Pengelasan merupakan salah satu proses penyambungan material yang sering digunakan dalam berbagai industri, seperti otomotif, konstruksi, dan perkapalan, karena kemampuannya untuk menggabungkan logam secara permanen [1]. Dalam aplikasi tertentu, seringkali diperlukan penggabungan dua material yang berbeda (dissimilar metal) guna mengoptimalkan kekuatan, ketahanan terhadap korosi, serta biaya produksi [2]. Dissimilar Metal Welding (DMW) adalah pengelasan dengan dua logam dasar yang berbeda. dissimilar metal sering digunakan untuk menyambung material baja tahan karat dengan material yang lain. Hal tersebut juga sering digunakan karena perubahan sifat mekanik atau performa yang dibutuhkan. Salah satu kombinasi dissimilar metal yang banyak digunakan adalah baja karbon dan stainless steel. Baja karbon memiliki kekuatan yang baik serta biaya yang lebih rendah, sedangkan stainless steel memiliki ketahanan yang unggul terhadap korosi, sehingga penggabungan keduanya menawarkan karakteristik yang saling melengkapi untuk aplikasi di lingkungan yang ekstrem [3].

Namun, pengelasan dissimilar metal seperti baja karbon dan stainless steel memiliki tantangan tersendiri [4]. Perbedaan komposisi kimia, titik leleh, serta sifat fisik kedua logam tersebut dapat menimbulkan masalah dalam proses pengelasan, seperti ketidak sempurnaan pada sambungan dan munculnya retakan akibat tegangan termal [5]. Penggunaan elektroda stainless steel dalam pengelasan dissimilar metal ini diharapkan dapat mengurangi masalah yang timbul dan memperbaiki kualitas sambungan dengan memperbaiki distribusi elemen paduan pada area las [6].

Penelitian ini akan berfokus pada analisis kekuatan sambungan pengelasan antara baja karbon dan stainless steel menggunakan elektroda stainless steel [7]. Parameter seperti kekuatan tarik dan struktur makro pada sambungan pengelasan akan dianalisis untuk mengevaluasi kualitas pengelasan [8]. Dengan melakukan penelitian ini, diharapkan diperoleh pemahaman yang lebih mendalam mengenai pengaruh penggunaan elektroda stainless steel dalam pengelasan dissimilar metal antara baja karbon dan stainless steel, serta faktor-faktor yang memengaruhi kekuatan dan kualitas sambungan yang dihasilkan [9].

Penelitian ini akan dilakukan dengan tahapan eksperimen untuk mengetahui kekuatan dan kualitas sambungan pengelasan dissimilar metal antara baja karbon dan stainless steel menggunakan elektroda stainless steel. Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini dimulai dengan pemilihan material baja karbon dan stainless steel yang cocok untuk pengelasan menggunakan teknik Dissimilar Metal Welding (DMW) [10]. Parameter proses yang signifikan seperti arus pengelasan dan jenis pendingin dipelajari dengan seksama dalam variasi yang terkontrol. Setelah pengelasan selesai, dilakukan proses pemotongan menjadi bentuk spesimen dengan mesin CNC dilakukan pengukuran kekerasan material aluminium dengan uji tarik dan uji makro, data yang dihasilkan kemudian dianalisis statistik untuk mengidentifikasi hubungan parameter proses pengelasan Dissimilar Metal dengan karakteristik mekanis sambungan pengelasan baja karbon dan stainless steel [11]. Metode ini diharapkan dapat memberikan wawasan yang mendalam tentang optimalisasi proses pengelasan Dissimilar Metal untuk meningkatkan kualitas sambungan baja dalam berbagai aplikasi industri. Langkah-langkah secara detail proses penelitiannya adalah sebagai berikut:

Metodologi yang digunakan dalam proses penyusunan penelitian ini digambarkan secara sistematis dalam diagram alir (flowchart). Berikut merupakan diagram alir penelitian yang dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Studi literatur ini di lakukan sebagai tahap awal dan juga sebagai landasan materi dengan mempelajari beberapa refrensi dari jurnal, artikel, buku, tugas akhir yang berkaitan, pengamatan scara langsung di lapangan, juga dari media internet, dan diskusi dengan dosen pembimbing yang ada kaitannya dengan besar perencanaan tinjauan parameter pengelasanDMW (Dissimilar Metal Welding) Terhadap hasil pengujian kekuatan tarik dan makrostruktur [12].

Persiapan alat dan bahan yang perludilakukan untuk melakukan pengelasan DMW (Dissimilar Metal Welding) juga pengujian kekuatan tarik dan makrostruktur spesimen yaitu sebagai berikut.

Material yang digunakan untuk proses pengelasan Dissimilar Metal digunakan yaitu baja karbon ASTM A36 dan stainless steel 316. Dimensi plat yang digunakan yaitu 120 x 50 x 5 mm.

Gambar 2. Material Property Dissimilar Metal Welding

Mesin las SMAW (Shielded Metal Arc Welding) pada penelitian ini digunakan untuk proses pengelasan dengan menyambungkan antar plat baja ASTM A36 dengan Plat Stainless Steel 316 menggunakan elektroda stainless steel diameter 2,5 mm, sehingga membentuk spesimen dengan menggunakan parameter yang telah ditentukan [13]. Parameter yang dirubah dari mesin las yaitu kuat arusnya yaitu 70 A,80 A,900 A.

Gambar 3. Mesin las SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

Elektroda stainless steel adalah kawat las yang digunakan untuk mengelas baja tahan karat. Elektroda ini dirancang khusus untuk jenis baja tahan karat tertentu. Pada penelitian ini elektroda digunakan sebagai penyambung antara plat baja ASTM A36 dengan Plat Stainless Steel 316 [14]. Elektroda stainless steel yang digunakan diameter 2,5 mm.

Gambar 4. Elektroda Stainles Steel

Mesin CNC milling yang dipakai penelitian ini memiliki 3 axis yang berfungsi untuk melakukan pemotongan spesimen penggunaan mesin cnc milling harus memiliki program yang telah dibuat sebelumnya di aplikasi Solidwork.

Gambar 5. Mesin CNC Milling

Uji tarik pengelasan adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik dan letak putusnya sambungan las. Uji tarik merupakan salah satu pengujian yang paling sering dilakukan untuk mengetahui sifat suatu material. Prinsip kerja uji tarik adalah memberikan beban pada spesimen secara bertahap hingga terjadi kegagalan atau kerusakan. Selama pengujian, dilakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami benda uji dan dihasilkan kurva tegangan-regangan [15].

Gambar 6. Alat Uji Kekuatan Tarik

Pengujian metalografi harus membutuhkan alat khusus untuk mendapatkan hasil yang maksimal pada makrostruktur yaitu menggunakan mikroskop yang mampu melakukan pembesaran hingga 50x [5]. Alat dibawah ini bermerk OLYMPUS BX53M yang digunakan untuk melihat stuktur makro pada plat baja ASTM A36.

Gambar 7. Mikroskop Uji Metalografi

Spesimen plat baja ASTM A36 akan dilas dengan posisi 1G dengan beberapa parameter yang akan menjadi acuan variasi yaitu variasi kuat arus pengelasan dan variasi pendinginan setelah pengelasan.

Tabel 1. Parameter Proses pengelasan Dissimilar Metal Welding.

Pada penelitian ini proses Pengelasan Dissimilar Metal Welding (DMW) dilakukan sebanyak 9 kali dengan perbedaan parameter yang telah ditentukan. Berikut adalah langkah –langkah proses Pengelasan Dissimilar Metal Welding (DMW) :

Gambar 8. Proses Pengelasan SMAW

Uji tarik pengelasan adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik dan letak putusnya sambungan las. Uji tarik merupakan salah satu pengujian yang paling sering dilakukan untuk mengetahui sifat suatu material. Prinsip kerja uji tarik adalah memberikan beban pada spesimen secara bertahap hingga terjadi kegagalan atau kerusakan. Selama pengujian, dilakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami benda uji dan dihasilkan kurva tegangan-regangan [11]. Pada pengujian ini menggunakan standar ASTM E8.

Gambar 9. Bentuk Spesimen Uji Tarik

Pada Pengujian makrostruktur ini dilakukan pada spesimen dari daerah las dan daerah terpengaruh panas (heat-affected zone). Proses pengujian makrostruktur ini dilakukan dengan cara membersihkan spesimen pengelasan kemudian dilakukan pengambilan gambar spesimen dengan alat uji metalografi lalu dilakukan visualisasi cacat pengelasan pada spesimen. Analisis ini bertujuan untuk memahami pengaruh elektroda stainless steel terhadap cacat pengelasan pada sambungan dissimilar metal welding [12].

Gambar 10. Bentuk Spesimen Uji Makrostruktur

Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik dan letak putusnya sambungan las . Uji tarik merupakan salah satu pengujian yang paling sering dilakukan untuk mengetahui sifat suatu material menggunakan standar ASTM E8. Prinsip kerja uji tarik adalah memberikan beban pada spesimen secara bertahap hingga terjadi kegagalan atau kerusakan. Pengujian tarik dilakukan di Labulatorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang. Berikut merupakan hasil pengujian kekuatann tarik.

Gambar 11. Spesimen Pengujian Tarik

Pada Gambar 11. Menunjukkan proses pengujian tarik spesimen pengelasan disimilar metal dimana kedua sisi spesimen dicapit dan diberi beban tarik sampai patah yang seragam kearah vertikal. Dari hasil pengujian tarik yang didapat dilakukan pengolahan data untuk mengetahui regangan, tegangan, modulus elastisitas yang dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Data Uji Tarik

Nilai Tegangan, Regangan dan Modulus Elastisitas dapat dicari dengan persamaan berikut :

σ = ………. (1)

Dimana :

σ : Tegangan (Kgf/mm²)

F : Gaya (Kgf)

A : Luas Penampang (mm²)

ε = ………. (2)

Dimana :

ε : Regangan

F : Perubahan Panjang (mm)

L : Panjang Penampang (mm²)

E = ………. (3)

Dimana :

E : Modulus Elastisitas (Kgf/mm²)

σ : Tegangan (Kgf/mm²)

ε : Regangan

Pada Tabel 2. Menunjukkan bahwa kuat arus dan pendinginan pada proses pengelasan sangat berpengaruh terhadap sifat mekanik spesimen pengelasan Dissimilar Metal Welding (DMW). Hasil pengujian tarik dari 9 spesimen didapatkan nilai tegangan tertinggi 369,342 Kgf/mm² pada spesimen kuat arus 90A dengan pendingin air dan nilai tegangan terendah 116,036 Kgf/mm² pada spesimen kuat arus 70A dengan pendingin udara. Nilai regangan tertinggi 0,039 pada spesimen kuat arus 90A dengan pendingin air dan nilai tegangan terendah 0,017 pada spesimen kuat arus 80A dengan pendingin udara. Nilai modulus elastisitas tertinggi 11.610 Kgf/mm² pada spesimen kuat arus 90A dengan pendingin udara dan nilai modulus elastisitas terendah 6.107 Kgf/mm² pada spesimen kuat arus 70A dengan pendingin udara.

Pengujian Makrostruktur dilakukan dengan alatuji metalografimenggunakan mikroskop 50 x. Berikut hasil dari pengambilan makrostruktur pengelasan stainless steel pada dissimilar metal welding plat baja ASTM A36 dan plat stainless steel dengan uji makrostruktur. Berikut dibawah ini adalah hasil uji makrostruktur dari proses pengelasan dissimilar metal welding (DMW).

Gambar 12 . Makrostruktur Spesimen 1

Sesuai dengan Gambar 12. Berdasarkan parameter 70 Ampere dan pendingin air, dimana terdapat 4 cacat las. Pertama cacat las arc strike merupakan bekas elektroda menyentuk permukaan base metal spesimen pengelasan, kedua cacat las underfill yaitu cacat las kurangnya pengisian pada weld metal, ketiga cacat las porositas yaitu lubang kecil pada weld metal dan cacat las slag indusion cacat pada berhentinya pengelasan, cacat las ini terjadi karena ampere yang teralu rendah.

Gambar 13. Makrostruktur Spesimen 8

Sesuai dengan Gambar 13. Berdasarkan parameter 90 Ampere dan pendingin udara, dimana tidak terdapat cacat pada spesimen pengelasan.

Untuk memudahkan pemahaman pada data dari hasil uji tarik yaitu dengan menampilkan grafik tegangan, regangan dan modulus elastisitas kemudian. dilakukan proses analisa pada hasil pengelasan dissimilar metal welding (DMW). Tujuan analisa ini guna visualisasi yang lebih baik dan lebih mudah dimengerti.

Gambar 14. Grafik Nilai Tegangan, Regangan dan Modulus Elastisitas

Dari Gambar 14. Diperoleh nilai kekuatan tegangan tertinggi pada spesimen 9 dengan parameter kuat arus 90A dan pendingin oli dengan nilai 389.06 Kgf/mm², sedangkan untuk nilai terendah pada spesimen 2 dengan parameter kuat arus 70A dan pendingin udara. Kemudian nilai kekuatan regangan tertinggi pada spesimen 9 dengan parameter kuat arus 90A dan pendingin oli dengan nilai 0,039, sedangkan untuk nilai terendah pada spesimen 4 dengan parameter kuat arus 80A dan pendingin air dengan nilai 0,017. Dan nilai kekuatan modulus elastisitas tertinggi pada spesimen 8 dengan parameter kuat arus 90A dan pendingin udara dengan nilai 11.610 Kgf/mm², sedangkan untuk nilai terendah pada spesimen 2 dengan parameter kuat arus 70A dan pendingin udara dengan nilai 6.107 Kgf/mm².

Ucapan terima kasih saya ucapkan kepda Progam Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo yang telah memberikan ilmu dan wawasan yang bermanfaat serta rekan aslab, himpunan mahasiswa dan teman-teman yang telah membantu untuk menyelesaikan penelitian ini.