[18] N. Hidayat, A. J. Zulfikar, and I. Iswandi, “Analisis Metode Split Tensile Test Komposit Laminat Jute Terhadap Kekuatan Tarik Belah Beton Kolom Silinder,” IRA J. Tek. Mesin dan Apl., vol. 1, no. 2, pp.
18–26, 2022.
[19] B. klasifikasi Indonesia, “RULES FOR MACHINERY INSTALLATIONS Consolidated Edition 2022 Biro Klasifikasi Indonesia,” vol. III, p. 29, 2022.
[20] P. Posisi et al., “WELDING ( OAW ) DENGAN VARIASI DIAMETER,” 2021.
