PENGARUH KECEPATAN PUTAR TOOL TERHADAP KEKUATAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS ALUMINIUM 1XXX KETEBALAN 2 MM DENGAN METODE FRICTION STIR WELDING

PENGARUH KECEPATAN PUTAR TOOL TERHADAP KEKUATAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS ALUMINIUM 1XXX KETEBALAN 2 MM DENGAN METODE

FRICTION STIR WELDING

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

M KHARIS ROMADHONI 20120130151

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

PENGARUH KECEPATAN PUTAR TOOL TERHADAP KEKUATAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS ALUMINIUM 1XXX KETEBALAN 2 MM

DENGAN METODE FRICTION STIR WELDING

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

M KHARIS ROMADHONI 20120130151

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

2016 PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : M Kharis Romadhoni NIM : 20120130151

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang berjudul : PENGARUH KECEPATAN PUTAR TOOL TERHADAP KEKUATAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS ALUMINIUM 1XXX KETEBALAN 2 MM DENGAN METODE FRICTION STIR WELDING adalah benar-benar hasil karya sendiri, kecuali jika disebutkan sumbernya dan belum pernah diajukan pada instansi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapat sanksi akademik bila ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar.

Yogyakarta, November 2016 Yang menyatakan

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum WR. WB.

Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan karunianya sehingga dapat tersusunnya tugas akhir ini sesuai yang diharapkan dan terlaksana dengan baik. Hanya dengan ijin-Nya, segala urusan yang rumit menjadi mudah.

Tugas akhir ini mencakup pengaruh kecepatan putar tool terhadap kekuatan mekanik sambungan las alumunium 1xxx ketebalan 2 mm dengan metode friction stir welding. Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, banyak kendala baik teknis

maupun nonteknis yang penyusun alami, namun hal tersebut tidak menyurutkan langkah penyusun dalam menyelesaikan tugas akhir. Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna baik dari segi materi maupun metodologinya. Oleh karena itu kritik dan saran yang konstruktif sangat diharapkan guna penyempurnaan tugas akhir ini bagi penyusun lebih lanjut dan mendalam pada masa-masa yang akan datang.

Dari proses awal hingga akhir penyusunan tugas akhir ini, banyak pihak yang telah memberikan dukungan, untuk itu penyusun tidak lupa menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan berpartisipasi dalam penyusunan tugas akhir ini.

1. Bapak Novi Caroko S.T.,M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

2. Bapak Aris Widyo Nugroho. S.T., M.T., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan dan bimbingan Tugas Akhir.

4. (PENGUJI) selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan perbaikan yang berharga dalam penyusunan tugas akhir ini.

5. Kedua orang tua, Ayah dan Ibunda tercinta , dan saudara-saudaraku yang senantiasa selalu mendoakan, memberikan dorongan semangat, kasih sayang, dengan penuh kesabaran dan tanpa henti.

6. Staff pengajar, Laboran dan Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

7. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2012 yang telah memberi dorongan, masukan dan semangat selama penelitian.

8. Semua pihak yang telah banyak membantu penyusun dalam menyelesaikan Tugas Akhir, yang tak dapat kami sebutkan semua satu per satu.

Karena keterbatasan dalam pengetahuan dan pengalaman, kami menyadari bahwa terdapat banyak kekurangan dalam Tugas Akhir kami ini. Maka kritik dan saran dari anda sangat kami harapkan untuk pengembangan selanjutnya. Besar harapan kami sekecil apapun informasi yang ada dibuku kami ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Wassalamu’alaikum WR. WB.

Yogyakarta, November 2016 Penulis,

“MOTTO” Berangkat dengan penuh keyakinan

Berjalan dengan penuh keikhlasan Istiqomah dalam menghadapi cobaan

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN UJIAN PENDADARAN ... ii

HALAMAN PERNYATAAN... iii

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 5

2.1 Tinjauan Pustaka ... 5

2.2 Dasar Teori ... 6

2.2.1 Pengertian Pengelasan... 6

2.2.2 Jenis Pengelasan Secara FSW ... 6

2.2.3 Daerah Pengelasan Pada Friction Stir Welding ... 10

2.2.4 Parameter Pengelasan ... 11

2.2.5 Keuntungan ... 11

BAB III METODE PENELITIAN ... 13

3.1 Diagram Alir Percobaan ... 13

3.2 Tempat Penelitian ... 14

3.3 Alat dan Bahan ... 15

3.3.1 Alat yang Digunakan Dalam Penelitian ... 15

3.3.2 Bahan yang Digunakan Dalam Penelitian ... 19

3.4 Proses Penelitian ... 20

3.4.1 Proses Pembuatan Tool ... 20

3.4.2 Proses Pengelasn ... 21

3.4.3 Proses Pengujian ... 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

4.1 Hasil Pengelasan Friction Stir Welding ... 28

4.2 Hasil Uji Struktur Makro Dan Mikro ... 29

4.3 Hasil Uji Kekerasan ... 33

4.4 Hasil Uji Tarik ... 35

4.5 Fraktografia ... 40

BAB V PENUTUP ... 42

5.1 Kesimpulan ... 42

5.2 Saran ... 43

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip Friction Stir Welding ... 7

Gambar 2.2 Prinsip Continous Drive Friction Welding ... 8

Gambar 2.3 Friction Linier Welding ... 8

Gambar 2.4 Desain Tool Kerucut ... 9

Gambar 2.5 Hasil Las Friction Welding Tool Kerucut ... 9

Gambar 2.6 Desain Tool Silinder ... 10

Gambar 2.8 Struktur Mikro Hasil Pengelasan dengan Metode Friction Stir Welding ... 11

Gambar 2.9 Aplikasi Friction Stir Welding ... 12

Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan FSW Pada Plat Aluminium ... 14

Gambar 3.2 Mesin Milling ... 15

Gambar 3.3 Mesin Bubut ... 16

Gambar 3.4 Tachometer ... 16

Gambar 3.5 Infrared termometer ... 17

Gambar 3.6 Mesin Uji UTM ... 17

Gambar 3.7 Alat Uji Kekerasan ... 18

Gambar 3.8 Alat Uji Struktur Mikro ... 18

Gambar 3.9 Bahan Aluminium ... 19

Gambar 3.10 Desain Tool ... 20

Gambar 3.11 Bentuk Tool ... 20

Gambar 3.12 Kurva Tegangan Tarik ... 22

Gambar 3.13 Skema Uji Tarik ... 23

Gambar 3.14 Pengujian Vikers ... 25

Gambar 4.1 Hasil Pengelasan FSW dengan Variasi Putaran Tool ... 29

Gambar 4.2 Struktur Makro Sambungan Las FSW dengan Variasi Tool ... 28

Gambar 4.3 Struktur Mikro Base Metal Aluminium 1xxx ... 31

Gambar 4.4 Struktur Mikro Daerah HAZ Aluminium 1xxx ... 32

Gambar 4.6 Grafik Distribusi Kekerasan ... 34

Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Putaran Tool Terhadap Kekerasan ... 35

Gambar 4.8 Grafik Uji Tarik hasil FSW Variasi Putaran Tool ... 36

Gambar 4.9 Grafik Tansile Strenght dan Tansile Yield ... 37

Gambar 4.10 Grafik Pengaruh Putaran Terhadap Regangan ... 38

Gambar 4.11 Grafik Pengaruh Putaran Terhadap Modulus Elastisitas ... 39

Gambar 4.12 Patahan Spesimen Uji Tarik Penampang Patahan ... 40

DAFTAR TABEL

DAFTAR NOTASI Al = Alumunium

BM = Base Metal

AL2O3 = Oksida Aluminium C = Carbon

CDFW = Countinous Drive Friction Welding Cu = Copper

Cr = Chromium

EDS = Energy Dispersive X-ray Spectroscopy Fe = Ferro

FLW = Friction Linier Welding FSW = Friction Stir Welding GPa = Giga Pascal

HAZ = Heat Affected Zone

Ksi = Kilo-Pound Per Inci Persegi Mg = Magnesium

Mn = Mangan O = Oksigen

Psi = Pound Square Inch RM = Raw Material

RPM = Rotation Per Minute

SEM = Scanning Electron Microscope Si = Silicon

SSW = Solid State Welding TIG = Tungsten Inert Gas

TMAZ = Thermomechanically Affected Zone UTM = Ultimate Tensile Strength

VHN = Vickers Hardnes Number WN = Weld Nugget

ABSTRAK

Friction stir welding (FSW) adalah proses pengelasan yang memanfaatkan putaran dari tool yang bergesek terhadap dua buah lempengan logam yang akan disambung. Plat yang akan disambung diletakkan berjejer dan di cekam, kemudian tool yang berputar digerakan secara kontinyu dan dengan gerakan aksial yang konstan. Menggunkan plat aluminium 1xxx dengan ukuran 170 x 50 mm ketebalan 2 mm. Setelah itu disambung menggunakan metode FSW dengan variasi kecepatan putar tool. Lalu diamati kekuatan tarik diuji dengan mesin uji tarik, nilai kekerasan dengan alat uji vikers, dan struktur mikro dengan mikroskop optik. Pengelasan menggunakan feed rate 20 mm/menit, dan variasi kecepatan putaran pada mesin 2700 rpm, 2300 rpm, dan 980 rpm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik dan tegangan luluh tertinggi ke terendah terjadi pada putaran tool 980 rpm sebesar 80,7 dan 79,4 MPa, kemudian terendah 2700 rpm sebesar 68,73 MPa dan 64,5 MPa. Regangan tarik tertinggi terjadi pada keceptan putar tool 2300 rpm, sebesar 14,1%, dan terendah 2.9% pada putaran 980 rpm. Nilai kekerasan tertinggi terdapat pada putaran tool 980 rpm sebesar 51.9 VHN dan terendah terdapat pada putaran tool 2300 rpm dengan nilai kekrasan 33.4 VHN. Hasil foto struktur makro menunjukan terdapat cacat incomplete fusion sepanjang daerah lasan pada tiap variasi kecepatan putaran tool.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Aluminium merupakan salah satu logam yang sangat penting di bidang teknik terutama untuk bahan struktur atau mesin, sebagai contoh struktur pesawat terbang, kapal, otomotif. Saat ini sambungan dengan cara proses pengelasan telah banyak digunakan pada berbagai konstruksi mesin dan struktur, karena dapat menurunkan biaya produksi dan dapat meningkatkan kekuatan strukturnya. Salah satu metode pengelasan yang digunakan sebagai penyambung aluminuim adalah Friction Stir Welding (FSW).

Pada umunmya penyambungan alumunium menggunakan metode rivet dan las TIG, kedua penyambungan ini sangat terbatas jika dilihat dari beberapa aspek misal hasil penyambugan menggunakan rivet yang mana hasilnya akan menambah tebal, menggunakan bahan tambah dan ada juga bahan yang terbuang dari sisa pengeboran, hal tersebut sangatlah tidak efektif jika kita melihat dari teknologi yang sekarang sedang berkembang pesat. Salah satu alternatif untuk penyambungan almunium adalah dengan menggunakan friction stir welding. Friction Stir Welding (FSW) adalah salah satu teknik atau metode pengelasan yang memanfaatkan gaya gesek tool (pin dan shoulder) yang berputar dengan kecepatan (speed) dan pemakanan (feeding) tertentu, sehingga logam mengalami pelunakan dan terjadi proses penyambungan terhadap material tanpa adanya penggunaan logam pengisi (filler material). Penelitian teknologi tentang pengelasan friction strir welding masih terus dikembangkan baik secara sifat – sifat material, bentuk dari tool pin, kecepatan putar tool, dan feed rate yang digunaka.

Tool adalah salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas hasil pengelasan

pada saat proses pengelasan. kecepatan putar dari tool mempengaruhi temperatur yang terjadi pada saat proses pengelasan. Semakin tinggi putaran tool maka temperatur akibat gesekan yang terjadi akan semakin tinggi. Kecepatan pengelasan juga akan mempengaruhi temperature pengelasan. Semakin lambat pergerakan tool maka temperature pengelasan yang terjadi akan semakin tinggi dan begitupun sebaliknya. Kedalaman pembenaman (depth plunge) adalah kedalaman ujung pin di bawah permukaan material, bentuk dari tool pin, kecepatan putar tool, dan feed rate yang digunakan benda kerja yang dilas terhadap permukaan benda kerja. Depth plunge perlu diperhatikan sedemikian rupa sehingga tidak terlalu dangkal dan terlalu

dalam. Depth plunge yang dangkal akan mengakibatkan hasil pengelasan tidak sempurna, sedangkan jika terlalu dalam dapat mengakibatkan pin bergesekan dengan landasan benda kerja, (Prasetyana, D., 2016).

Peneliti terdahulu telah meneliti tentang pengaruh putaran tool terhadap sifat mekanis sambungan FSW telah banyaknya diteliti. Sudrajat (2012), menggunakan material AA 1100 pada variasi putaran 780, 980, 1120 rpm, didapatkan hasil kekuatan tarik yang tertinggi adalah dengan menggunakan putaran tool 1120 rpm dengan nilai 56.528 Mpa dan pada putaran tool 980 rpm sebesar 38.472 Mpa. Cacat wormholes pada pengelasan dengan putaran tool 980 rpm adalah hal utama yang mengurangi kekuatan tarik.

Erwanto (2015), menggunakan alumunium 5052, variasi putaran 950, 1500, 2500 dan 3600 rpm. Dimana hasil uji kekerasan dan uji tarik yang paling tertinggi pada kecepatan putar tool 3600 rpm 207 MPa dan 69,6 VHN, sedangkan yang hasil uji mekanik yang terendah pada putaran tool 1500 rpm yaitu 112 MPa dan 51,3 VHN.

tool pada FSW ini dilakukan, dengan harapan dapat memberikan informasi baru

tentang FSW dengan variasi kecepatan putar tool pada AA 1xxx. 1.2Rumusan Masalah

Dalam beberapa literatur menyebutkan bahwa banyak parameter yang mempengaruhi kualitas pengelasan dengan metode FSW diantaranya kecepatan putar tool, feed rate, desain tool ataupun dari material yang digunakan. Agar mendapat hasil pengelasan yang baik, maka dari parameter tersebut harus disesuaikan dan diatur sesuai dengan kebutuhan. Oleh karena rumusan masalah dari penelitian ini adalah bagamaina pengaruh kecepatan putar tool pada FSW terhadap sifat mekanik yaitu pada kekuatan tarik, nilai kekerasan dan strukur makro dan mikro hasil pengelasan FSW.

1.3Batasan Masalah

Selama proses penyusunan laporan ini maka penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas dengan rincian sebagai berikut :

1. Feed rate dan Tekanan tool pada pengelasan aluminium 1xxx dengan metode FSW dianggap konstan.

2. Material yang digunakan pada penelitian ini adalah Aluminium 1xxx dengan panjang 170 mm, lebar 50 mm, dan tebal 2 mm

3. Ukuran tool pada setiap pengelasan aluminium 1xxx dengan metode FSW dianggap sama.

1.4Tujuan

1. Mengetahui pengaruh kecepatan putar tool terhadap, struktur mikro dan makro pada pengelasan aluminium 1xxx dengan metode FSW.

2. mengetahui pengaruh kecepatan putar tool terhadap kekerasan pada pengelasan aluminium 1xxx dengan metode FSW.

1.5Manfaat

Manfaat dari penelitian ini sebagai berikut:

1. Memberikan alternatif penyambungan alumunium dengan metode FSW.

2. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan putaran tool dengan bentuk pin silinder terhadap struktur mikro dan sifat mekanik pada aluminium 1xxx dengan metode FSW

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Penelitian terhadap las gesek telah banyak dilakukan. Beberapa penelitian tentang parameter kekuatan tarik, kekerasan permukaan dan struktur mikro sudah mulai dilakukan oleh beberapa peneliti.

Erwanto, R., (2015), menggunakan AL 5052 dengan standar ASM aluminium 5052-H34 tahun 2015 memiliki propertis Hardness Vikers sebesar 78 VHN. Kemudian dilakukan pengelasan dengan variasi kecepatan putar tool 950, 1500, 2500 dan 3600 rpm. Dimana hasil uji kekerasan dan uji tarik yang paling tertinggi pada kecepatan putar tool 3600 rpm 207 MPa dan 70,6 VHN, sedangkan yang hasil uji mekanik yang terendah pada putaran tool 1500 rpm yaitu 112 MPa dan 56,5 VHN. Namun hasil nilai kekerasan setelah dilakukan pengelasan mengalami penurunan 70 VHN dari nilai kekerasan base metal-nya yaitu sebesar 78 VHN.

Sudrajat, A, (2012), menggunakan material aluminium AA 1100, dengan variasi putar tool 780, 980, dan 1120 rpm, hasil nilai ultimate strength paling tinggi dihasilkan pada putaran tool 1120 rpm dengan nilai ultimate strength 56.528 MPa dan ultimate strength terendah terjadi pada putaran 980 rpm sebesar 38.472 MPa. Dari pengamatan makro diketahui cacat wormholes terbesar terdapat pada hasil pengelasan dengan putaran tool 980 rpm dan juga adanya celah karena kurangnya penetrasi dan menimbulkan konsentrasi tegangan pada hasil pengelasan.

Amini (2015), menggunakan material AA5083-O, menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan putar tool maka temperatur pada sambungan pengelasan semakin tinggi, kemudian pada kecepatan putar 1220 rpm dan feed rate 100 mm/menit menggunakan pin silinder nilai kekerasan mengalami peningkatan dibandingkan dengan base metal.

semakin tinggi. Pada kecepatan putar tool 3600 rpm pada AL5052 menghasilkan kekuatan tarik dan nilai kekerasan pada daerah las sebesar 207 MPa dan 70,6 VHN. Kecepatan putaran tool dalam proses FSW akan menentukan kualitas lasan, karena berpengaruh terhadap besarnya masukan panas saat proses pengelasan dan dapat memberikan perubahan terhadap sifat-sifat mekanik dan mikrostruktur daerah sambungan.

2.2. Dasar Teori

2.2.1 Pengertian Alumunium seri 1xxx

Alumunium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik serta sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Adanya penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni dan sebagainya akan meningkatkan kekuatan mekanik Alumunium.

Aluminium 1xxx adalah paduan aluminium berbasis di "komersial murni" keluarga tempa (1000 atau seri 1xxx). Dengan minimal 99,0% aluminium, itu adalah yang paling berat paduan dari seri 1000. Itu juga merupakan paduan mekanis terkuat dalam seri, dan satu-satunya paduan 1000-series yang biasa digunakan dalam paku keling. Alumunium seri ini memiliki banyak aplikasi, terutama di bidang listrik dan kimia, biasanya digunakan untuk pembuatan pelat nama, serta perakitan pengelasan lainnya. Komposisi ini ditandai dengan ketahanan korosi yang sangat baik, konduktivitas termal dan listrik yang tinggi, sifat mekanik rendah dan kemampuan kerja yang sangat baik ciri komposisi ini. Hal ini dapat diperkuat dengan bekerja dingin, tapi tidak dengan perlakuan panas.

2.2.2 Pengertian Pengelasan

hanya dengan menggunakan tekanan dan tanpa penggunaan logam pengisi. penggunaan teknik pengelasan dalam kontruksi sangat luas, meliputi rangka baja, bejana tekan, pipa pesat, pipa saluran dan sebagainya. Disamping untuk pembuatan, proses las dapat juga dipergunakan untuk reparasi misalnya untuk mengisi lubang-lubang pada coran. Membuat lapisan las pada perkakas mempertebal bagian-bagian yang sudah aus, dan macam–macam reparasi lainnya.

2.2.3 Jenis Pengelasan Secara Solid State Welding (SSW)

Pengelasan secara SSW pada FSW dibagi menjadi tiga jenis pengelasan, yaitu:

1. Friction Stir Welding (FSW)

FSW adalah sebuah metode pengelasan yang termasuk pengelasan gesek, yang pada prosesnya tidak memerlukan bahan penambah atau pengisi. Panas yang digunakan untuk mencairkan logam kerja dihasilkan dari gesekan antara benda yang berputar (pin) dengan benda yang diam (benda kerja). Pin berputar dengan kecepatan konstan disentuhkan ke material kerja yang telah dicekam.

Gambar 2.1. Prinsip FSW (Nurdiansyah, 2012)

Dalam pengelasan FSW, ada dua kecepatan alat yang harus diperhitungkan dalam pengelasan ini yaitu seberapa cepat tool itu berputar dan seberapa cepat tool itu melintasi jalur pengelasan (joint line). Kedua parameter ini harus ditentukan secara cermat untuk memastikan proses pengelasan yang efisien dan hasil yang memuaskan. 2. Friction Continous Drive Welding.

Continous Drive Friction Welding adalah proses pengelasan gesek yang

mendapatkan energi panas untuk penyambungan dengan memberi putaran pada salah satu benda kerja dan memeberikan tekanan pada benda kerja yang lain. Benda kerja diputar dengan kecepatan konstan atau bervariasi dan benda kerja yang lain diberi gaya tekan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Prinsip Continous Drive Friction Welding (Wysocki, J., 2007) 3. Friction Linier Welding.

Gambar 2.3 Friction Linier Welding (Nicholas, E., 2003)

2.2.4. Jenis Bentuk Pin Tool

Bentuk jenis-jenis pin tool dibagi menjadi 2 yaitu: 1. Pin Tool Kerucut

Wijayanto, J., & Anelis, A., (2010), menggunakan pin tool kerucut yang ditunjukan pada Gambar 2.4 pengelasan pada alumunium 6110 dengan metode friction stir welding (FSW) dengan kecepatan 3600 rpm, feed rete 320 mm/ menit

hasil pengelasan pada Gambar 2.5 menyatu dengan baik dan permukaan yang halus dan bersih, karena pin tool dapat menghasilkan panas yang baik dari sholder.

2. Pin tool segitiga

Sumarlin, M, (2015), menggunakaa pin tool segitiga pengelasan pada alumunium 5052 dengan metode friction stir welding (FSW) dengan kecepatan 1700 rpm, menghasilkan pengelasan menyatu dengan baik dan permukaan yang cukup halus dan bersih, karena pada saat proses pengelasan FSW berlangsung kecepatan feeding pengelasan baik dikisaran 0.03- 0,04 mm/s, kecepatan pengelasan FSW akan mempengaruhi hasi foto mikro.

3. Pin tool segi empat

Sumarlin, M, (2015), menggunakaa pin tool segi empat pengelasan pada alumunium 5052 dengan metode friction stir welding (FSW) dengan kecepatan 1700 rpm dengan feed rete 45 mm/menit, menghasilkan pengelasan menyatu dengan baik tetapi permukaan yang kurang merata. Hasil bagian bawah foto mikro yang baik dengan menggunakan pin tool segi empat ini diakibatkan karena jumlah sisi yang ada pada pin tool segi empat dan proses gesekan yang merata karena jumlah sisi segi empat lebih banyak dibandingkan dengan pin tool segi tiga

4. Pin Tool Silinder

Gambar 2.6 Desain Tool

2.2.5 Daerah Pengelasan Pada FSW

Daerah pengelasan merupakan daerah yang terpengaruh oleh panas yang menyebabkan perubahan struktur mikro dan sifat mekanik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. Namun pada kasus tertentu struktur mikro dan sifat mekanik tidak mengalami perubahan apapun. Daerah pengelasan dibagi menjadi 4 bagian :

1. Parent metal atau unafftected material atau logam induk merupakan daerah yang tidak terpengaruh siklus termal, mikrostruktur maupun sifat mekanik. Struktur mikro berupa butiran halus memanjang searah dengan rah rol.

2. HAZ adalah daerah yang mengalami siklus termal tetapi tidak mengalami deformasi plastis dan perubahan sifat mekanik. Pada daerah ini terjadi perubahan struktur mikro.

3. Thermomechanically affected zone (TMAZ) adalah daerah transisi antara logam induk dan daerah las yang mengalami deformasi struktur tetapi tidak terjadi reksristalisasi.

4. Daerah Weld adalah daerah mengalami deformasi plastis dan pemanasan selama proses FSW ditunjukkan pada Gambar 2.8 sehingga menghasilkan rekrstalisasi yang menghasilkan butiran halus di daerah pengadukan. Weld bentuknya bergantung pada parameter proses, geometri tool, temperatur, benda kerja dan konduktivitas termal material.

Gambar 2.8 Daerah Hasil Pengelasan Dengan Metode Friction Stir Welding, A. Logam Induk. B. HAZ, C. TMAZ, D. Weld Nugget (ASM., 2007. Friction Stir

Welding and Processing)

Berikut ini adalah parameter atau batasan-batasan dalam pengelasan FSW, yaitu: (Sumber : Friction Stir Welding, the ESAB Way)

1. Kecepatan putar tool, berpengaruh Panas gesekan, “pengadukan”, pemecahan dan pencampuran lapisan oksida.

2. Sudut punter, berpengaruh tampil lasan, pengurusan. 3. Laju pengelasan, berpengaruh tampilan dan kendali panas. 4. Gaya tekan turun, berpengaruh panas gesekan.

2.2.7 Keuntungan

Adapun keuntungan dari FSW adalah 1. Ramah lingkungan

2. Tidak memerlukan bahan pengisi

3. Tidak memerlukan busur las untuk pegelasan 4. Bisa untuk mengelas semua jenis aluminium alloy 5. Tool welding dapang digunakan untuk berulang kali

2.2.8 Aplikasi Friction Stir Welding FSW

Menurut Prasetyana, D., (2016), FSW sudah banyak diaplikasikan dalam dunia industri, biasanya diaplikasikan untuk menyambungkan material aluminium dan paduannya. Di negara maju telah mengaplikasikan pengelasan FSW ini pada industri pembuatan kapal, kereta api, pesawat terbang, pesawat luar angkasa, bahkan di dunia otomotif pun sudah mengaplikasikan metode pengelasan ini. Sebagai contoh ditunjaukkan pada Gambar 2.9 dibawah ini.

Gambar 2.9 Aplikasi FSW pada (a) Kabin pesawat, (b) Atap kapal, (Friction Stir Welding, the ESAB Way., 2012)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

Langkah-langkah utama dalam proses pengelasan dengan metode FSW dapat dilihat pada Gambar 3.1

Pengelasan FSW dengan Variasi Kecepatan Putar tool 980, 2300, dan 2700 rpm. dan feed

rate 20 mm/menit.  Persiapan Bahan dan Alat

 Modifikasi mesin milling menjadi FSW

 Tool,diameter shoulder, diameter pin, panjang pin  Bahan : Aluminium seri 1xxx tebal 2mm

Mulai

Identifikasi Masalah

Bahan Tersambung

Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan FSW Pada Plat Aluminium 3.2. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan dibeberapa tempat adalah sebagai berikut:

1. Pembuatan specimen dan proses pengelasan FSW dilakukan di Laboratorium Proses Produksi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. 2. Pengujian kekerasan dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin D3

Universitas Gadjah Mada.

3. Pengujian tarik dilakukan di Laboratorium Material Teni k Mesin Universitas Negri Sebelas Maret.

4. Pengujian struktur mikro dan makro dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin D3 Universitas Gadjah Mada.

Pengujian :

1. Uji Struktur Makro dan Mikro 2. Uji Kekerasan Mikro Vickers 3. Uji Tarik Standart ASTM E8

Analisi Data dan Pembahasan

Kesimpulan

3.3.Alat dan Bahan

3.3.1. Alat yang digunakan dalam penelitian 1. Mesin Milling

Prinsip kerja dari mesin millin`g berasal dari energi listrik yang diubah menjadi energi gerak oleh motor listrik, selanjutnya energi gerak tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling. Spindel mesin milling adalah bagian utama dari mesin milling yang berfungsi untuk memegang dan memutar tool. Gerakan putar pada tool jika dikenakan pada benda kerja yang telah dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan pengelasan pada bagian benda kerja.

Gambar 3.2. Mesin Milling Vertikal

Mesin Milling yang digunakan pada percobaan FSW adalah mesin milling jenis 3-phase induction motor (Gambar 3.2), dengan spesifikasi dibawah ini:

1). Berat motor 26 kg

2. Mesin Bubut

adalah salah satu proses pemesinan yang mengunakan pahat dengan satu mata potong untuk membuang material dari permukaan benda kerja yang berputar. Pahat bergerak pada arah linier sejajar dengan sumbu putar benda kerja.

Gambar 3.3 Mesin Bubut

3. Gerinda

adalah salah satu mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerja mesin gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan.

4. Tachometer

Tachometer berfungsi untuk mengukur putaran tool pada mesin milling yang akan digunakan pada FSW.

Termometer digunaan untuk mengukur suhu yang terjadi pada saat proses pengelasan. Adapun jenis thermometer yang digunakan yaitu merk FLUUKE 572-2 Gambar 3.5. di Laboratorium Proses Produksi Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta.

Gambar 3.5 Infrared termometer 6. Amplas

Amplas digunakan untuk menghaluskan dan meratakan permukaan benda uji sebelum penelitian (khususnya untuk pengujian struktur mikro). Adapun nomor amplas yang digunakan yaitu 1000.

7. Gergaji

Gergaji digunakan untuk memotong plat (benda kerja) sesuai dengan ukuran yang diinginkan.

8. Alat uji tarik

Pengujian Tarik dilakukan di Laboratorium Material Tenik Mesin Universitas Negri Sebelas Maret. Dengan mesin UTM (Universal Tensile Machine) pembacaan 2 ton dengan beban 5mm/menit, Gambar 3.6.

Pengujian kekerasan dilakukan di Laboratorium Bahan D- Universitas Gadjah Mada. Dengan mesin BUEHLER Higt Quality Micro Hardness Tester model MM0054 Gambar 3.7

Gambar 3.7 Mesin Uji Kekerasan Vickers 10.Alat uji struktur mikro

Pengujian struktur mikro dilakukan di Laboratorium Bahan D-3 Universitas Gadjah Mada dengan mesin OLYMPUS model PME3-111B/-312B Gambar 3.8. Fungsi alat ini untuk melihat struktur mikro pada specimen hasil pengelasan.

1. Aluminium

Aluminium (Gambar 3.9) yang digunakan adalah aluminium 1xxx yang memiliki ketebalan 2 mm, panjang 170 mm, dan lebar 100 mm. Jenis paduan ini

mempunyai kandungan aluminium 99%. aluminium seri ini memiliki kekuatan yang

rendah tapi memiliki sifat tahan korosi, konduksi panas dan konduksi listrik yang baik.

Biasanya aluminium seri ini paling banyak digunakan pada bagian dunia kelistrikan,

kimia, kapal dan sebagainya, karena aluminium 1xxx ini memiliki komposisi dan kekuatan mekanik yang cocok untuk dijadikan komponen-komponen bagian kapal laut dan kedirgantaraan.

Gambar 3.9. Plat Aluminium 2. Baja

Baja yang digunakan ialah baja pejal dengan diameter 24 mm dan panjang 85 mm. Fungsinya sebagai bahan baku pembuatan tool pada pengelasan FSW. Pembuatan tool ini dilakukan di laboratorium Teknim Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

3.4.1. Proses Tembuatan Tool

Gambar 3.10 Desain Tool

Gambar 3.11 Bentuk Tool

Tool ini dibuat dari besi pejal dan pembuatan dilakukan di Laboratorium Proses Produksi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta menggunakan mesin bubut manual yang pengerjaannya dilakukan sendiri, kecuali Elektroplating (penyepuhan)yang dilakukan oleh pandai besi. Proses pembuatan tool

mulai dari pengurangan diameter tool dari 24 mm ke 20 mm, pembuatan shoulder diameter 17 mm dan panjang 21 mm kemudian membuat pin dengan cara memperkecil diameter 17 mm menjadi 2 mm dan panjang 2 mm, dengan panjang keseluruhan tool 80 mm (Gambar 3.11)

Setelah pembentukan tool tersebut selesai, maka tool tersebut di Elektroplating (penyepuhan) pada pandai besi. Apa bila melakukan Elektroplating

(penyepuhan) sendiri dihawatirkan tidak mendapat kan hasil yang maksimal karena panas yang diinginkan tidak tercapai.

Proses pengelasan pada penelitian ini dilakukan dengan metode FSW, dengan menggunakan parameter-parameter yang telah ditentukan.

1. Bahan menggunakan alumunium 1xxx dengan tebal 2 mm. 2. Mempersiapkan mesin las dengan menggunakan mesin milling. 3. Mempersiapakan benda kerja.

4. Menghidupkan mesin, sehingga pin memutar dan menekan material lalu shoulder terkena benda kerja dengan feed rate 20 mm/menit dan menggunakan kecepatan putar tool 2700 rpm.

5. Tool bergerak ke samping dengan feed rate 20 mm/menit dan terjadi proses penyatuan material aluminium 1xxx (joining process).

6. Proses selesai, tool diangkat dan specimen dipindahkan dari mesin.

7. Proses 1-6 diulang dengan variasi kecepatan putar tool 2700 rpm, 2300 rpm, dan 980 rpm dengan feed rate yang sama 20 mm/menit.

3.4.3. Proses Pengujian

Setelah specimen, tool dan pengelasan dan mesin milling siap makan langkah selanjutnya adalah persiapan proses pengujian. Persiapan proses pengujian meliputi: 1. Pengujian Tarik

Kekuatan tarik (tensile strength) adalah tegangan maksimum yang bisa ditahan oleh sebuah bahan ketika diregangkan atau ditarik, sebelum bahan tersebut patah. Kekuatan tarik adalah kebalikan dari kekuatan tekan, dan nilainya bisa berbeda. Beberapa bahan dapat patah begitu saja tanpa mengalami deformasi, yang berarti benda tersebut bersifat rapuh atau getas (brittle). Bahan lainnya akan meregang dan mengalami deformasi sebelum patah, yang disebut dengan benda elastis (ductile).

jenis bahan. Faktor lainnya yang dapat mempengaruhi seperti keberadaan zat pengotor dalam bahan, temperatur dan kelembaban lingkungan pengujian, dan penyiapan spesimen.

Gambar 3.12 Kurva Tegangan Tarik (Endartyana, 2013)

Dimensi dari kekuatan tarik adalah gaya per satuan luas. Dalam satuan SI, digunakan pascal (Pa) dan kelipatannya (seperti MPa, megapascal). Pascal ekuivalen dengan Newton per meter persegi (N/m²). Satuan imperial diantaranya pound-gaya per inci persegi (lbf/in² atau psi), atau kilo-pound per inci persegi (ksi, kpsi).

Dalam pengujiaan tarik, spesisimen uji dibebani dengan kenaikan beban sedikit demi sedikit hingga uji specimen tersebut patah, kemudian sifat-sifat tarikannya dapat dihitung dengan persamaan:

Tegangan: σ = (kgf/mm2)……….………(3.1)

Dimana: F = beban (kgf)

Ao = luas mula dari penampang batang uji (mm2)

Regangan: ε = x 100% ………...(3.2)

Dimana: Lo = panjang mula dari batang uji (mm) L = panjang batang uji yang dibebani (mm)

Pengujian tarik dilakukan pada spesimen hasil pengelasan. Spesimen yang digunakan untuk uji tarik dibuat menurut standard ASTM E8/E8M-09 (Standard Test Methods of Tension Testing Wrought and Cast Aluminum- and Magnesium-Alloy

Products (Metric). Pengujian tarik dilakukan di Laboratorium Material Teknik

Universitas Negeri Surakarta. Skema pengujian tarik diperlihatkan pada Gambar 3.13. Sedangkan rancangan perhitungan uji tarik dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Rancangan Perhitungan Data Uji Tarik properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya

untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu

Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk piramid seperti ditunjukkan pada Gambar 3.14. Beban yang dikenakan juga jauh lebih kecil dibanding dengan pengujian rockwell dan brinel yaitu antara 1 sampai 1000 gram.

Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji (F) dengan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) dari indentor(diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin (136°/2). Rumus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vikers yaitu :

...(3.3)

Dimana :

HV = Angka kekerasan Vickers F = Beban (kgf)

d = diagonal (mm)

Gambar 3.14. Pengujian Vickers (easycalculation.com)

3. Pengujian Setruktur Mikro

struktur mikro daerah las. Struktur mikro dalam logam di tunjukkan dengan besar, bentuk dan orientasi butirannya, proporsi dan kelakuan dimana mereka tersusun atau terdistribusi. Struktur mikro dari paduan tergantung dari beberapa faktor seperti, elemen paduan, konsentrasi dan perlakuan panas yang diberikan. Sifat-sifat fisis dan mekanik dari material tergantung dari struktur mikro material yang diuji. Pengujian Struktur mikro atau mikrografi dilakukan dengan bantuan mikroskop dengan koefisien pembesaran dan metode kerja yang bervariasi.

Adapun beberapa tahapan yang perlu dilakukan terlebih dahulu sebelum melakukan pengujian struktur mikro adalah:

1. Pemotongan (Sectioning)

Pemotongan spesimen dilakukan dengan gergaji tangan secara hati-hati supaya tidak terjadi perubahan strutur akibat panas yang timbul saat pemotongan dan tida terjadi perubahan bentuk spesimen akibat beban alat potong.

2. Pengamplasan (Grinding)

Melakukan pengamplasan kering, gunakan air untu mendinginan benda uji sampai didapat alur goresan segaris dan alur hasil gergaji sebelumnya hilang. Emudian melakukan pengamplasan basah mulai dari no. 120 sampai 1200 dengan dilakukan berurutan dari kasar kehalus.

3. Pemolesan (Polishing)

Melakukan polishing untuk benda uji sampai didapatkan permukaan benda uji yang rata mengkilap, tidak ada bekas amplas. Polishing dilakukan tanpa air mengalir pada media poles yang digunakan Alumina/ Autosol secukupnya, setelah permukaan benda uji halus dan mengkilap tanpa goresan, bersihkan permukaan benda uji dengan alkohol atau air. Mengeringkan permukaan benda uji dengan pengering, jangan disentuh dengan tangan karena lemak dari tangan dapat menempel/ mengotori permukaan benda uji

Pembuatan bahan etsa yang dipakai yaitu Nital, Membersihkan spesimen dengan tissue setelah spesimen dipoles celupkan spesimen ke dalam larutan Nital dengan konsentrasi tertentu selama 5 -10 detik. Mencuci specimen dengan air bersih kemudian membersihkan spesimen dengan mengusap spesimen dengan kapas yang telah dibasahi dengan alcohol dan kemudian dikeringkan.

5. Pemotretan.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1Hasil Pengelasan Pada FSW

Hasil pengelasan menggunakan metode friction stir welding ditunjukkan pada Gambar 4.1. Pengelasan dengan metode FSW merupakan pengelasan yang terjadi pada kondisi padat (solid state joining) dengan memanfaatkan gesekan dari benda kerja yang berputar dengan benda kerja lain yang diam sehingga mampu melelehkan benda kerja yang diam tersebut dan akhirnya tersambung menjadi satu.

Gambar 4.1 (a). Hasil pengelasan dan tampak belang dengan metode FSW kecepatan putar tool 980 rpm (b). 2300 rpm. (c). 2700 rpm.

4.2Hasil Foto Makro dan Mikro a. Hasil Foto Makro

Berdasarkan hasil foto struktur makro untuk tiap spesimen memiliki perbedaan yang sangat signifikan baik dari segi bentuk ataupun dari sifat mekaniknya. Hal ini dikarenakan panas yang dihasilkan dari tiap kecepatan putar Tool tidak sama sehingga menyebabkan proses pelunakan material tidak seluruhnya melunak. Proses pelunakan sangat berperan penting dalam pengelasan ini karena jika material tidak meleleh pin yang berfungsi sebagai

pengaduk dan penyambung material tidak akan bisa mengaduk dengan sempurna.

b. Hasil Foto Mikro

Hasil pengamatan struktur mikro dilakukan untuk mengetahui perubahan struktur mikro yang terjadi akibat adanya proses pengelasan dengan metode FSW, yaitu didaerah strir zone, HAZ, dan base metal. Pada pengelasan FSW dengan penggunaan aluminium 1XXX hanya terjadi penghalusan partikel-pertikel pada daerah stir zone dan tidak terjadi perubahan fase karena pada pengelasan ini tidak menggunakan logam pengisi. Ketiga daerah (stir zone, HAZ, dan base metal) itu mendapatkan perlakuan yang berbeda pada saat proses pengelasan berlangsung, dengan adanya perlakuan yang berbeda maka ketiganya memiliki struktur mikro yang berbeda.

Gambar 4.3 Struktur mikro base metal Aluminium 1xxx setelah pengujian mikrostruktur dengan pembesaran

Pada gambar 4.3 daerah base metal bentuk butir hitam memiliki ukuran partikel yang lebih lebar karena pada daerah bese metal tidak terpengaruh efek panas yang dapat merubah struktur mikronya.

Al

Gambar 4.4 (a) Struktur Mikro daerah HAZ pada kecepatan tool 980 rpm (b) 2300 rpm dan (c) 2700 rpm pengujian mikrostruktur dengan pembesaran 100x

Pada Gambar 4.4 terlihat bentuk butir hitam memiliki perbedaan ukuran partikel yang tidak signifikat dari masing-masing varisasi kecepatan putar tool dikarenakan efek panas yang dihasilkan dari gesekan pin dengan spesimen pada saat proses pengelasan mudah menyebar dengan cepat pada cekam yang digunakan. Hal ini disebabkan spesimen yang digunakan menggunakan plat aluminium yang tipis dengan ketebalan 2mm.

C

B A

10µm 10µm

Gambar 4.5 Struktur mikro daerah stir zone variasi putar tool (a) 980 rpm, (b) 2300 rpm, dan (c) 2700 rpm dengan pembesaran 100x

Pada Gambar 8(a) Stuktur mikro pada daerah stir zone terlihat bentuk partikel terlihat kasar dan terlihat mengikuti alur dari putaran pin tersebut, hal ini diakibatkan kurangnya efek panas dan tidak stabilnya panas yang dihasilkan pada proses pengelasan, efek panas yang dihasilkan pada putaran 980 rpm sebesar 65 – 140 oC. Gambar 8(b) dan (c) pada derah ini partikel mengalami pertumbuhan dan partikel terlihat lebih lembut terjadi akibat adanya rekristalisasi yang disebabkan oleh proses puntiran pada saat pengelasan, panas yang dihasilkan cukup stabil sebesar 68 – 210 o

C.

4. 3 Hasil Uji kekerasan

Pengujian kekerasan dilakukan pada tiap spesimen hasil pengelasan dengan variasi kecepatan putar tool. Table 4.1 Menunjukan data hasil pengujian kekerasan

B A

C

10µm _10µm

dengan menggunakan Vickers, kemudian pada gambar menunjukkan grafik perbandingan kekerasan pada tiap variasi pengelasan.

Tabel 4.1 Hasil pengujian kekerasan

No

Posisi titik uji

Nilai kekerasan VHN

980 2300 2700 Raw Material 1 8 mm 41.0 33.6 30.9 38.1 2 6 mm 40.7 31.7 30.9 38.1 3 4 mm 39.8 31.7 33.0 37.8 4 2 mm 39.5 31.7 32.5 37.8 5 0 mm 59.1 33.4 33.9 40.1 6 2 mm 38.1 30.7 31. 3 40.1 7 4 mm 40.7 31. 3 31. 3 39.2 8 6 mm 41.9 30.9 31.3 39.2 9 8 mm 40.1 32.5 31. 3 39.2

Gabar 4.6 Grafik distribusi kekerasan dari pusat las

Gambar 4.7 Grafik pengaruh putaran tool terhadap kekerasan pada daerah sambungan las (titik 0)

Pada gambar 4.6 menunjukkan bahwa kekerasan dari sambungan FSW variasi putaran tool 980, 2300, 2700 rpm hasilnya adalah 59,1, 33,4, 33,9 VHN. Kekerasan sambungan las FSW mencapai 148 % dimana hasil kekerasan tertinggi terjadi pada putaran 980 rpm sebesar 59.1 VHN lebih tinggi dari nilai kekerasan raw material sebesar 40.1VHN.

akan semakin besar. Dan semakin besar heat input maka akan menyebabkan butir semakin berkembang sehingga menyebabkan ukuran butir semakin besar, semakin besar ukuran butir maka jumlah butir perluasan akan semakin berkurang sehingga menyebabkan tingkat kekerasannya menurun.

4.4 Hasil Uji Tarik

Gambar 4.8 Grafik Uji Tarik hasil FSW pada variasi putar tool

Gambar 4.8 menunjukkan bahwa antara logam induk aluminium 1xxx dengan logam yang sudah dilas memiliki perbedaan tegangan tarik yang sangat signifikan, yang hampir mencapai 76% dari kekuatan raw materialnya. Hal ini dikarenakan pada daerah las mengalami perubahan struktur mikro, akibat dari penempaan pada saat pengelasan.

Raw material

980 rpm

2300 rpm 2700 rpm

(N)

Gambar 4.9 Grafik Tensile Strenght dan Yield Strenght pada sambungan las FSW dengan variasi putaran tool

Pada Gambar 4.9 menunjukkan bahwa kekuatan tarik dari sambungan FSW variasi putaran tool 980, 2300, 2700 rpm hasilnya adalah 80.7, 78.33, 68.73 MPa. Kekuatan tarik dan tegangan luluh terendah pada putaran tool 2700 rpm sebesar 68.73 dan 64.5 MPa. Hal ini disebabkan terdapat cacat Incomplete Penetration (IP) dikarenakan panas yang terlalu tinggi pada variasi tersebut menyebabkan material menjadi lebih mudah retak sehingga kekuatan tariknya menurun. Sedangkan hasil kekuatan Tarik dan tegangan tertinggi diperoleh pada putaran tool 980 rpm sebesar 80.7 dan 79.4 MPa. Hal ini diduga tidak terdeteksi adanya retak didaerah las, dan mempunyai kekerasan cukup tinggi. Kekuatan tarik dari sambungan tersebut mencapai 76% dari kekuatan tarik raw material.

Nilai yeld strength pada sambungan FSW variasi putar tool 980, 2300, 2700 rpm masing-masing adalah 101.53, 79.4, dan 64.5 MPa. Tegangan luluh pada putaran tool 2700 rpm diperoleh hasil yang rendah disebabkan terdapat rongga dan retak pada sambungan las FSW. Kekuatan tegangan luluh sambungan mencapai 78% dari tegangan luluh raw material.

Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sudrajat, A., (2012), kekuatan tarik hasil las mencapai 50% dari base metal, diduga tidak teramati cacat wormholes dan penetrasi yang cukup kurang pada hasil pengelasan.

Gambar 4.10 juga memperlihatkan bahwa nilai regangan mengalami perbedaan dibanding dengan regangan yang dimiliki oleh raw material. Hal ini dikarenakan patahan terjadi tepat pada daerah lasan, yang merupakan daerah yang paling banyak mengalami perlakuan teknik, sehingga pada daerah tersebut kekuatan materialnya mengalami perbedaan.

Gambar 4.10 Pengaruh putaran tool terhadap regangan hasil las FSW Pada gambar 4.10 hasil dari pengujian tarik untuk nilai regangan dengan variasi putaran tool 980 rpm sebesar 2.9%, putaran tool 2300 rpm sebesar 14.1%, putaran tool 2700 rpm sebesar 6% dan pada raw material sebesar 5.2%. Pada hasil pengujian

tarik tersebut nilai regangan tertinggi pada putaran tool 2300 rpm disebabkan pada hasil las tidak terlihat retak maupun rongga membentuk butiran-butiran halus, dan nilai kekerasan juga cukup tinggi sehingga mengalami patahan ulet. Sedangkan nilai regangan terendah pada putaran tool 980 rpm yang disebabkan terdapat rongga, terlihat adanya retak, membentuk butiran-butiran kasar dikarenakan kurangnya panas

yang didapat pada saat proses pengelasan sehingga patahan terjadi tepat pada daerah las dan mengalami patahan getas.

4.5 Fraktografi

Setelah dilakukan pengujian Tarik dilakukan pengujian fraktografi pada patahan benda uji, hasil fraktografi dapat dilihat pada gambar 4.12

Gambar 4.12 Patahan spesimen uji tarik penampang patahan dengan putaran tool (a) 980 rpm, (b) 2300 rpm dan (c) 2700 rpm

A

B

Dari hasil yang telah dilakuan setelah uji tarik diperoleh bahwa spesimen gambar 4.12 (a) hasil pengelasan FSW mengalami patahan getas. Hal ini dikarenaan pada proses pengelasan kecepatan tersebut terlalu rendah yang tidak mengalami pemanasan yang optimal diduga pula terdapat lubang dan retak. Sedangkan gambar 4.12 (b) dan (c) mengalami patahan ulet, hal ini disebabkan hasil las menyatu dengan baik, tidak teramati retak, dan terdapat lubang kicil pada hasil las FSW.

Gambar 4.13 Patahan uji tarik tampak samping dengan kecepatan putar tool (a) 980 rpm (b) 2300 rpm dan (c) 2700 rpm.

Pada patahan tampak samping sambungan las dapat dilihat pada gambar 4.13 Pada sambungan las gambar 4.13 (a) masih terdapat cacat las yang berupa lubang di jalur tool FSW dan tidak begitu menyatunya hasil las pada spesimen kecepatan tersebut. Sedangan pada gambar (b) dan (c) spesimen uji tarik mengalami penyusutan terlebih dahulu sebelum terjadi patahan, hal ini diarenakan proses sambungan las menyatu dengan baik. Sesuai dengan hasil uji dari foto makro, hal tersebut membuktikan bahwa nilai keuatan tarik sangat berhubunga dengan nilai kekerasan.

A

B

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1KESIMPULAN

1. Hasil foto makro terdapat cacat wormholes pada setiap variasi pengelasan. Cacat wormholes terbesar terdapat pada hasil pengelasan dengan putaran tool 980 rpm dan juga adanya celah / rongga. Hasil foto mikro semakin tinggi putaran tool maka heat input yang dihasilkan semakin besar dapat mengakibatkan terjadinya rekristalisai yang menyebabkan butiran partikel semakin kecil.

2. Nilai kekerasan teringgi pada putaran tool 980 rpm sebesar 59,1 VHN sedangkan terendah putaran tool 2300 rpm sebesar 33,4 VHN. Hal ini dikarenakan semakin tinggi putaran maka heat input yang dihasilkan akan semakin besar. dan semakin besar heat input maka jumlah butir perluasan akan semakin berkurang sehingga menyebabkan tingkat kekerasannya menurun.

3. Hasil kekuatan tarik dan tegangan luluh tertinggi pada sambungan las FSW dengan putaran tool 980 rpm sebesar 80,7 dan 79,4 MPa yang terendah pada putaran tool 2700 sebesar 68,73 MPa dan 64,5 MPa. Hal ini diduga pada putaran tool 2700 rpm terdapat cacat Incomplete Penetration (IP) dikarenakan panas yang terlalu tinggi pada variasi

5.2 Saran

1. Cekam benda kerja sekuat mungkin karena dalam proses masuknya pin ke benda kerja memiliki getaran yang besar.

2. Bahan untuk cekam harus tebal agar benda kerja tidak lengket

3. Pastikan kerapatan sambungan material yang akan disambung, karena jika jarak terlalu jauh akan mempengaruhi hasil lasan.

DAFTAR PUSTAKA

Amini, S., 2015, “Pin Axis Effects On Forces in Frivtion Stir Welding Process” University of Khashan.

Apriansyah, D., 2015, “Pengaruh Feed Rate Terhadap Kekuatan Sambungan Aluminium 5052 Dengan Metode Friction Stir Welding” Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta.

ASM. 2007. “Friction Stir Welding and Processing”. http://asm.2007

/Friction/Stir/Welding/ and/Processing/. (diakses 12 November 2016)

ASTM. 2010. “Standart Test Methods for Tension Testing of Metallic Material, ASTM E8/E8M-09”.

Erwanto, R., 2015, “Pengaruh Variasi putar tool Terhadap Sifat Mekanik Pada Friction Stir Welding Alumunium 5052” Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta.

ESAB, 2012, “The ESAB way” http: //esab.co.kr /2012/04/05/Friction/Stir/Welding (diakses 2 oktober 2016)

Merdiyanto, A., 2016, “Pengaruh kecepatan putar Tool Terhadap Sifat Mekanik sambungan Las Friction Stir Welding pada Alumunium 5052” Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta.

Nicholas, E., 2003, “Friction Welding of Aero Engine Components” TWI, Abington Hall, Abington, Cambridge, UK.

Nurdiansyah, 2012, “Pengaruh RPM Terhadap Metalurgi dan Kualitas Sambungan Las Sepanjang Joint Line pada Alumunium Seri 5083 dengan Proses Friction Stir Welding untuk Pre-Fabrication Panel Bangunan Atas Kapal Alumunium” Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

Prasetyana, D., 2016, “Pengaruh Kedalaman Pin (Depth Plunge) Terhadap Kekuatan Sambungan Las Pada Pengelasan Gesek Al.5083” Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

Sudrajat, A., 2012, “Analisis Sifat Mekanik Hasil Pengelasan Alumunium AA 1100 Dengan Metode Friction Strir Welding (FSW)” Universitas Jember, Jember.

Wijayanto, J., 2010, “Pengaruh Feed Rate Terhadap Sifat Mekanik Pada Friction Stir Welding Alumunium 6110” Institut Sains & Teknologi Akprind Yogyakarta, Yogyakarta.

Winayak, D., 2015, “Friction Stir Welding of Dissimilar Alumunium Alloys AA1100 to AA6101” College of Engineering Kolhapur, Maharashtra.

Tabel Perhitungan Data Uji Tarik

Spesimen Alumunium seri 1xxx Ketebalan 2 mm Variasi Kecepatan Putar Tool pada Friction Stir Welding

∆L : Panjang spesimen setelah uji tarik (mm) A : Luas Area (mm2)

ε : Regangan (%)